国外碳_碳飞机刹车片预制件制造技术
我国开发出大飞机炭刹车盘制造技术
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2024年飞机碳刹车预制件市场规模分析
2024年飞机碳刹车预制件市场规模分析引言飞机碳刹车预制件是飞机制动系统中非常重要的部件，用于提供可靠的刹车性能和降低飞机在起飞和降落过程中的停车距离。
随着航空业的快速发展，飞机碳刹车预制件市场也呈现出相应的增长趋势。
本文将对飞机碳刹车预制件市场规模进行详细分析。
1. 飞机碳刹车预制件市场概述1.1 定义与分类飞机碳刹车预制件是指用碳纤维等材料制成的飞机刹车系统中的关键部件，包括碟盘、碟叶片、刹车块等。
根据使用位置的不同，可将其分为主起落架刹车预制件和副起落架刹车预制件。
1.2 市场发展背景随着世界经济的不断发展，航空业快速增长，飞机数量的大幅增加导致了对飞机刹车系统的需求不断增加，进而推动了飞机碳刹车预制件市场的增长。
2. 飞机碳刹车预制件市场分析2.1 市场规模根据市场调研数据显示，2019年全球飞机碳刹车预制件市场规模达到X亿美元，预计未来几年市场规模将继续保持增长。
2.2 市场驱动因素飞机碳刹车预制件市场增长的驱动因素主要包括：•全球航空业的快速发展带来了对飞机刹车系统的需求增加；•碳纤维材料的广泛应用提升了飞机碳刹车预制件的性能和耐久性；•高性能飞机的不断出现对飞机碳刹车预制件的需求增加。
2.3 市场份额美洲、欧洲和亚太地区是全球飞机碳刹车预制件市场的主要消费地区，其中亚太地区拥有最大的市场份额。
此外，一些主要的飞机制造商也是市场的主要购买者。
3. 市场竞争态势3.1 市场竞争格局飞机碳刹车预制件市场竞争激烈，主要厂商包括：•公司A：拥有多年制造经验和丰富的技术积累；•公司B：在碳纤维材料研发和应用方面具备独特技术优势；•公司C：提供全方位的飞机刹车预制件解决方案。
3.2 市场竞争策略为了在市场上保持竞争优势，飞机碳刹车预制件供应商采取了多种策略，包括不断提高产品质量和性能、增加研发投入、加强与飞机制造商和航空公司的合作等。
4. 市场前景展望4.1 市场趋势预测预计未来几年，飞机碳刹车预制件市场将继续保持稳定增长。
碳碳复合材料刹车片发展
碳碳复合材料刹车片发展沥青基碳材料本文来源：ATC汽车底盘精彩文章现在开始碳/碳复合材料因具有一系列独特的力学、热学及摩擦磨损系能而成为替代金属基复合材料的新一代刹车材料，其主要特点如下：密度小。
该材料的密度在1.8g/cm3左右，是金属基复合材料的1/3到1/4。
采用该材料制作的刹车组件相比，减重40％左右。
这对军用飞机来说，可提高飞机的有效载荷和战技指标；对商用飞机来说，减重1Kg相当于每年可节省3000升燃料。
因此其节约使用成本效果显著。
热稳定性好。
当飞机进行中止起飞后，刹车片的表面温度超过2000℃以上，碳／碳复合材料既不会熔融粘结，也不会翘曲变形，冷却以后可继续使用；而金属基复合材料的温度超过660℃以上就会产生翘曲变形，导致熔融粘结，需要对刹车组件进行大修。
因此，采用碳/碳复合材料制作的刹车片既提高了刹车组件的设计裕度，也提高了刹车组件的使用安全性。
比热容大。
该材料的比热容是金属基复合材料的2.5倍，具有良好的吸热功能，提高了热库的储热能力，降低了热库工作温度。
摩擦系数稳定。
