專利名稱：雙元炭基體優(yōu)化組合的飛機(jī)炭剎車盤制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種飛機(jī)炭剎車盤制造方法，特別是一種雙元炭基體優(yōu)化組合的飛機(jī)炭剎車盤制造方法。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外制造飛機(jī)炭剎車盤的炭基體材料主要有熱解炭、樹脂炭及瀝青炭三種類型。英國Dunlop公司、法國Carbon Industie公司、美國Goodyear、B.F.Goodrich公司和國內(nèi)514廠、煙臺(tái)冶金新材料研究所等生產(chǎn)飛機(jī)炭剎車盤的廠家，全部采用單一的熱解炭基體；而美國ABS公司則采用單一的樹脂炭基體，俄羅斯НИИΓРАХИТ研究院采用單一的瀝青炭基體。采用上述單一基體制造的飛機(jī)炭剎車盤其最大的缺點(diǎn)是飛機(jī)中止起飛(RTO)剎車時(shí)，其摩擦系數(shù)嚴(yán)重衰減，制動(dòng)性能變差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種雙元炭基體優(yōu)化組合的飛機(jī)炭剎車盤，采用該方法制造的炭剎車盤在飛機(jī)中止起飛(RTO)及濕態(tài)剎車時(shí)摩擦系數(shù)大、制動(dòng)性能好，且成本低。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是雙元炭基體優(yōu)化組合的飛機(jī)炭剎車盤制造方法，其特點(diǎn)在于包括下列步驟(1)將用作炭剎車盤動(dòng)盤的整體碳盤預(yù)制體裝入負(fù)壓定向流內(nèi)熱梯度氣相沉積爐中，用作炭剎車盤靜盤及尾盤的整體碳盤預(yù)制體裝入負(fù)壓定向流外熱梯度氣相沉積爐中，調(diào)節(jié)炭盤預(yù)制體低溫面溫度及溫度梯度，并按預(yù)制體總質(zhì)量調(diào)整碳源氣體的流量，使其定向流經(jīng)預(yù)制體表面，經(jīng)300～600小時(shí)氣相沉炭，即可獲得粗糙層結(jié)構(gòu)熱解炭盤基體；(2)將上述熱解炭盤基體經(jīng)樹脂浸漬-炭化致密處理，獲得含有樹脂炭的雙元炭盤基體；(3)將上述雙元炭盤基體再經(jīng)高溫石墨化處理，即可獲得開孔率小于10％的炭剎車盤材料雙元炭基體優(yōu)化組合的飛機(jī)炭剎車盤材料。
所述步驟(1)中炭盤預(yù)制體低溫面的溫度控制在800℃～1000℃范圍，溫度梯度為30℃～380℃范圍。
所述步驟(1)中所沉積的粗糙層結(jié)構(gòu)熱解炭盤基體重量百分比為55％～65％。
所述步驟(2)中所獲得的樹脂炭的重量百分比為5％～15％。
所述步驟(3)中高溫處理石墨化溫度為2100℃～2400℃。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列有益效果(1)雙元炭基體的有效組合，使飛機(jī)在RTO制動(dòng)時(shí)，具有高的摩擦特性及良好的制動(dòng)性能，通常比國際上制動(dòng)性能最好的炭剎車盤提高20％～30％。
(2)雙元炭基體的樹脂炭，有良好的封孔特性，使炭剎車盤的開孔率低于10％，提高了飛機(jī)濕態(tài)剎車時(shí)炭盤的制動(dòng)性能，通常提高濕態(tài)制動(dòng)性能30％。
(3)雙元炭基體的優(yōu)化組合，降低了炭盤的磨損率，提高了炭盤使用壽命。
(4)樹脂浸漬-炭化致密與CVI工藝相比，縮短了生產(chǎn)周期，降低了成本，且可提高炭盤的密度。


