CN1144958C - 飞机碳刹车盘的快速气相沉碳方法及其设备 - Google Patents
飞机碳刹车盘的快速气相沉碳方法及其设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1144958C CN1144958C CNB001139525A CN00113952A CN1144958C CN 1144958 C CN1144958 C CN 1144958C CN B001139525 A CNB001139525 A CN B001139525A CN 00113952 A CN00113952 A CN 00113952A CN 1144958 C CN1144958 C CN 1144958C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon
- heater
- gas
- furnace
- dish
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 88
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 83
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 18
- 230000008021 deposition Effects 0.000 title abstract 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 41
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 13
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 5
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 4
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims description 4
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 claims description 3
- 239000001294 propane Substances 0.000 claims description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 3
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 abstract 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract 1
- 150000001722 carbon compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000032843 Hemorrhage Diseases 0.000 description 1
- 208000034158 bleeding Diseases 0.000 description 1
- 231100000319 bleeding Toxicity 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Braking Arrangements (AREA)
Abstract
本发明涉及用热梯度定向气流法制备碳/碳复合材料飞机刹车盘的工艺方法和设备。目的是研制一种碳盘的快速气相沉碳方法及设备，适应用于各种飞机碳刹车盘的工业化生产。方法是在炉体中叠放碳盘，封闭炉体，抽真空，加热发热体，向炉内通入工作气，水冷却炉壁，炉顶盖上有抽气孔，经200～400小时沉碳，碳盘密度达1.70～1.75克/厘米3。优点是碳盘内径为160～300毫米，外径为300～540毫米，厚度为15～30毫米，一次装盘10～50个，适用于工业化生产。
Description
本发明涉及用热梯度定向气流法制备碳/碳复合材料飞机刹车盘的工艺方法和设备，尤其是指飞机碳车盘的快速气相沉碳方法及其设备。
在背景技术中，碳/碳复合材料飞机刹车盘的问世已有三十年历史，我国于1973年开始进行研究。1990年国内研制的碳刹车盘首次在歼--7E型飞机上装机试飞取得成功，其工艺方法是碳布叠层，等温法气相沉碳，虽然该工艺有一定的优点，但其致命的劣势是工艺周期长，需1000～1500小时，原料气的利用率低，小于5％，碳盘成本居高不下。近几年国内用热梯度法研制C/C刹车盘，虽然快速气相沉碳致密化时间缩短几小时至三百小时左右，但都是用小件在实验室试验，仍缺乏工业化生产模式。
本发明的目的是研制一种飞机碳刹车盘的快速气相沉碳方法及其设备，适应用于各种飞机碳刹车盘的工业化快速气相沉碳，提高工作沉碳效率，缩短工艺周期，进一步提高碳源气体的有效利用率，降低设备耗电量的消耗功率，较大幅度地降低其制造成本。
本发明的技术解决方案如下：
一种飞机碳刹车盘的快速气相沉碳方法，其特征是：将飞机碳刹车盘(4)的前身碳纤维多孔骨架盘叠落放入炉体(8)内碳托架(11)上，密封炉体(8)，将炉体8抽真空后，加热石墨发热体(5)，炉内压力控制在＜10Kpa，炉壁为水冷，使碳盘(4)形成温度梯度，其碳盘4内径达1000～1200℃，外径温度为750～950℃，向炉体8内通入丙烯气和氮气，或丙烷气和氮气，或甲烷气和氮气作为稀释气构成工作气体，由炉体8上方抽气孔2抽出气体，由此形成定向流动的工作气流均匀地通过碳盘4，经过200～400小时的工业化化学气相碳沉积，碳盘4密度达1.70～1.75克/厘米3，经自然冷却，出炉检验，即成飞机碳刹车盘(4)。