该材料在很大的温度范围内具有稳定的摩擦系数，飞机刹车过程柔和，提高了飞机的刹车舒适性。
磨损率低，使用寿命长。
达金属基复合材料2倍以上，减少了刹车组件的维修次数。
比强度高。
尤其是高温强度是钢的2倍以上，与金属基复合材料相比，该材料自身可作为结构元件，不需要别的材料制作骨架支撑结构，简化了刹车组件的结构，提高了刹车组件的可靠性和可维修性。
正因为该材料具有上述特点，特别适合作为飞机刹车材料使用，所以自上世纪九十年代以来，碳刹车已成为新型飞机的标准配置而广泛应用。
碳/碳复合材料刹车片的基本生产工艺碳/碳复合材料是由碳纤维增强体和基体碳两部分组成的。
按碳纤维在基体碳中存在的形式可分成如下三种：第一种碳纤维以短纤维束的方式随机分布在基体碳中。
（目前主要以brembo等欧美品牌为代表）第二种碳纤维以连续长丝束编织成布，再叠合成层合板的形式存在于基体碳中。
C／C复合材料飞机刹车盘的结构与性能
工作 ， 中南 大学 、 天 ４ 有 航 ３所 、 空 ６ １ 、 兴 航 航 ２所 华 空机 轮公 司 、 台冶 金 新 材料 所 等 单 位 。经 过 艰辛 烟
攻关 ， 已先后 用于新 舟 ６ ０型 飞机 、 波音 ７ ７—２ ０型 ５ ０ 飞机 ， 现 了我 国 Ｃ Ｃ复 合材料 具 有 里程 碑 意义 的 实 ／ 第 四个重 大 突破 。 本 文对 国 内外 １ 炭 刹 车 盘 材 料 的预 制 体 结 Ｏ种
主要有 华兴 航空 机轮 公 司 、 兰州 炭素厂 、 炭素 厂 上海 等单 位 。由兰州 炭 素 厂 研 制 的炭 刹 车 盘 于 １９ ９ ０年
７月在歼 一７ 型飞 机 上首 次 飞行 成 功 。 １９ Ｍ ９ ８年
构、 短纤 维树 脂模 压 成 型 ； 致 密 化工 艺 方 面 ， 用 在 采 等 温法 、 压差 法 、 梯 度 Ｃ 致 密 工 艺 ， 脂浸 渍 一 热 ＶＩ 树 炭 化致 密工 艺 ， 以及 二 者相 结 合 的 致 密 工艺 等 ５种
构、 热解 炭 基体微 观结 构 、 学 、 力 热学 、 摩擦 磨损 性能
特征进行对 比分析， 以揭示其内在联系， 探讨微观结
构对宏 观性 能 的影 响 。
２ 实验
２ １ 炭刹 车盘 材料 的制 备 ．
国内外 １ Ｏ种 炭 刹 车 盘材 料 的制 备 方 法 ， 表 见
１ 。在预制 体 成型方 面 主要有 ３种方 法 ： 炭布 或针 刺 薄 毡叠层 、 针刺 炭纤 维 （ 氧化 纤 维 ） 三 向整 体 结 预 准
２ ．国际航 空工程技术分公司 西南维修基地附件部 ， 四川 成都 ６ ００ １２２）
摘
要 ： 采 用 企 业 、 业 及 国家 相 关 标 准 的试 验 方 法 ， 超 码 复 合 材 料 公 司 ， 国 Ｄｕｌｐ公 司 ， 国 Ｃ ｒｏ ｎ 行 对 英 ｎｏ 法 ａｂｎＩ－
飞机刹车副和航天用炭炭复合材料行业分析报告文案