圖1為本發(fā)明所采用的負(fù)壓定向流外熱梯度氣相沉積爐的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1(1)將重量百分比為30％的用作炭剎車盤動(dòng)盤的無緯炭布針刺整體預(yù)制體的裝入負(fù)壓定向流內(nèi)熱梯度氣相沉積爐內(nèi)，將重量百分比為30％的用作炭剎車盤靜盤及尾盤的無緯炭布針刺整體預(yù)制體裝入負(fù)壓定向流外熱梯度氣相沉積爐內(nèi)，且控制上述整體炭盤預(yù)制體低溫面的溫度是800℃，高溫面與低溫面的溫度梯度是30℃，并按預(yù)制體總質(zhì)量調(diào)整碳源氣體C3H6的流量，可以是2.6m3/h，定向流經(jīng)炭盤預(yù)制體的表面，經(jīng)300小時(shí)的沉積炭過程，即可獲得粗糙層結(jié)構(gòu)熱解炭基體，其重量百分比是55％；(2)將上述熱解炭盤基體經(jīng)糠酮樹脂浸漬-炭化致密處理，控制樹脂炭其重量百分比達(dá)到5％，即獲得含有樹脂炭的雙元炭盤基體；(3)將上述雙元炭盤經(jīng)高溫石墨化處理，其溫度是2100℃，即可獲得高摩擦特性雙元炭基體優(yōu)化組合的飛機(jī)炭剎車盤材料。
實(shí)施例2(1)將重量百分比為30％的用作炭剎車盤動(dòng)盤的無緯炭布針刺整體預(yù)制體的裝入負(fù)壓定向流內(nèi)熱梯度氣相沉積爐內(nèi)，將重量百分比為30％的用作炭剎車盤靜盤及尾盤的無緯炭布針刺整體預(yù)制體裝入負(fù)壓定向流外熱梯度氣相沉積爐內(nèi)，且控制上述整體炭盤預(yù)制體低溫面的溫度是1000℃，高溫面與低溫面的溫度梯度是380℃，并按預(yù)制體總質(zhì)量調(diào)整碳源氣體C3H6的流量，可以是4.0m3/h，定向流經(jīng)炭盤預(yù)制體的表面，經(jīng)600小時(shí)的沉積炭過程，即可獲得粗糙層結(jié)構(gòu)熱解炭基體，其重量百分比是65％；(2)將上述熱解炭盤基體經(jīng)糠酮樹脂浸漬-炭化致密處理，控制樹脂炭其重量百分比達(dá)到15％，即獲得含有樹脂的雙元炭盤基體；(3)將上述雙元炭盤經(jīng)高溫石墨化處理，其溫度是2400℃，即可獲得高摩擦特性雙元炭基體優(yōu)化組合的飛機(jī)炭剎車盤材料。
實(shí)施例3(1)將重量百分比為30％的用作炭剎車盤動(dòng)盤的無緯炭布針刺整體預(yù)制體的裝入負(fù)壓定向流內(nèi)熱梯度氣相沉積爐內(nèi)，將重量百分比為30％的用作炭剎車盤靜盤及尾盤的無緯炭布針刺整體預(yù)制體裝入負(fù)壓定向流外熱梯度氣相沉積爐內(nèi)，且控制整體炭盤預(yù)制體低溫面的溫度是900℃，高溫面與低溫面的溫度梯度是200℃，并按預(yù)制體總質(zhì)量調(diào)整碳源氣體C3H6的流量，可以是3.0m3/h，定向流經(jīng)炭盤預(yù)制體的表面，經(jīng)450小時(shí)的沉積炭過程，即可獲得粗糙層結(jié)構(gòu)熱解炭基體，其重量百分比是60％；
(2)將上述熱解炭盤基體經(jīng)糠酮樹脂浸漬-炭化致密處理，控制樹脂炭其重量百分比達(dá)到10％，即獲得含有樹脂的雙元炭盤基體；(3)將上述雙元炭盤經(jīng)高溫石墨化處理，其溫度是2300℃，即可獲得高摩擦特性雙元炭基體優(yōu)化組合的飛機(jī)炭剎車盤材料。
如圖1所示，本發(fā)明中所述的負(fù)壓定向流外熱梯度氣相沉積爐由爐蓋1、石墨蓋板3及其上的保溫氈2、石墨發(fā)熱體5及其位于其外部的保溫氈6、位于保溫氈6的銅感應(yīng)圈4、炭盤預(yù)制體7、石墨墊片8、熱電偶9、保溫層10、石墨托板11、石墨托架12、保溫氈13、爐底14、進(jìn)氣管15、保溫氈16、內(nèi)水冷裝置17、外爐體18、抽氣孔19組成，內(nèi)水冷裝置17設(shè)置在爐底14上和炭盤預(yù)制體7的內(nèi)徑，并由位于內(nèi)水冷裝置17外部的保溫層16的厚度調(diào)節(jié)炭盤預(yù)制體7內(nèi)外側(cè)的溫度差；在爐底14上還固定和進(jìn)氣管15和石墨托架12，石墨托板11裝在石墨托架12上，且其上厚度是30mm-50mm的保溫層10。在保溫層10上面裝入炭盤預(yù)制體7，并用等厚石墨墊片8隔開，石墨墊片的厚度是0.5mm-4.0mm，構(gòu)成碳源氣體定向流動(dòng)通道；在爐底14上還固定測(cè)溫?zé)犭娕?，且從炭盤預(yù)制體7內(nèi)側(cè)進(jìn)入爐內(nèi)，且在中部彎90°角從預(yù)制體7的內(nèi)側(cè)延至外側(cè)邊緣處。
