[發明專利]一種飛機碳-碳復合材料剎車盤及其制作方法

有效

• 申請號: 201610120455.6
• 申請日: 2016-03-03
• 公開（公告）號: CN105697614B
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發明（設計）人: 何永樂
• 申請（專利權）人: 西安航空制動科技有限公司
• 主分類號: F16D65/12
• 分類號: F16D65/12;B29C70/44;C04B35/83
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

1.一種飛機碳-碳復合材料剎車盤，其特征在于，所述碳-碳復合材料剎車盤由連續周向卷繞的碳纖維布和徑向貫穿該碳纖維布層的碳纖維線與碳質基體復合構成，或者由周向連續卷繞的聚丙烯腈碳纖維氈與徑向貫穿該聚丙烯腈碳纖維氈的碳纖維線及碳質基體復合構成，或者由周向連續卷繞的復合層與徑向貫穿該復合層的碳纖維線及碳質的基體復合構成；所述的復合層是將碳纖維布和碳纖維氈疊在一起得到的；所述碳-碳復合材料剎車盤的兩個側面分別形成了第一摩擦面和第二摩擦面，并且所述第一摩擦面和第二摩擦面包括碳纖維布的卷層或碳纖維氈的卷層或多層碳纖維布與碳纖維氈的卷層以及碳質基體；

聚丙烯腈碳纖維線沿圓周方向和厚度方向均布；隨著表面磨損，所述碳纖維布卷層的碳纖維線也成為摩擦面的組元。

2.如權利要求1所述飛機碳-碳復合材料剎車盤，其特征在于，所述的碳質基體包括樹脂碳或瀝青碳或沉積碳，或者樹脂碳與瀝青碳與沉積碳的組合。

3.一種制備權利要求1所述飛機碳-碳復合材料剎車盤的方法，其特征在于，具體過程是：

步驟1、制備預制體：在圓筒工裝或圓紙筒上，先將碳纖維織物周向連續卷繞成一個碳纖維織物卷盤；在卷層中徑向植入沿圓周和厚度均布的碳纖維線，得到飛機碳-碳復合材料剎車盤的預制體；

步驟2，致密化：對得到的碳布盤進行致密化處理；所述的致密化采用液相浸漬碳化法，或者采用化學氣相沉積法，或者采用以液相浸漬碳化法為主、化學氣相沉積法為輔的復合工藝；通過致密化處理，得到飛機碳-碳復合材料剎車盤的毛坯；

當采用液相浸漬法進行致密化時，工藝參數包括：

浸漬：浸漬時間為2～7h，真空度不超過10kPa，采用氮氣加壓，壓力為5～26Mpa；

浸漬劑采用熱固性呋喃樹脂或者熱塑性瀝青，或者熱固性呋喃樹脂與熱塑性瀝青的混合物；浸漬后的固化：烘干溫度為120～220℃，時間1～3h；固化溫度為230～480℃，時間2～6.5h；

碳化：碳化溫度為850～1800℃，時間2～5h，壓力15～28Mpa，氮氣保護；

增密循環；次數為4～6次，直至預制體密度達到要求值；

當采用化學氣相沉積法進行致密化時，工藝參數包括：

化學氣相沉積爐：真空度不超過10kPa，升溫速率為5～15℃/min，達到650℃后通入碳源氣和載氣；

化學氣相沉積工藝參數：沉積溫度為850～1350℃，沉積時間為150～300h/次，丙烯與氮氣體積比為1:1～3.5，丙烯的流量為15～45L/min；

化學氣相沉積沉積重復次數為3～5次；

步驟3，高溫處理：對得到的飛機碳-碳復合材料剎車盤的毛坯進行高溫處理；所述高溫處理條件和參數為：溫度為1850～2600℃，保溫時間為0.5～3h；爐溫在400℃以上通入氮氣保護；

步驟4，機械加工：將碳-碳復合材料剎車盤毛坯加工到最終尺寸和形狀；

步驟5，防氧化處理：采用涂刷或浸涂防氧化劑溶液的方法，對剎車盤非摩擦面進行防氧化處理，得到飛機碳-碳復合材料剎車盤成品；

采用涂刷時，非摩擦面涂刷2～3遍防氧化劑；采用浸涂時，將碳-碳復合材料剎車盤毛坯浸入防氧化劑溶液中2～5min；對已涂刷或浸涂防氧化劑的碳-碳復合材料剎車盤毛坯烘干除濕，烘干溫度為120～280℃，時間為1～3.5h；對烘干的碳-碳復合材料剎車盤毛坯進行固化處理，固化溫度為600～980℃，時間1～4h；固化過程中通氮氣保護。

4.如權利要求3所述制備飛機碳-碳復合材料剎車盤的方法，其特征在于，所述卷繞用的圓紙筒上分布有多個作為后續工藝中氣體或液體通道的小孔；所述小孔的孔徑為2～3mm，相鄰小孔的孔邊距為4～6mm。

5.如權利要求4所述制備飛機碳-碳復合材料剎車盤的方法，其特征在于，用于連綴各卷繞層的碳纖維線的線徑為1.5～4.5mm，碳布盤軸向的線間距為3～5mm，聚丙烯腈碳纖維線沿圓周的分布角α為5～12°；預制體碳纖維體積分數為35～65％。