飞机刹车副和航天用炭炭复合材料行业分析报告目录一、行业监管体制、行业主要法律法规及政策 (5)1、国内行业监管体制、行业主要法律法规及政策 (5)（1）行业监管体制 (5)（2）行业主要法律法规及政策 (6)（3）本行业产品的质量标准 (6)2、国际市场相关准入条件 (7)二、行业市场状况 (7)1、行业发展背景 (7)2、飞机刹车副和航天用炭/炭复合材料市场需求状况 (10)（1）飞机刹车副作为飞机重要（A类）的消耗性部件，具有可观的市场容量 (10)（2）航天用炭/炭复合材料市场 (13)3、竞争格局和市场化程度 (13)4、主要企业市场份额情况 (14)（1）参与国内飞机刹车副市场竞争的企业市场份额情况 (14)（2）参与我国军用飞机刹车副和航天用炭/炭复合材料市场竞争的企业市场份额情况 (15)5、进入飞机刹车副和航天用炭/炭复合材料行业的主要障碍 (16)（1）技术壁垒 (16)（2）人才壁垒 (16)（3）严格的认证壁垒 (16)6、行业利润水平的变动趋势及原因 (16)三、影响行业发展的有利和不利因素 (17)1、有利因素 (17)（1）政策扶持 (17)（2）市场需求旺盛 (17)（3）行业进入壁垒高、竞争对手数量有限 (17)2、不利因素 (18)（1）研发投入大 (18)（2）产品市场开拓周期长 (18)四、行业特点 (18)1、行业技术水平及技术特点 (18)2、行业区域性、季节性、周期性分析 (19)五、本行业与上、下游行业关系 (19)炭/炭复合材料也是以粉末冶金技术为基础，是结构－功能一体化的新型材料，具有密度低、比强度大、摩擦特性优良、耐高温、耐热冲击等一系列优异性能，广泛应用于航空、航天等领域。
飞机刹车副是炭/炭复合材料最主要的应用领域，目前，世界上有60余型飞机使用炭/炭复合材料飞机刹车副，其用量占炭/炭复合材料年消耗量的60%左右；航空发动机的喷嘴等热构件是其在航空领域的另一应用。
2024年飞机碳刹车预制件市场前景分析
2024年飞机碳刹车预制件市场前景分析引言随着航空工业的快速发展，飞机的性能和安全性要求越来越高。
碳刹车预制件作为飞机刹车系统的重要组成部分，在飞机安全性和制动效果方面发挥着至关重要的作用。
本文将对飞机碳刹车预制件市场的前景进行深入分析。
1. 市场概述1.1 飞机碳刹车预制件的定义和分类飞机碳刹车预制件是指用于飞机刹车系统的碳纤维复合材料制品，其主要包括碟片、刹车块等零部件。
根据用途和形状，可以将飞机碳刹车预制件分为主轮刹车和前轮刹车预制件。
1.2 市场规模和发展趋势根据市场调研数据显示，飞机碳刹车预制件市场在过去几年中稳步增长，预计未来几年将继续保持较高的增长率。
飞机产量的增加、航空旅游的普及以及军事航空的发展是推动市场增长的主要驱动力。
2. 市场驱动因素2.1 飞机产量的增加随着航空工业的快速发展，全球范围内飞机的产量持续增加。
飞机碳刹车预制件作为飞机刹车系统的重要组成部分，需求量与飞机产量密切相关。
因此，飞机产量的增加直接推动了飞机碳刹车预制件市场的增长。
2.2 航空旅游市场的普及随着人们收入水平的提高和航空旅游的普及，全球范围内的航空旅客数量持续增加。
这导致航空公司对机队规模的扩张和更新换代的需求增加，进而推动了飞机碳刹车预制件市场的发展。
2.3 军事航空的发展军事航空领域的发展和军队现代化建设的需要，推动了飞机碳刹车预制件市场的增长。
军用飞机对刹车系统的要求更加严格，需要更高品质的碳刹车预制件，因此军事航空市场对碳刹车预制件的需求也在不断增加。
3. 市场挑战3.1 高成本制约市场发展与传统金属刹车预制件相比，碳刹车预制件的制造成本较高。
这主要由于碳纤维复合材料的生产工艺和材料成本较高。
高成本制约了飞机碳刹车预制件的市场发展，尤其是在中小型飞机市场。
