CN113912408B - 一种飞机刹车盘片的快速制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种飞机刹车盘片的快速制备方法，包括以下步骤：制备圆环状碳纤维刹车盘预制体；制备与圆环状碳纤维预制体相匹配的方筒形石墨芯模；将圆环状碳纤维预制体紧贴于石墨芯模外表面上，并用碳纤维绳紧固；将装好的石墨芯模与圆环状碳纤维预制体的整体置于热梯度沉积炉沉积室内；对沉积室抽真空；采用石墨芯模电阻加热的方式对沉积室内的圆环状碳纤维预制体进行加热，待圆环状碳纤维预制体与石墨芯模紧贴面达到沉积温度后，打开进气装置阀门，通入碳氢气体与氩气混合气体进行渗碳沉积。缩短了刹车盘片的生产周期，同时提高了刹车盘片密度、强度和使用寿命。

Description

一种飞机刹车盘片的快速制备方法
技术领域
本发明涉及制备方法领域，具体涉及一种飞机刹车盘片的快速制备方法。
背景技术
飞机刹车盘属于飞机刹车装置的一部分，是飞机实现制动和保证安全飞行最关键的部件之一，它是利用相对运动的接触表面间所产生的摩擦阻力来达到制动的目的。刹车盘是飞机吸收动能的主体，在飞机着陆刹车过程中吸收飞机动能，将动能转变为热能并使其逸散的功能部件。
在制备飞机刹车盘的现有技术中，还存在制备周期长、机械强度低的问题。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种飞机刹车盘片的快速制备方法，缩短了刹车盘片的生产周期，同时提高了刹车盘片密度、强度和使用寿命。
根据本发明实施例提供的技术方案，一种飞机刹车盘片的快速制备方法，包括以下步骤：S1、制备圆环状碳纤维刹车盘预制体；所述圆环状碳纤维刹车盘预制体采用沥青基或聚丙烯晴基12k碳纤维单向布，通过叠层的方式制备的叠层结构预制体，并加以针刺，所述圆环状碳纤维刹车盘预制体的体积密度为0.40～0.80g/cm3，外径为100～600mm，内径为50～200mm，S2、制备与所述圆环状碳纤维预制体相匹配的方筒形石墨芯模；所述石墨芯模为等静压石墨材料，S3、将所述圆环状碳纤维预制体紧贴于所述石墨芯模外表面上，并用碳纤维绳紧固；S4、将装好的所述石墨芯模与所述圆环状碳纤维预制体的整体置于热梯度沉积炉沉积室内；S5、对所述沉积室抽真空；S6、采用所述石墨芯模电阻加热的方式对所述沉积室内的所述圆环状碳纤维预制体进行加热，待所述圆环状碳纤维预制体与所述石墨芯模紧贴面达到沉积温度后，打开进气装置阀门，通入碳氢气体与氩气混合气体进行渗碳沉积；所述沉积温度为900～1100℃，S7、预定沉积时间后，降温并关闭所述进气装置，取出沉积后的碳/碳复合材料飞机刹车盘毛坯，经后续处理得到密度为1.7g/cm3-2.0g/cm3飞机刹车盘，所述沉积时间为100～140h，所述后续处理包括高温处理和机械加工，所述高温处理温度为2000～2500℃，处理时间10～20h，升温速率为100±25℃/h。
综上所述，本发明的有益效果：在真空沉积室内采用电阻加热的方式对碳纤维刹车盘片预制体进行加热，通过对刹车盘片预制体由靠近石墨外表面层逐步沉积至外部，整个工艺过程中能够精确控制沉积层区域，缩短了沉积时间，简化了生产工艺；同时，预制体的渗碳过程更加均匀，在盘片的整个厚度内实现均匀沉积，提高了制动盘片的机械强度和使用寿命。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明石墨芯模和圆环状碳纤维预制体连接处的结构示意图。
图中标号：1、石墨芯模；2、圆环状碳纤维预制体。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种飞机刹车盘片的快速制备方法，将所述圆环状碳纤维预制体紧贴于所述石墨芯模外表面上，并用碳纤维绳紧固，能够确保整个工艺过程中预制体一直紧贴于石墨芯模。
所述石墨芯模为等静压石墨材料，在整个工艺过程中起到发热体的作用。所述圆环状碳纤维刹车盘预制体采用沥青基或聚丙烯晴基12k碳纤维单向布，通过叠层的方式制备的叠层结构预制体，并加以针刺。
所述圆环状碳纤维刹车盘预制体的体积密度为0.40～0.80g/cm3，外径为100～600mm，内径为50～200mm。所述沉积温度为900～1100℃，所述沉积时间为100～140h。
采用石墨芯模电阻加热的方式对沉积室内的圆环状碳纤维预制体进行加热，待圆环状碳纤维预制体与石墨芯模紧贴面达到沉积温度后，打开进气装置阀门，通入碳氢气体与氩气混合气体进行渗碳沉积，碳氢气体与氩气混合气体中，碳氢气体为碳沉积提供碳源，惰性气体用于通过在混合气体中的占比，来调节碳沉积的温度，起到对温度梯度调节的作用。
所述后续处理包括高温处理和机械加工，所述高温处理温度为2000～2500℃，处理时间10～20h，升温速率为100±25℃/h，所述机械加工根据图纸完成。
以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理等方案的说明。同时，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (5)

1.一种飞机刹车盘片的快速制备方法，其特征是：包括以下步骤：
S1、制备圆环状碳纤维刹车盘预制体；
S2、制备与所述圆环状碳纤维预制体相匹配的方筒形石墨芯模，所述石墨芯模为等静压石墨材料；
S3、将所述圆环状碳纤维预制体紧贴于所述石墨芯模外表面上，并用碳纤维绳紧固；
S4、将装好的所述石墨芯模与所述圆环状碳纤维预制体的整体置于热梯度沉积炉沉积室内；
S5、对所述沉积室抽真空；
S6、采用所述石墨芯模电阻加热的方式对所述沉积室内的所述圆环状碳纤维预制体进行加热，待所述圆环状碳纤维预制体与所述石墨芯模紧贴面达到沉积温度后，打开进气装置阀门，通入碳氢气体与氩气混合气体进行渗碳沉积，刹车盘片预制体由靠近石墨外表面层逐步沉积至外部；所述碳氢气体与氩气混合气体中，碳氢气体为碳沉积提供碳源，惰性气体用于通过在混合气体中的占比，来调节碳沉积的温度，起到对温度梯度调节的作用；
S7、预定沉积时间后，降温并关闭所述进气装置，取出沉积后的碳/碳复合材料飞机刹车盘毛坯，经后续处理得到密度为1.7g/cm3-2.0g/cm3的飞机刹车盘。
2.根据权利要求1所述的一种飞机刹车盘片的快速制备方法，其特征是：所述圆环状碳纤维刹车盘预制体采用沥青基或聚丙烯晴基12k碳纤维单向布，通过叠层的方式制备的叠层结构预制体，并加以针刺。
3.根据权利要求1所述的一种飞机刹车盘片的快速制备方法，其特征是：所述圆环状碳纤维刹车盘预制体的体积密度为0.40～0.80g/cm3，外径为100～600mm，内径为50～200mm。
4.根据权利要求1所述的一种飞机刹车盘片的快速制备方法，其特征是：所述沉积温度为900～1100℃，所述沉积时间为100～140h。
5.根据权利要求1所述的一种飞机刹车盘片的快速制备方法，其特征是：所述后续处理包括高温处理和机械加工，所述高温处理温度为2000～2500℃，处理时间10～20h，升温速率为100±25℃/h。
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