实施上述方法而专门设计的设备，其特征是：炉体(8)装配炉底10和炉顶盖(1)，炉体(8)内下部装配碳托架(11)，石墨发热体(5)位于中部，炉体(8)侧面有冷却水入口(7)和出口(12)，以及分布的工作气入口(6)，炉顶盖(1)上有抽气孔(2)，炉体(8)内碳盘(4)上有放置的覆盖层(3)。
所述的飞机碳刹车盘(4)外径为300～540毫米，内径为160～300毫米，厚度为15～30毫米，叠落量为10～50个，初始密度为0.55克/厘米3。
本发明的优点和效果如下：
1)通过本工艺方法和实施工艺的专用设备，能够大规模的工业化生产实现快速气相沉碳飞机碳刹车盘。
2)经过试制，由热梯度定向气流法快速化学气相沉积得到的沉积碳，易石墨化，热效率高，摩擦特性良好。
3)本方法的设备投资低，电力能源消耗少，生产周期短，产品成本低，易于工业推广。
4)工作气的有效利用率高，如丙烯气的有效利用率通常达20～27％，比等温法几乎高出10倍。
5)本发明适用各种飞机机型中使用的碳刹车盘，如外径300～540毫米/内径160～300毫米，厚度为15～30毫米的碳刹车盘。
6)本发明一次可装碳盘10～50个，初始密度为0.55克/厘米3，经过累计200～400小时的热梯度化学气相沉积(CVD)，最终出炉碳盘的密度达1.70～1.75克/厘米3，整体密度差小于3％。
本发明的附图是整个炉体结构及工作示意图。标号说明：1-炉顶盖，2-抽气孔，3-覆盖层，4-飞机碳刹车盘(简称碳盘)，5-石墨发热体，6-工作气入口，7-冷却水入口，8-炉体，9-铜电极，10-炉底，11-碳托架，12-出水口。
下面是本发明的实施例，见附图所示：炉体8下面装配炉底10，炉底10内中部固定石墨发热体5，炉体8下部装配带通孔的碳托架11，炉体8中炉壁下部外侧开有至少一个冷却水入口7，上部外侧开有至少一个冷却水出口12，形成循环水用来冷却炉壁，炉体8炉壁外侧开有若干个均布的工作气入口6，炉体8上部装配带有抽气孔的炉顶盖1。本发明的快速气相沉碳方法如下：取飞机碳刹车盘4的前身碳纤维多孔骨架盘，外径为300～540毫米，内径为160～300毫米，厚度为15～30毫米，叠落量为10～50个，初始密度为0.55克/厘米3，依次套入炉体8内圆柱形石墨发热体5上，叠落在碳托架11上，盖好炉顶盖1，密封炉体8，从炉顶盖1上的抽气孔2抽真空，真空度为-0.1MPa，通过铜电极9通电，石墨发热体5加热，其碳盘4内径温度达1000～1200℃，炉壁形成水冷，流动的水不断冷却炉壁，碳盘4外径温度达750～950℃，使碳盘4形成温度梯度。在炉外侧向炉内先通入氮气，后通入丙烯气，或丙烷气或甲烷气，氮气作为保护气使用，两者量的比例和流速均根据碳盘4的大小、叠落量、温度和压力，以及飞机机种来设定和调整。炉顶盖1的抽气孔2抽出工作气，由此形成定向流动的工作气流，工作气从炉壁进来可采用径向直接送气，或者进气口倾斜一定角度，形成围绕碳盘4外径空间处旋转工作气流，其碳盘4内径空间也形成旋转工作气流。工作气均匀地由碳盘4的外径流向内径，通过碳盘4进行气相沉碳，炉体8内压力控制在＜10Kpa，经过200400小时的工业化化学气相碳沉积，碳盘4密度达到1.70～1.75克/厘米3，碳盘4整体密度差为±3％，经过自然冷却至室温，出炉经检验，即成飞机碳刹车盘。
Claims (3)
1、一种飞机碳刹车盘的快速气相沉碳方法，其特征是：将飞机碳刹车盘(4)的前身碳纤维多孔骨架盘叠落放入炉体(8)内碳托架(11)上，密封炉体(8)，将炉体(8)抽真空后，加热石墨发热体(5)，炉内压力控制在＜10Kpa，炉壁为水冷，使碳盘(4)形成温度梯度，其碳盘(4)内径达1000～1200℃，外径温度为750～950℃，向炉体(8)内通入氮气和丙烯气，或氮气和丙烷气，或氮气和甲烷气作为稀释气构成工作气体，由炉体(8)上方抽气孔(2)抽出气体，由此形成定向流动的工作气流均匀地通过碳盘(4)，经过200～400小时的工业化化学气相碳沉积，碳盘(4)密度达1.70～1.75克/厘米3，经自然冷却，出炉检验，即成飞机碳刹车盘(4)。
2、实施权利要求1所述的飞机碳刹车盘的快速气相沉碳方法而专门设计的设备，其特征是：炉体(8)装配炉底(10)和炉顶盖(1)，炉体(8)内下部装配碳托架(11)，石墨发热体(5)位于中部，炉体(8)侧面有冷却水入口(7)和出口(12)，以及分布的工作气入口(6)，炉顶盖(1)上有抽气孔(2)，炉体(8)内碳盘(4)上有放置的覆盖层(3)。
3、根据权利要求1所述的飞机碳刹车盘的快速气相沉碳方法，其特征是：所述的飞机碳刹车盘(4)外径为300～540毫米，内径为160～300毫米，厚度为15～30毫米，叠落量为10～50个，初始密度为0.55克/厘米3。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB001139525A CN1144958C (zh) | 2000-10-27 | 2000-10-27 | 飞机碳刹车盘的快速气相沉碳方法及其设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB001139525A CN1144958C (zh) | 2000-10-27 | 2000-10-27 | 飞机碳刹车盘的快速气相沉碳方法及其设备 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1350959A CN1350959A (zh) | 2002-05-29 |