3.2 技术难题待突破虽然碳纤维复合材料在刹车系统中具有优异的性能，但在一些特殊情况下，如高温和高速刹车时，仍存在一些技术难题。
这需要进一步的研发和创新来解决，以提高碳刹车预制件的适应性和可靠性。
美国HoneyweII公司提供给新加坡航空公司A380飞机用碳刹车材料
Ａｒ ｔｏ ｇ 出， “ ｍｓｒ ｎ 指 当我 们接 到 了潜 在 的工 业 合
作 伙 伴 以及 远 在 印度 媒 体 上 百个 电话 时 ，我 们 知
道 ，我 们提 出 的独特 的解 决 方 案 ，将 有 助 于解 决 许 多 汽 车工 业 面 临 的挑 战 ，不仅 是 环 境 方面 的 ， 而 且也 是后 勤方 面 的 。” 该 电动 车 其 他好 处 就 是采 用 先进 复 合材 料 ， 可 提 高对 金 属 冲击 能量 的吸 收 、抗 生锈 和 减 轻质 量 。 “ 用 复 合材 料 ， 因其先 进 并 已应用 多 年 。 采 与 钢 相 比，复 合 材料 质 量 轻 ，在 遭 受 重度 撞 击 之 下 ，复合 材 料 电动 车 能 吸 收撞 击 能 量 ，然 后 返 回 其 原来形 状 。 ”Ａ ｍｓ ｏ ｇ ｒ ｔ ｎ 评论 。 ｒ 关 于制 造 情 况 ，构 造 材料 类 型 为生 物 纤维 基 复 合 材料 ；技 术 伙伴 未知 ；制造 原型 车 时 间 目标 为２ １年 ；批 量制造 时 间 目标 为２ １年 晚些 。 ０ １ ０２
及 富士 重 型 工业 公司 供 给汽 车 车 身 用碳 纤 维 ，这
加拿大Ａ ｔ ｍ ｋ ｒ 司推 出 ｕｏａｅ公 凯斯特勒尔 电动车规格与制造细节
位于 加 拿大 亚伯 达 长 加立 的Ａｕ ｏ ｋ ｒ 司 ｔ ｍａ ｅ公 于２ １ 年８ １ ０ ０ 月３ 日宣布 ，该 公 司 即将 推 出凯斯 特 勒 尔 （ ｓｒ １ Ｋｅ ｔｅ ）电动 车 。这 种 电动 车 为４座 席 ，其 原 型 电动车 ，初 期生产 工 作 已于８ 月开 始 。该车 构 造 为轻 巧型 ，４座 ３门 ，整 车质 量约 ８ ０ｋ ，最 大 ５ ｇ
第６ 期
大飞机炭刹车盘制造技术实现突破性进展
年２ 月通过中国航空机载设备总公司组织
的技 术评 审。由兰州炭 素厂研 制的炭 刹 车盘 于１９ 年７ ９ ０ 月在歼－ Ｍ ７ 型飞机上首次
装机 飞行 试 验获得 成功 ， ９８ 由西安 １９年 航 空制动科 技有限公司研 制的炭刹车盘
３ ＞ ２１ ２刊总 ３ ８ ＞ｏ 年月 第 ２ ０ 期
超码科技新盘１ ０ １ ％能量Ｒ Ｏ Ｔ
大飞机炭刹车盘制造技术实现突破性进展
本刊记者， 亮 刘
炭 ／ 复 合材 料 自１ ５ 年 问世 以 炭 ９８ 来 ， 历 了五十多 年 的发展 历程 ， 经 已是
一
料 应 用 领 域 的最 大独 立 市场 ， 年 产 其
量 达Ｎ １０ 吨 。 ２ ０ 主要 由法 国的Ｍ ｓ ｉｒ ｅ ｓｅ— Ｂ ｇ ｔ ｉ 美 国的Ｈ ｔ ｏ ｏ ｅ ｗ ｌ 、 ｕａｔ， ｉ ｃ 、Ｈ ｎ ｙ ｅ １ Ｇ ｏ ｒ ｃ ， 国的Ｄ ｎ ｏ 五 大公司垄断 ｏ ｄ ｉｈ 英 ｕ ｌｐ
技有 限公司、 兰州炭素 上海炭素厂等 单位 参与 。 当时研 制 的第一代 炭刹车 盘 材料 为炭布 叠 层预 制体 、 温法 Ｃ Ｉ 等 Ｖ 致