權(quán)利要求
1.雙元炭基體優(yōu)化組合的飛機(jī)炭剎車盤制造方法，其特征在于(1)將用作炭剎車盤動(dòng)盤的整體碳盤預(yù)制體裝入負(fù)壓定向流內(nèi)熱梯度氣相沉積爐中，用作炭剎車盤靜盤及尾盤的整體碳盤預(yù)制體裝入負(fù)壓定向流外熱梯度氣相沉積爐中，調(diào)節(jié)上述炭盤預(yù)制體低溫面溫度及溫度梯度，并按預(yù)制體總質(zhì)量調(diào)整碳源氣體的流量，使其定向流經(jīng)預(yù)制體表面，經(jīng)300～600小時(shí)氣相沉炭，即可獲得粗糙層結(jié)構(gòu)熱解炭盤基體；(2)將上述熱解炭盤基體經(jīng)樹脂浸漬-炭化致密處理，獲得含有樹脂炭的雙元炭盤基體；(3)將上述雙元炭盤基體再經(jīng)高溫石墨化處理，即可獲得雙元炭基體優(yōu)化組合的飛機(jī)炭剎車盤材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙元炭基體優(yōu)化組合的飛機(jī)炭剎車盤制造方法，其特征在于所述步驟(1)中炭盤預(yù)制體低溫面的溫度控制在800℃～1000℃范圍，溫度梯度為30℃～380℃范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙元炭基體優(yōu)化組合的飛機(jī)炭剎車盤制造方法，其特征在于所述步驟(1)中沉積的粗糙層結(jié)構(gòu)熱解炭盤基體重量百分比為55％～65％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙元炭基體優(yōu)化組合的飛機(jī)炭剎車盤制造方法，其特征在于所述步驟(2)中獲得的樹脂炭重量百分比為5％～15％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙元炭基體優(yōu)化組合的飛機(jī)炭剎車盤制造方法，其特征在于所述步驟(3)中高溫處理石墨化溫度為2100℃～2400℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙元炭基體優(yōu)化組合的飛機(jī)炭剎車盤制造方法，其特征在于所述的炭盤整體預(yù)制體為無緯炭布針刺整體預(yù)制體，其重量百分比為30％。
全文摘要
雙元炭基體優(yōu)化組合的飛機(jī)炭剎車盤制造方法，其特征在于將用作炭剎車盤動(dòng)盤的無緯炭布針刺整體預(yù)制體置于負(fù)壓定向流內(nèi)熱梯度氣相沉積爐中，用作炭剎車盤靜盤及尾盤的預(yù)制體置于負(fù)壓定向流外熱梯度氣相沉積爐中，控制上述炭盤預(yù)制體低溫面的溫度為800℃～1000℃，溫度梯度為30℃～380℃范圍內(nèi)，且經(jīng)300～600小時(shí)氣相沉積炭，可獲得重量百分比為55％～65％粗糙層結(jié)構(gòu)的熱解炭基體，并經(jīng)樹脂浸漬－炭化致密，獲得含樹脂炭重量百分比為5％～15％的雙元炭基體優(yōu)化組合，最終高溫石墨化處理，即可獲得開孔率小于10％的炭剎車盤材料。采用本發(fā)明制造的炭剎車盤在飛機(jī)中止起飛(RTO)剎車時(shí)具有摩擦系數(shù)大、制動(dòng)性能好，且成本低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F16D69/00GK1544825SQ20031011511
公開日2004年11月10日 申請(qǐng)日期2003年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月24日
發(fā)明者蘇君明, 肖志超, 孟凡才, 周紹建, 辛建國, 彭志剛 申請(qǐng)人:西安航天復(fù)合材料研究所