[發明專利]用低粘度樹脂來滲透致密化的碳-碳復合材料

在審

• 申請號: 201310295083.7
• 申請日: 2013-07-15
• 公開（公告）號: CN103539476A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: M.L.拉富里斯特;S.弗里斯卡
• 申請（專利權）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: C04B35/83
• 分類號: C04B35/83;C04B35/622
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李濤

技術領域

本公開涉及碳-碳復合材料。

背景技術

碳纖維增強碳材料，也稱為碳-碳(C-C)復合材料，是包括在碳材料的基體中得到增強的碳纖維的復合材料。C-C復合材料能夠被使用于許多高溫應用中。例如，航空航天工業采用C-C復合材料作為用于商用和軍用航空器的摩擦材料，比如制動器摩擦材料。

發明內容

本文描述了用于形成碳-碳復合材料的裝置、系統和技術。本文還描述了由這些技術生成的碳-碳復合材料。例如已經由真空壓力滲透(VPI)、樹脂傳遞模塑(RTM)和/或化學氣相沉積(CVD)/化學蒸氣滲透(CVI)得到致密化的碳化預制坯可以被熱處理，以打開致密化預制坯的內部氣孔。為了使預制坯進一步致密化，可以將低粘度樹脂滲入到致密化預制坯的內部氣孔中。比起粘度相對較高的樹脂，通過使用粘度相對較低的樹脂，樹脂能夠更輕松地穿透預制坯的表面并填充內部氣孔，從而允許由該工藝生成的C-C復合材料得到更高的最終密度。在一些實例中，所得到的C-C復合材料可以被用作摩擦材料，例如被用作航空器制動盤。

在一方面中，本公開涉及一種方法，其包括：經由樹脂傳遞模塑(RTM)、真空瀝青滲透(VPI)和化學蒸氣滲透/化學氣相沉積(CVI/CVD)中的至少一種方式來使碳化預制坯致密化；熱處理已致密化的預制坯以打開已致密化的預制坯的內部氣孔；和用低粘度樹脂滲透已致密化的預制坯的內部氣孔，來增加預制坯的密度。

在另一方面中，本公開涉及一種碳-碳復合材料，其包括填充有低粘度樹脂的內部氣孔，其中，所述內部氣孔限定出小于大致10微米的孔隙度(porosity)，并且其中，所述低粘度樹脂在室溫呈現出小于大致1500厘泊的粘度。

一個或多個實例的細節在附圖和以下具體實施方式中給出。從具體實施方式和附圖以及權利要求書中，本公開的其它特征、目的和優點將變得清楚明了。

附圖說明

圖1是示出了一實例航空器制動組件的示意性結構圖。

圖2是流程圖，該圖中示出了依據本公開的多個方面的形成碳-碳復合材料的實例方法。

具體實施方式

在本文中描述了一些用于形成碳-碳復合材料的實例技術，以及使用這些技術形成的碳-碳復合材料和結構。已例如經由VPI、RTM和/或CVD/CVI得到致密化的碳化預制坯可以被熱處理以打開致密化預制坯的內部氣孔。為了使預制坯進一步致密化，可以使低粘度樹脂滲入到致密化預制坯的內部氣孔中。比起粘度相對較高的樹脂，通過使用粘度相對較低的樹脂，樹脂能夠更輕松地穿透預制坯的表面并填充內部氣孔，從而允許由該工藝生成的C-C復合材料得到更高的最終密度。在一些實例中，所得C-C復合材料可以被用作摩擦材料，例如用作航空器制動塊。

例如在航空航天應用中使用的C-C復合材料比如制動塊等可以由已經使用各種致密化技術得到致密化的碳化預制坯形成。例如，可以使用VPI和/或RTM以液體瀝青來使碳化預制坯致密化。作為另一實例，可以使用CVD/CVI以含碳材料來使碳化預制坯致密化。預制坯可以經過多個周期的這種致密化工藝，來獲得呈現出所需最終密度的C-C復合材料。對于航空器制動塊而言，在一些實例中，碳化預制坯可以呈圓環的形式，但是也可以使用其它形狀(例如，非環形部段)。

在一些實例中，在預制坯的致密化后，所得C-C材料可以經受一個或多個熱處理周期，例如，用以設定碳性能屬性(摩擦、磨損、中斷起飛(RTO，rejected?takeoff)和/或類似屬性)。然而，這種處理可能在最終的C-C復合材料中留下開口孔隙度。例如，對于受到瀝青致密化的預制坯來說，熱處理能夠使瀝青基體收縮，在材料內引起增加的開口孔隙度。這種開口孔隙度可能是不希望的，因為它會降低材料的最終密度。例如，在航空器制動盤應用中，降低的最終密度可能對RTO功效、制動盤的磨損速率或者兩者具有不良影響。

依據本公開的一個或多個實例，可以在例如經由RTM、VPI和/或CVD/CVI使碳化預制坯致密化后，通過熱處理碳化預制坯來形成C-C復合材料，以打開致密化預制坯的內部氣孔。然后，使粘度相對較低的樹脂滲入到預制坯中，以填充內部氣孔。樹脂的粘度可以選擇成使得樹脂能夠到達材料的通過在先熱處理打開了的內部氣孔。例如，樹脂的粘度可以選擇成使得樹脂穿透表面氣孔，以基本上封閉或者至少部分填充次表面氣孔，比如，位于C-C復合預制坯的相對外表面之間的大致半程的那些氣孔。