密工艺制 成 的炭 刹车 盘材料 ， ９ ４ 开 １８ 年
始进行整体 结构炭盘 大样的台架模拟试 验。 ９ ７ ， 安航 空制 动科 技有 限公 １８年 西 司、 兰州炭 素厂研 制 的炭 刹车盘材料 被 Ｊ ７｛ 的第二配套 方案确 定采用， ９１ Ｈ１ Ｉ 机 １９
机 已达６ ０ 架 ， 平均 ２ ０ 次 起 落／ ０余 按 ００ 套 的 使 用 寿 命 计 算 ， 刹 车 盘 年 更换 炭 约为３ ０ 套 ， 国外原厂 目 价计 算 ， ００ 按 录
市场 年 需 求 约 ７５ 元人 民币， 部依 ．亿 全
国外碳_碳飞机刹车片预制件制造技术
国外碳碳飞机刹车片预制件制造技术陕西非金属材料工艺研究所杨爱玉王者辉英、美等国家先进的碳文摘综述了国外碳碳飞机刹车片应用概况重点论述了日、法、碳飞机刹车片预制件制造的关键工艺技术。
主题词刹车片碳碳复合材料成形工艺b. 作为散热元件刹车片材料必须能够1引言吸收由飞机动能转化来的全部热量c. 作为结构元件刹车片材料必须能够碳碳复合材料具有耐高温、抗腐蚀、良将制动力矩传递给轮胎。
好的化学稳定性、较低的热膨胀系数、抗热震性好以及不易发生突发灾难性损坏等一系列2碳碳刹车片预制件制造工艺关键技术优点因而全世界多家碳碳复合材料制造公司除将其应用于宇航、军事等目的外对碳 2. 1法国的碳碳刹车片预制件成型工艺碳复合材料的拓展应用目标首当其冲是开发法国的欧洲动力公司SEP 在碳碳材碳碳刹车片用于航天飞机军用、民用飞机碳料、陶材料、陶瓷陶瓷复合材料领域居于的刹车系统。
随着碳碳刹车片制造技术的日世界前沿他们生产的高性能材料制品已从趋成熟和成本的下降国外也将碳碳刹车片宇航领域转移到民品上来他们采用NO 2应用于汽车、赛车及火车的制动系统。
VOL T EX 针刺工艺技术成功地制造出了性碳碳飞机刹车系统为多片式刹车采用能卓越的碳纤维增强碳基复合材料其应用动片和静片交替排列。
例如波音767 飞机重已从火箭发动机喷管扩展到民用飞机刹车片约170000kg 起飞速度为320km h 其动能等。
为670M J 当遇到放弃起飞紧急刹车的情2. 1. 1NOVOL T EX 预制件技术况时在30 秒内利用八部刹车装置通过液NOVOL T EX 预制件是采用专门的倒钩压力使动片静片挤压在一起并产生滑动摩针进行针刺的它是在单向纤维铺层或正交擦形成制动扭矩。
此时飞机动能转变为热纤维铺层上针刺针钩押下去的纤维方向为使刹车片内部温度高达3000℃左右表面温Z 向倒钩针向下刺入预制件时针钩牢牢地度也高达1500℃。
因此作为刹车片的碳碳捕捉住上面一层的纤维并将它押下去形成复合材料必须能够承受高温、高应力、高热冲环套把最上面一层的纤维同下面的几层纤击的考验。
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国外碳 碳飞机刹车片预制件制造技术陕西非金属材料工艺研究所 杨爱玉 王者辉 文摘 综述了国外碳 碳飞机刹车片应用概况,重点论述了日、英、法、美等国家先进的碳 碳飞机刹车片预制件制造的关键工艺技术。
主题词 刹车片 碳 碳复合材料 成形工艺1 引言碳 碳复合材料具有耐高温、抗腐蚀、良好的化学稳定性、较低的热膨胀系数、抗热震性好以及不易发生突发灾难性损坏等一系列优点,因而全世界多家碳 碳复合材料制造公司除将其应用于宇航、军事等目的外,对碳 碳复合材料的拓展应用目标首当其冲是开发碳 碳刹车片,用于航天飞机,军用、民用飞机的刹车系统。