| CN1144958C true CN1144958C (zh) | 2004-04-07 |
Family
ID=4583685
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB001139525A Expired - Fee Related CN1144958C (zh) | 2000-10-27 | 2000-10-27 | 飞机碳刹车盘的快速气相沉碳方法及其设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1144958C (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100394060C (zh) * | 2006-07-20 | 2008-06-11 | 西安超码科技有限公司 | 飞机炭刹车盘整体粘接维修方法 |
| CN101671189B (zh) * | 2009-09-23 | 2012-07-18 | 北京航空航天大学 | 国产炭纤维快速定向渗积制备高性能炭基复合材料的方法 |
| CN102020482B (zh) * | 2010-11-13 | 2013-10-16 | 西安超码科技有限公司 | 一种大型电阻式双真空气相沉炭装置 |
| CN104831347B (zh) * | 2015-04-30 | 2017-07-14 | 西安超码科技有限公司 | 一种内热式化学气相渗透致密c/c坩埚的工装及方法 |
| CN111072397A (zh) * | 2019-12-03 | 2020-04-28 | 北京优材百慕航空器材有限公司 | 炭/炭复合材料刹车盘及其制备方法 |
| CN113293356A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-08-24 | 郭李梁 | 一种制备碳碳复合材料的装置 |
| CN115536419B (zh) * | 2022-10-14 | 2023-09-29 | 湖南博云新材料股份有限公司 | 一种航空碳陶刹车材料及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4297307A (en) * | 1979-06-29 | 1981-10-27 | Union Carbide Corporation | Process for producing carbon-carbon fiber composites suitable for use as aircraft brake discs |
| US4341830A (en) * | 1976-11-03 | 1982-07-27 | Courtaulds Limited | Composite structure in the form of a disc of knitted carbon fibers |
| US5439080A (en) * | 1991-10-29 | 1995-08-08 | Nissin Kogyo Co., Ltd. | Pitch-reinforced carbon fiber brake disc and pyrolytic carbon/resin-reinforced carbon fiber friction pads |
| US5962135A (en) * | 1997-04-09 | 1999-10-05 | Alliedsignal Inc. | Carbon/carbon friction material |
-
2000
- 2000-10-27 CN CNB001139525A patent/CN1144958C/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4341830A (en) * | 1976-11-03 | 1982-07-27 | Courtaulds Limited | Composite structure in the form of a disc of knitted carbon fibers |
| US4297307A (en) * | 1979-06-29 | 1981-10-27 | Union Carbide Corporation | Process for producing carbon-carbon fiber composites suitable for use as aircraft brake discs |
| US5439080A (en) * | 1991-10-29 | 1995-08-08 | Nissin Kogyo Co., Ltd. | Pitch-reinforced carbon fiber brake disc and pyrolytic carbon/resin-reinforced carbon fiber friction pads |
| US5962135A (en) * | 1997-04-09 | 1999-10-05 | Alliedsignal Inc. | Carbon/carbon friction material |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1350959A (zh) | 2002-05-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101215182B (zh) | 制备其密度呈梯度分布的炭/炭复合材料的装置及方法 | |
