轻质SiCp/A356复合材料制动盘正在逐步替代传统的钢铁制动盘,而成为下一代城轨列车的首选,但在潮湿(雨雪)或闸片匹配性不好的工况下,制动盘存在表面易划伤和摩擦系数不稳定的问题。本文利用扫描式微弧氧化技术(SMAO)在SiCp/A356材料表面成功制备了扫描式微弧氧化陶瓷膜(SMAO膜),并对陶瓷膜的抗热震性能及其与合成闸片材料的摩擦匹配性进行了研究。设计并搭建了自动化扫描式双极性微弧氧化试验平台。基于该平台开展了SiCp/A356复合材料SMAO膜制备试验研究,确立了以铝酸盐为主电解液体系的电解液配方:8g/L NaAlO2 +3g/L Na2SiO3 +2 g/L NaOH +2 g/L NaF和高质量高效率成膜的工艺参数。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)等手段,对SMAO膜的表面及截面形貌、元素分布、相组成、SiC颗粒演变等进行了研究。结果表明在SMAO膜生长过程中SiC颗粒产生了分解,陶瓷膜主要由γ-Al2O3、α-Al2O3及莫来石组成,并含有少量SiO2;同时研究了电极距离,扫描速度及扫描道次等工艺参数对SMAO膜成膜效率及膜层性能的影响,获得了膜厚与等效处理时间之间的经验公式,可以实现0 μm-80 μm范围内膜厚的精确控制。通过热震试验与有限元仿真相结合的方法,以陶瓷膜裂纹与剥落作为热震性能的评判标准,对SMAO膜热震性能进行了研究。结果表明,SMAO膜具有良好的抗热震性能,在30℃～300℃热循环条件下,80 μm厚的SMAO膜循环600次无宏观剥落,循环400次无微观剥落;20 μm厚的SMAO膜可以承受1000次循环而无宏观剥落。膜层越薄,在热震循环过程中,膜基界面所受到的剪切应力水平越低,热震性能越好;热震循环温度越高,膜基界面处的剪切应力水平越高,陶瓷膜热震性能越差。基于环盘定速摩擦试验,研究了干燥工况下、潮湿工况下、不同温度条件下SMAO膜与合成闸片材料的摩擦匹配性。结果表明,SMAO膜可以起到保护基体,缓和基体温升,稳定摩擦系数的作用,使摩擦副的潮湿工况摩擦系数维持在0.3以上。结合不同试验条件下的摩擦表面形貌,探讨了SMAO膜的摩擦磨损机理。本文的研究成果能够为SiCp/A356复合材料制动盘的服役安全提供科学的指导,并对其产业化应用产生积极的推动作用。