随着碳 碳刹车片制造技术的日趋成熟和成本的下降,国外也将碳 碳刹车片应用于汽车、赛车及火车的制动系统。
碳 碳飞机刹车系统为多片式刹车,采用动片和静片交替排列。
例如波音767飞机重约170000kg,起飞速度为320km h,其动能为670M J,当遇到放弃起飞,紧急刹车的情况时,在30秒内利用八部刹车装置,通过液压力使动片静片挤压在一起,并产生滑动摩擦,形成制动扭矩。
此时飞机动能转变为热,使刹车片内部温度高达3000℃左右,表面温度也高达1500℃。
因此作为刹车片的碳 碳复合材料必须能够承受高温、高应力、高热冲击的考验。
根据飞机刹车的特点,用于飞机刹车的碳 碳复合材料必须具备三种功能:a.作为摩擦元件,刹车片必须能够产生足够大的制动扭矩;b.作为散热元件,刹车片材料必须能够吸收由飞机动能转化来的全部热量;c.作为结构元件,刹车片材料必须能够将制动力矩传递给轮胎。
2 碳 碳刹车片预制件制造工艺关键技术2.1 法国的碳 碳刹车片预制件成型工艺法国的欧洲动力公司(SEP)在碳 碳材料、碳 陶材料、陶瓷 陶瓷复合材料领域居于世界前沿,他们生产的高性能材料制品已从宇航领域转移到民品上来;他们采用NO2 VOL T EX针刺工艺技术,成功地制造出了性能卓越的碳纤维增强碳基复合材料,其应用已从火箭发动机喷管扩展到民用飞机刹车片等。
2.1.1 NOVOL T EX预制件技术NOVOL T EX预制件是采用专门的倒钩针进行针刺的,它是在单向纤维铺层或正交纤维铺层上针刺,针钩押下去的纤维方向为Z向;倒钩针向下刺入预制件时,针钩牢牢地捕捉住上面一层的纤维,并将它押下去,形成环套,把最上面一层的纤维同下面的几层纤维联结起来;当倒钩针退出预制件时,押下的纤维仍停留在原来的位置上,保持环套形状;预制件的层与层之间就通过Z向纤维结合在一起。
改变针型,增加倒钩针上的倒钩数量,或者是通过机械方式,增加针刺密度,均可提高预制件上的Z 向纤维含量。
欧洲动力公司SEP 下属的碳工业公司生产的碳 碳复合材料刹车片,是以氧化聚丙烯腈纤维(O PAN )为原料,采用NOVOL 2T EX 预制件针刺制作工艺生产出来的。
2.1.2 针刺工艺中使用的倒钩针德国的GRO Z -B ECKER T 公司研制的倒钩针,具有标准的等边三角形针头,其针头部有120°的对应边,边角采用圆弧过渡的三星型倒钩,针头横截面为凹面,根切部表面有R F 或HL 型倒钩,使其棱角更窄,对纤维的捕捉性能更强,穿刺织物的效果更佳。
因而采用这种针,可以获得针刺密度大且针刺效果好的预制件。
这种针的结构设计精致,在针刺过程中,纤维可以稳稳地嵌入倒钩内,不会造成纤维损伤,避免了粉尘的产生。
具有针刺效率高、均匀、不损伤纤维以及使用寿命长的特点。
2.2 美国的碳 碳刹车片预制件成型工艺2.2.1 纤维随机取向的预制件成型工艺英国专利2271076A 的方法为一种不需要制备预浸料、不采用碳布或碳毡铺制刹车片预制件的方法,其技术关键为刹车片内部的纤维随机取向,并且纤维、树脂组份可进行优化组合。
专利权人为美国的A ircraft B rak 2ing System s Co rpo rati on 。
所用的沥青纤维是采用煤焦油沥青或石油沥青的热塑性衍生物,经熔融纺丝后除去挥发份而制得的。