| CN1144958C (zh) | 飞机碳刹车盘的快速气相沉碳方法及其设备 | |
| CN104831347B (zh) | 一种内热式化学气相渗透致密c/c坩埚的工装及方法 | |
| CN109400198A (zh) | 一种基于快速沉积工艺的碳/碳（陶）复合材料刹车盘制备设备及其制备方法 | |
| CN100370055C (zh) | 热梯度化学气相渗透快速制备碳/碳复合材料的方法 | |
| CN101893373B (zh) | 立卧式可连续生产的高效、节能真空可控气氛炉 | |
| CN115636685B (zh) | 一种cvi系统多料柱短周期制备大型筒状碳碳热场材料的方法和系统 | |
| CN2903095Y (zh) | 制造飞机炭刹车盘的炭管式多料柱大型气相沉积炉 | |
| CN201144282Y (zh) | 制备炭/炭构件的温度梯度定向流动气相沉积炉 | |
| CN109763871A (zh) | 一种金属储氢材料氢能热压液压做功装置 | |
| CN205980587U (zh) | 一种节约型烘箱 | |
| CN108218461A (zh) | 一种单晶炉用碳/碳热场结构产品的快速cvd致密方法 | |
| CN102212800B (zh) | 一种化学气相渗透增密用多料柱式工业炉 | |
| CN112830807B (zh) | 一种气相沉积装置及碳/碳复合材料的制备方法 | |
| CN113375493A (zh) | 一种新型多级板式集储换热一体相变储释热装置 | |
| CN209778993U (zh) | 一种用于生产异质结太阳能电池镀膜的pecvd设备 | |
| CN101705476A (zh) | 一种cvd热板法快速制备高密度各向同性炭的方法 | |
| CN201429317Y (zh) | 一种硬质合金脱胶真空烧结一体炉 | |
| CN1431072A (zh) | 低温立式搅拌球磨机 | |
| CN100465610C (zh) | 微波热解沉积致密化装置 | |
| CN215628291U (zh) | 一种用于制备碳碳复合材料的装置 | |
| CN205999479U (zh) | 分流式cvd沉积室 | |
| CN111850511A (zh) | 一种新式热解石墨气相沉积装置及工艺 | |
| CN108645132A (zh) | 一种真空脉动干燥设备扰流装置 | |
| CN212799629U (zh) | 一种氨气分解制氢纯化装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: XI'AN LANKONG AVIATION EQUIPMENT LIMITED LIABILITY Free format text: FORMER NAME OR ADDRESS: LANKANG AVIATION EQUIPMENT CO, XI'AN CITY |
|
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 710077 Shaanxi province Xi'an Fengdeng Nan Lu Lan stem No. 163 hospital Patentee after: Xi'an LAN Aviation Equipment Co., Ltd. Address before: 710077 Shaanxi province Xi'an Fengdeng Nan Lu Lan stem No. 163 hospital Patentee before: Lankang Aviation Equipment Co, Xi'an City |
|
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SHAANXI LANTAI AVIATION EQUIPMENT CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: XI'AN LANKONG AVIATION EQUIPMENT LIMITED LIABILITY COMPANY Effective date: 20080104 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20080104 Address after: No. 552, Feng Jia Jiayuan, two hi tech Road, Xi'an, Shaanxi Patentee after: Shaanxi Lantai Aerospace Co., Ltd. Address before: Shaanxi province Xi'an Fengdeng Nan Lu Lan Hospital No. 163 dry Patentee before: Xi'an LAN Aviation Equipment Co., Ltd. |
|
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Shaanxi Lantai Aerospace Co., Ltd. Document name: Notification to Pay the Fees |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20040407 Termination date: 20161027 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |