双元炭基体优化组合的飞机炭刹车盘制造方法
专利名称：双元炭基体优化组合的飞机炭刹车盘制造方法
技术领域：
本发明涉及一种飞机炭刹车盘制造方法，特别是一种双元炭基体优化组合的飞机炭刹车盘制造方法。
背景技术：
目前，国内外制造飞机炭刹车盘的炭基体材料主要有热解炭、树脂炭及沥青炭三种类型。英国Dunlop公司、法国Carbon Industie公司、美国Goodyear、B.F.Goodrich公司和国内514厂、烟台冶金新材料研究所等生产飞机炭刹车盘的厂家，全部采用单一的热解炭基体；而美国ABS公司则采用单一的树脂炭基体，俄罗斯НИИΓРАХИТ研究院采用单一的沥青炭基体。采用上述单一基体制造的飞机炭刹车盘其最大的缺点是飞机中止起飞(RTO)刹车时，其摩擦系数严重衰减，制动性能变差。
发明内容
本发明的技术解决问题是克服现有技术的不足之处，提供一种双元炭基体优化组合的飞机炭刹车盘，采用该方法制造的炭刹车盘在飞机中止起飞(RTO)及湿态刹车时摩擦系数大、制动性能好，且成本低。
本发明的技术解决方案是双元炭基体优化组合的飞机炭刹车盘制造方法，其特点在于包括下列步骤(1)将用作炭刹车盘动盘的整体碳盘预制体装入负压定向流内热梯度气相沉积炉中，用作炭刹车盘静盘及尾盘的整体碳盘预制体装入负压定向流外热梯度气相沉积炉中，调节炭盘预制体低温面温度及温度梯度，并按预制体总质量调整碳源气体的流量，使其定向流经预制体表面，经300～600小时气相沉炭，即可获得粗糙层结构热解炭盘基体；(2)将上述热解炭盘基体经树脂浸渍-炭化致密处理，获得含有树脂炭的双元炭盘基体；(3)将上述双元炭盘基体再经高温石墨化处理，即可获得开孔率小于10％的炭刹车盘材料双元炭基体优化组合的飞机炭刹车盘材料。
所述步骤(1)中炭盘预制体低温面的温度控制在800℃～1000℃范围，温度梯度为30℃～380℃范围。
所述步骤(1)中所沉积的粗糙层结构热解炭盘基体重量百分比为55％～65％。
所述步骤(2)中所获得的树脂炭的重量百分比为5％～15％。
所述步骤(3)中高温处理石墨化温度为2100℃～2400℃。
本发明与现有技术相比具有下列有益效果(1)双元炭基体的有效组合，使飞机在RTO制动时，具有高的摩擦特性及良好的制动性能，通常比国际上制动性能最好的炭刹车盘提高20％～30％。
(2)双元炭基体的树脂炭，有良好的封孔特性，使炭刹车盘的开孔率低于10％，提高了飞机湿态刹车时炭盘的制动性能，通常提高湿态制动性能30％。
(3)双元炭基体的优化组合，降低了炭盘的磨损率，提高了炭盘使用寿命。
(4)树脂浸渍-炭化致密与CVI工艺相比，缩短了生产周期，降低了成本，且可提高炭盘的密度。
图1为本发明所采用的负压定向流外热梯度气相沉积炉的结构示意图。
具体实施例方式
实施例1(1)将重量百分比为30％的用作炭刹车盘动盘的无纬炭布针刺整体预制体的装入负压定向流内热梯度气相沉积炉内，将重量百分比为30％的用作炭刹车盘静盘及尾盘的无纬炭布针刺整体预制体装入负压定向流外热梯度气相沉积炉内，且控制上述整体炭盘预制体低温面的温度是800℃，高温面与低温面的温度梯度是30℃，并按预制体总质量调整碳源气体C3H6的流量，可以是2.6m3/h，定向流经炭盘预制体的表面，经300小时的沉积炭过程，即可获得粗糙层结构热解炭基体，其重量百分比是55％；(2)将上述热解炭盘基体经糠酮树脂浸渍-炭化致密处理，控制树脂炭其重量百分比达到5％，即获得含有树脂炭的双元炭盘基体；(3)将上述双元炭盘经高温石墨化处理，其温度是2100℃，即可获得高摩擦特性双元炭基体优化组合的飞机炭刹车盘材料。
实施例2(1)将重量百分比为30％的用作炭刹车盘动盘的无纬炭布针刺整体预制体的装入负压定向流内热梯度气相沉积炉内，将重量百分比为30％的用作炭刹车盘静盘及尾盘的无纬炭布针刺整体预制体装入负压定向流外热梯度气相沉积炉内，且控制上述整体炭盘预制体低温面的温度是1000℃，高温面与低温面的温度梯度是380℃，并按预制体总质量调整碳源气体C3H6的流量，可以是4.0m3/h，定向流经炭盘预制体的表面，经600小时的沉积炭过程，即可获得粗糙层结构热解炭基体，其重量百分比是65％；(2)将上述热解炭盘基体经糠酮树脂浸渍-炭化致密处理，控制树脂炭其重量百分比达到15％，即获得含有树脂的双元炭盘基体；(3)将上述双元炭盘经高温石墨化处理，其温度是2400℃，即可获得高摩擦特性双元炭基体优化组合的飞机炭刹车盘材料。
实施例3(1)将重量百分比为30％的用作炭刹车盘动盘的无纬炭布针刺整体预制体的装入负压定向流内热梯度气相沉积炉内，将重量百分比为30％的用作炭刹车盘静盘及尾盘的无纬炭布针刺整体预制体装入负压定向流外热梯度气相沉积炉内，且控制整体炭盘预制体低温面的温度是900℃，高温面与低温面的温度梯度是200℃，并按预制体总质量调整碳源气体C3H6的流量，可以是3.0m3/h，定向流经炭盘预制体的表面，经450小时的沉积炭过程，即可获得粗糙层结构热解炭基体，其重量百分比是60％；
(2)将上述热解炭盘基体经糠酮树脂浸渍-炭化致密处理，控制树脂炭其重量百分比达到10％，即获得含有树脂的双元炭盘基体；(3)将上述双元炭盘经高温石墨化处理，其温度是2300℃，即可获得高摩擦特性双元炭基体优化组合的飞机炭刹车盘材料。
如图1所示，本发明中所述的负压定向流外热梯度气相沉积炉由炉盖1、石墨盖板3及其上的保温毡2、石墨发热体5及其位于其外部的保温毡6、位于保温毡6的铜感应圈4、炭盘预制体7、石墨垫片8、热电偶9、保温层10、石墨托板11、石墨托架12、保温毡13、炉底14、进气管15、保温毡16、内水冷装置17、外炉体18、抽气孔19组成，内水冷装置17设置在炉底14上和炭盘预制体7的内径，并由位于内水冷装置17外部的保温层16的厚度调节炭盘预制体7内外侧的温度差；在炉底14上还固定和进气管15和石墨托架12，石墨托板11装在石墨托架12上，且其上厚度是30mm-50mm的保温层10。在保温层10上面装入炭盘预制体7，并用等厚石墨垫片8隔开，石墨垫片的厚度是0.5mm-4.0mm，构成碳源气体定向流动通道；在炉底14上还固定测温热电偶9，且从炭盘预制体7内侧进入炉内，且在中部弯90°角从预制体7的内侧延至外侧边缘处。
权利要求
1.双元炭基体优化组合的飞机炭刹车盘制造方法，其特征在于(1)将用作炭刹车盘动盘的整体碳盘预制体装入负压定向流内热梯度气相沉积炉中，用作炭刹车盘静盘及尾盘的整体碳盘预制体装入负压定向流外热梯度气相沉积炉中，调节上述炭盘预制体低温面温度及温度梯度，并按预制体总质量调整碳源气体的流量，使其定向流经预制体表面，经300～600小时气相沉炭，即可获得粗糙层结构热解炭盘基体；(2)将上述热解炭盘基体经树脂浸渍-炭化致密处理，获得含有树脂炭的双元炭盘基体；(3)将上述双元炭盘基体再经高温石墨化处理，即可获得双元炭基体优化组合的飞机炭刹车盘材料。
2.根据权利要求1所述双元炭基体优化组合的飞机炭刹车盘制造方法，其特征在于所述步骤(1)中炭盘预制体低温面的温度控制在800℃～1000℃范围，温度梯度为30℃～380℃范围。