氧化聚丙烯腈(O PAN )纤维是由聚丙烯腈纤维经氧化、碳化再进行适当热处理制成的。
这两种纤维均可用于生产飞机刹车片。
该方法能够实现刹车片材料内的纤维随机取向,并能进行优化组合,且所用的纤维原料比较廉价。
图1为纤维随机取向的碳 碳刹车片生产工艺及设备示意图。
图1 纤维随机取向的碳 碳刹车片生产工艺及设备示意图如图1所示,将若干个纱轴14(图中采用了四个)置于天平12上,纱轴上的纱18通过导辊16后,经机械式或气动式注射头20作用,使每股纱以相同的速度分散下来,再通过圆筒衬套22注入圆筒形模具24中。
模具24置于转盘26上,转盘由电机驱动,可通过齿轮调整转速,使模具和注射头20之间保持相对转动,以保证模具24中的碳纤维均匀分布。
转盘能够机械地上下振动,使模具中的碳纤维能够密集地堆积起来。
当落入模具内的碳纤维重量(由天平测出)达到设计要求时,切割机将纤维切断,落纱停止。
然后将进行压实工序,由于模具24为同心圆结构,所以压盘34也应采用同心圆结构。
压盘34沿套筒做轴向反复运动,使碳纤维由套筒22中压入模具24中。
还要注意,在进行落纱之前,需先将所需树脂料总量的三分之一倒入模具,再进行落纱;当纤维达到足够量时,切断纤维,再经压实工序后,将剩余的树脂均匀地倒在模具内的碳纤维上,进一步压实。
然后利用夹具将纤维从模具中取出,送入对流式固化炉40进行固化。
待其定型后,将其从炉子40中取出,去掉夹具,送入碳化炉44进行碳化处理;再送入致密化炉46进行致密化处理。
最后对制品进行机械加工,就可得到碳 碳复合材料刹车片。
很明显,该方法所采用的工装为机械式结构,图中各部件的作用一目了然,故本文不再详细说明。
图中碳纤维以长丝或短切纤维的方法进入中心圆筒件36和圆筒形模具24之间及底隔板与上隔板所形成的空腔中,由压板压实后又加入树脂,再经压实,树脂就均匀分布于纤维之间了。
该工艺由于不需制备预浸料便可以使预制件内的纤维分布均匀,并且采用该方法可以提高自动化程度,降低劳动强度,缩短生产周期,且能保证产品质量,降低产品成本。
2.2.2 带有牺牲层的预制件成型工艺在预制件的致密化工艺中,由于预制件外表面沉积速率远远大于中心层而导致沉积的孔隙通道堵塞,影响制品内部的CVD沉积继续进行,造成产品的质量不高,性能低下。
为了保证制品中央部位的致密化程度,美国的B F Goodrich申请了发明专利;本发明采用在预制件的上下两个表面上,通过针刺方法再追加两个所谓的牺牲层。
在致密化过程中,待制品CVD沉积到一定程度,对制品表面进行机械加工,除去最外层,打开CVD 法向制品内部沉积的孔隙通道。
就是这样,在沉积的过程中,对制品进行多次外部机械加工,直到制品密度达到设计要求。
在制品完成致密化工艺后,外部牺牲层已经被全部机械加工掉,而所生产的碳 碳复合材料刹车片的性能已达到设计要求。
根据牺牲层的性质,可以利用多次回收重复利用的劣质纤维,经撕松、清理,制备牺牲层纤维板。
该专利中生产碳 碳刹车片所用的纤维种类有:PAN纤维、O PAN纤维、碳纤维、石墨纤维、陶瓷纤维、石墨纤维先驱体、陶瓷纤维先驱体、或者是这些纤维的混合物,最好为氧化聚丙烯腈(O PAN)纤维。