3.根据权利要求1所述双元炭基体优化组合的飞机炭刹车盘制造方法，其特征在于所述步骤(1)中沉积的粗糙层结构热解炭盘基体重量百分比为55％～65％。
4.根据权利要求1所述双元炭基体优化组合的飞机炭刹车盘制造方法，其特征在于所述步骤(2)中获得的树脂炭重量百分比为5％～15％。
5.根据权利要求1所述双元炭基体优化组合的飞机炭刹车盘制造方法，其特征在于所述步骤(3)中高温处理石墨化温度为2100℃～2400℃。
6.根据权利要求1所述双元炭基体优化组合的飞机炭刹车盘制造方法，其特征在于所述的炭盘整体预制体为无纬炭布针刺整体预制体，其重量百分比为30％。
全文摘要
双元炭基体优化组合的飞机炭刹车盘制造方法，其特征在于将用作炭刹车盘动盘的无纬炭布针刺整体预制体置于负压定向流内热梯度气相沉积炉中，用作炭刹车盘静盘及尾盘的预制体置于负压定向流外热梯度气相沉积炉中，控制上述炭盘预制体低温面的温度为800℃～1000℃，温度梯度为30℃～380℃范围内，且经300～600小时气相沉积炭，可获得重量百分比为55％～65％粗糙层结构的热解炭基体，并经树脂浸渍－炭化致密，获得含树脂炭重量百分比为5％～15％的双元炭基体优化组合，最终高温石墨化处理，即可获得开孔率小于10％的炭刹车盘材料。采用本发明制造的炭刹车盘在飞机中止起飞(RTO)刹车时具有摩擦系数大、制动性能好，且成本低的优点。
文档编号F16D69/00GK1544825SQ20031011511
公开日2004年11月10日 申请日期2003年11月24日 优先权日2003年11月24日
发明者苏君明, 肖志超, 孟凡才, 周绍建, 辛建国, 彭志刚 申请人:西安航天复合材料研究所
技术领域：
本发明涉及一种飞机炭刹车盘制造方法，特别是一种双元炭基体优化组合的飞机炭刹车盘制造方法。
背景技术：
目前，国内外制造飞机炭刹车盘的炭基体材料主要有热解炭、树脂炭及沥青炭三种类型。英国Dunlop公司、法国Carbon Industie公司、美国Goodyear、B.F.Goodrich公司和国内514厂、烟台冶金新材料研究所等生产飞机炭刹车盘的厂家，全部采用单一的热解炭基体；而美国ABS公司则采用单一的树脂炭基体，俄罗斯НИИΓРАХИТ研究院采用单一的沥青炭基体。采用上述单一基体制造的飞机炭刹车盘其最大的缺点是飞机中止起飞(RTO)刹车时，其摩擦系数严重衰减，制动性能变差。
发明内容
本发明的技术解决问题是克服现有技术的不足之处，提供一种双元炭基体优化组合的飞机炭刹车盘，采用该方法制造的炭刹车盘在飞机中止起飞(RTO)及湿态刹车时摩擦系数大、制动性能好，且成本低。
本发明的技术解决方案是双元炭基体优化组合的飞机炭刹车盘制造方法，其特点在于包括下列步骤(1)将用作炭刹车盘动盘的整体碳盘预制体装入负压定向流内热梯度气相沉积炉中，用作炭刹车盘静盘及尾盘的整体碳盘预制体装入负压定向流外热梯度气相沉积炉中，调节炭盘预制体低温面温度及温度梯度，并按预制体总质量调整碳源气体的流量，使其定向流经预制体表面，经300～600小时气相沉炭，即可获得粗糙层结构热解炭盘基体；(2)将上述热解炭盘基体经树脂浸渍-炭化致密处理，获得含有树脂炭的双元炭盘基体；(3)将上述双元炭盘基体再经高温石墨化处理，即可获得开孔率小于10％的炭刹车盘材料双元炭基体优化组合的飞机炭刹车盘材料。
所述步骤(1)中炭盘预制体低温面的温度控制在800℃～1000℃范围，温度梯度为30℃～380℃范围。
所述步骤(1)中所沉积的粗糙层结构热解炭盘基体重量百分比为55％～65％。
所述步骤(2)中所获得的树脂炭的重量百分比为5％～15％。
所述步骤(3)中高温处理石墨化温度为2100℃～2400℃。
本发明与现有技术相比具有下列有益效果(1)双元炭基体的有效组合，使飞机在RTO制动时，具有高的摩擦特性及良好的制动性能，通常比国际上制动性能最好的炭刹车盘提高20％～30％。
(2)双元炭基体的树脂炭，有良好的封孔特性，使炭刹车盘的开孔率低于10％，提高了飞机湿态刹车时炭盘的制动性能，通常提高湿态制动性能30％。
(3)双元炭基体的优化组合，降低了炭盘的磨损率，提高了炭盘使用寿命。
(4)树脂浸渍-炭化致密与CVI工艺相比，缩短了生产周期，降低了成本，且可提高炭盘的密度。
图1为本发明所采用的负压定向流外热梯度气相沉积炉的结构示意图。
具体实施例方式
实施例1(1)将重量百分比为30％的用作炭刹车盘动盘的无纬炭布针刺整体预制体的装入负压定向流内热梯度气相沉积炉内，将重量百分比为30％的用作炭刹车盘静盘及尾盘的无纬炭布针刺整体预制体装入负压定向流外热梯度气相沉积炉内，且控制上述整体炭盘预制体低温面的温度是800℃，高温面与低温面的温度梯度是30℃，并按预制体总质量调整碳源气体C3H6的流量，可以是2.6m3/h，定向流经炭盘预制体的表面，经300小时的沉积炭过程，即可获得粗糙层结构热解炭基体，其重量百分比是55％；(2)将上述热解炭盘基体经糠酮树脂浸渍-炭化致密处理，控制树脂炭其重量百分比达到5％，即获得含有树脂炭的双元炭盘基体；(3)将上述双元炭盘经高温石墨化处理，其温度是2100℃，即可获得高摩擦特性双元炭基体优化组合的飞机炭刹车盘材料。
实施例2(1)将重量百分比为30％的用作炭刹车盘动盘的无纬炭布针刺整体预制体的装入负压定向流内热梯度气相沉积炉内，将重量百分比为30％的用作炭刹车盘静盘及尾盘的无纬炭布针刺整体预制体装入负压定向流外热梯度气相沉积炉内，且控制上述整体炭盘预制体低温面的温度是1000℃，高温面与低温面的温度梯度是380℃，并按预制体总质量调整碳源气体C3H6的流量，可以是4.0m3/h，定向流经炭盘预制体的表面，经600小时的沉积炭过程，即可获得粗糙层结构热解炭基体，其重量百分比是65％；(2)将上述热解炭盘基体经糠酮树脂浸渍-炭化致密处理，控制树脂炭其重量百分比达到15％，即获得含有树脂的双元炭盘基体；(3)将上述双元炭盘经高温石墨化处理，其温度是2400℃，即可获得高摩擦特性双元炭基体优化组合的飞机炭刹车盘材料。
实施例3(1)将重量百分比为30％的用作炭刹车盘动盘的无纬炭布针刺整体预制体的装入负压定向流内热梯度气相沉积炉内，将重量百分比为30％的用作炭刹车盘静盘及尾盘的无纬炭布针刺整体预制体装入负压定向流外热梯度气相沉积炉内，且控制整体炭盘预制体低温面的温度是900℃，高温面与低温面的温度梯度是200℃，并按预制体总质量调整碳源气体C3H6的流量，可以是3.0m3/h，定向流经炭盘预制体的表面，经450小时的沉积炭过程，即可获得粗糙层结构热解炭基体，其重量百分比是60％；
(2)将上述热解炭盘基体经糠酮树脂浸渍-炭化致密处理，控制树脂炭其重量百分比达到10％，即获得含有树脂的双元炭盘基体；(3)将上述双元炭盘经高温石墨化处理，其温度是2300℃，即可获得高摩擦特性双元炭基体优化组合的飞机炭刹车盘材料。