将短纤维撕松处理成羽毛状,外观膨松,不含硬块,再经清理后,送入空气铺层机,制成短纤维板材,再经针刺,制成O PAN短纤维预针刺板,其厚度为4～11mm(以6.9～8.1mm为佳),密度为0.1～0.2g c m3,纤维体积分数为7～14%。
牺牲层采用二层800g m2的O PAN纤维预针刺板制成,并通过针刺工艺附着在刹车片预制件的上下两个表面上。
O PAN纤维空气铺层板的预针刺密度为75～125针 c m2,以94针 c m2为最佳。
采用的倒钩针为德国Grox-B echert公司的针,其型号为15×18×36×3.5SBH F204-22-3B C毡刺针。
采用该方法生产的碳 碳复合材料刹车片预制件,针刺板上Z向纤维的百分比含量比较高。
2.3 日本的碳 碳刹车片预制件成型工艺2.3.1 纤维难熔化处理法预制件成型工艺所谓的难熔化处理工艺是指将纤维置于低温氧化炉内,在受力的状态下进行处理,以保证其在进行碳化处理之前具有一定的稳定性。
采用难熔化纤维经单轴压缩工艺制备碳碳复合材料刹车片预制件,生产成本低;若纤维不经难熔化处理,则在后续的单轴压缩工艺过程中,会熔化,影响纤维彼此之间的粘接,就不可能得到性能良好的碳 碳刹车片预制件。
难熔化预处理法生产刹车片预制件的一般步骤如下:a.将沥青纤维先驱体在难熔化处理温度的条件下进行处理;b.然后将纤维在低于难熔化处理温度的条件下进行单轴压缩;c.将单轴压缩后的纤维进行碳化处理;d.在碳化处理前后分别对纤维进行垂直于纤维方向上的针刺工艺。
欧洲专利EP0601808A l公布了这种生产碳 碳刹车片的生产方法,专利权人为日本的N IPPON O I L CO.L TD,其具体的生产工艺如下:将产碳沥青熔融纺丝,所得纤维的平均直径最好为7～30Λm,然后在180～320℃的最佳温度范围内,在氧化性气氛(空气、氧气、氧化氮、二氧化硫、卤族气体或混合物)中进行30m in～10h的难熔化处理。
然后在低于难熔化处理温度的条件下,在非氧化性气氛中,采用普通压机,以2～20kg c m2压力进行单轴压缩。
单轴压缩工艺是采用特制的进料工装和设备(详见有关专利),将连续长丝或短切纤维均匀铺层,进行单轴压缩的。
材料经单轴压缩后,进行碳化处理;碳化温度以500～2500℃为最佳,处理时间以30m in～4h为最佳,气氛应为非氧化性气氛:氮气、氦气或氩气,工艺压力以0.02～20kg c m2为最佳。
若碳化压力低于单轴压缩压力,则需采用热压机。
若碳化温度较低且处理时间短,也可以在氧化性气氛中进行碳化处理。
采用这种方法所制得的预制件密度以0.5～1.4kg c m3为最佳;若低于该值,则致密化处理过程中易出现剥落和变形;若高于此值,则致密化处理过程中易发生脆性断裂。
在碳化处理前后,均应在垂直于纤维堆积方向上进行针刺,最后进行石墨化处理,气氛采用非氧化性气氛,工艺温度以1000～2500℃为最佳。
采用CVD工艺进行致密化处理时,常用气体有:甲烷、乙烷、丙烷、乙炔、天然气等,为了控制烃类气体的裂解速率,常常在裂解气体中加入1 100的隋性气体或氢气。
致密化处理的工艺温度为800～250℃,压力为0.5～50to rr。
采用沥青法进行致密化处理时,可以选用煤基沥青或石油基沥青(软化点为150～300℃),可将沥青和预制件密封于真空容器内,在0.01～300to rr压力条件下加热,使沥青熔化,加热温度要高于沥青的软化点,但要低于其起始分解温度。