如图1所示，本发明中所述的负压定向流外热梯度气相沉积炉由炉盖1、石墨盖板3及其上的保温毡2、石墨发热体5及其位于其外部的保温毡6、位于保温毡6的铜感应圈4、炭盘预制体7、石墨垫片8、热电偶9、保温层10、石墨托板11、石墨托架12、保温毡13、炉底14、进气管15、保温毡16、内水冷装置17、外炉体18、抽气孔19组成，内水冷装置17设置在炉底14上和炭盘预制体7的内径，并由位于内水冷装置17外部的保温层16的厚度调节炭盘预制体7内外侧的温度差；在炉底14上还固定和进气管15和石墨托架12，石墨托板11装在石墨托架12上，且其上厚度是30mm-50mm的保温层10。在保温层10上面装入炭盘预制体7，并用等厚石墨垫片8隔开，石墨垫片的厚度是0.5mm-4.0mm，构成碳源气体定向流动通道；在炉底14上还固定测温热电偶9，且从炭盘预制体7内侧进入炉内，且在中部弯90°角从预制体7的内侧延至外侧边缘处。
权利要求
1.双元炭基体优化组合的飞机炭刹车盘制造方法，其特征在于(1)将用作炭刹车盘动盘的整体碳盘预制体装入负压定向流内热梯度气相沉积炉中，用作炭刹车盘静盘及尾盘的整体碳盘预制体装入负压定向流外热梯度气相沉积炉中，调节上述炭盘预制体低温面温度及温度梯度，并按预制体总质量调整碳源气体的流量，使其定向流经预制体表面，经300～600小时气相沉炭，即可获得粗糙层结构热解炭盘基体；(2)将上述热解炭盘基体经树脂浸渍-炭化致密处理，获得含有树脂炭的双元炭盘基体；(3)将上述双元炭盘基体再经高温石墨化处理，即可获得双元炭基体优化组合的飞机炭刹车盘材料。
2.根据权利要求1所述双元炭基体优化组合的飞机炭刹车盘制造方法，其特征在于所述步骤(1)中炭盘预制体低温面的温度控制在800℃～1000℃范围，温度梯度为30℃～380℃范围。
3.根据权利要求1所述双元炭基体优化组合的飞机炭刹车盘制造方法，其特征在于所述步骤(1)中沉积的粗糙层结构热解炭盘基体重量百分比为55％～65％。
4.根据权利要求1所述双元炭基体优化组合的飞机炭刹车盘制造方法，其特征在于所述步骤(2)中获得的树脂炭重量百分比为5％～15％。
5.根据权利要求1所述双元炭基体优化组合的飞机炭刹车盘制造方法，其特征在于所述步骤(3)中高温处理石墨化温度为2100℃～2400℃。
6.根据权利要求1所述双元炭基体优化组合的飞机炭刹车盘制造方法，其特征在于所述的炭盘整体预制体为无纬炭布针刺整体预制体，其重量百分比为30％。
全文摘要
双元炭基体优化组合的飞机炭刹车盘制造方法，其特征在于将用作炭刹车盘动盘的无纬炭布针刺整体预制体置于负压定向流内热梯度气相沉积炉中，用作炭刹车盘静盘及尾盘的预制体置于负压定向流外热梯度气相沉积炉中，控制上述炭盘预制体低温面的温度为800℃～1000℃，温度梯度为30℃～380℃范围内，且经300～600小时气相沉积炭，可获得重量百分比为55％～65％粗糙层结构的热解炭基体，并经树脂浸渍－炭化致密，获得含树脂炭重量百分比为5％～15％的双元炭基体优化组合，最终高温石墨化处理，即可获得开孔率小于10％的炭刹车盘材料。采用本发明制造的炭刹车盘在飞机中止起飞(RTO)刹车时具有摩擦系数大、制动性能好，且成本低的优点。
文档编号F16D69/00GK1544825SQ20031011511
公开日2004年11月10日 申请日期2003年11月24日 优先权日2003年11月24日
发明者苏君明, 肖志超, 孟凡才, 周绍建, 辛建国, 彭志刚 申请人:西安航天复合材料研究所
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