《雙元炭基體最佳化組合的飛機炭剎車盤製造方法》是西安航天複合材料研究所於2003年11月24日申請的專利，該專利的公布號為CN1544825，授權公布日為2004年11月10日，發明人是蘇君明、肖志超、孟凡才、周紹建、辛建國、彭志剛。
《雙元炭基體最佳化組合的飛機炭剎車盤製造方法》其特徵在於：將用作炭剎車盤動盤的無緯炭布針刺整體預製體置於負壓定向流內熱梯度氣相沉積爐中，用作炭剎車盤靜盤及尾盤的預製體置於負壓定向流外熱梯度氣相沉積爐中，控制上述炭盤預製體低溫面的溫度為800℃～1000℃，溫度梯度為30℃～380℃範圍內，且經300～600小時氣相沉積炭，可獲得重量百分比為55％～65％粗糙層結構的熱解炭基體，並經樹脂浸漬－炭化緻密，獲得含樹脂炭重量百分比為5％～15％的雙元炭基體最佳化組合，最終高溫石墨化處理，即可獲得開孔率小於10％的炭剎車盤材料。採用該發明製造的炭剎車盤在飛機中止起飛（RTO）剎車時具有摩擦係數大、制動性能好，且成本低的優點。
2015年11月27日，《雙元炭基體最佳化組合的飛機炭剎車盤製造方法》獲得第十七屆中國專利獎優秀獎。
基本介紹
- 中文名：雙元炭基體最佳化組合的飛機炭剎車盤製造方法
- 申請人：西安航天複合材料研究所
- 申請日：2003年11月24日
- 申請號：2003101151161
- 公布號：CN1544825
- 公布日：2004年11月10日
- 發明人：蘇君明、肖志超、孟凡才、周紹建、辛建國、彭志剛
- 地址：陝西省西安市101信箱
- Int. Cl.：F16D69/00
- 代理機構：中國航天科技專利中心
- 代理人：安麗
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
2003年前，中國國內外製造飛機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CarbonIndustie公司、美國Goodyear、B.F.Goodrich公司和中國國內514廠、煙臺冶金新材料研究所等生產飛機炭剎車盤的廠家，全部採用單一的熱解炭基體；而美國ABS公司則採用單一的樹脂炭基體，俄羅斯НИИΓРАХИТ研究院採用單一的瀝青炭基體。採用上述單一基體製造的飛機炭剎車盤其最大的缺點是：飛機中止起飛（RTO）剎車時，其摩擦係數嚴重衰減，制動性能變差。
發明內容
專利目的
《雙元炭基體最佳化組合的飛機炭剎車盤製造方法》的技術解決問題是：克服2003年11月之前技術的不足之處，提供一種雙元炭基體最佳化組合的飛機炭剎車盤，採用該方法製造的炭剎車盤在飛機中止起飛（RTO）及濕態剎車時摩擦係數大、制動性能好，且成本低。
技術方案
《雙元炭基體最佳化組合的飛機炭剎車盤製造方法》其特點在於包括下列步驟：
（1）將用作炭剎車盤動盤的整體碳盤預製體裝入負壓定向流內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製體裝入負壓定向流外熱梯度氣相沉積爐中，調節炭盤預製體低溫面溫度及溫度梯度，並按預製體總質量調整碳源氣體的流量，使其定向流經預製體表面，經300～600小時氣相沉炭，即可獲得粗糙層結構熱解炭盤基體；
（2）將上述熱解炭盤基體經樹脂浸漬-炭化緻密處理，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高溫石墨化處理，即可獲得開孔率小於10％的炭剎車盤材料雙元炭基體最佳化組合的飛機炭剎車盤材料。
所述步驟（1）中炭盤預製體低溫面的溫度控制在800℃～1000℃範圍，溫度梯度為30℃～380℃範圍。所述步驟（1）中所沉積的粗糙層結構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℃。
改善效果
《雙元炭基體最佳化組合的飛機炭剎車盤製造方法》與2003年11月之前的技術相比具有下列有益效果：
（1）雙元炭基體的有效組合，使飛機在RTO制動時，具有高的摩擦特性及良好的制動性能，通常比國際上制動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於10％，提高了飛機濕態剎車時炭盤的制動性能，通常提高濕態制動性能30％。
（3）雙元炭基體的最佳化組合，降低了炭盤的磨損率，提高了炭盤使用壽命。
（4）樹脂浸漬-炭化緻密與CVI工藝相比，縮短了生產周期，降低了成本，且可提高炭盤的密度。
附圖說明
圖1為該發明所採用的負壓定向流外熱梯度氣相沉積爐的結構示意圖。
附圖說明
權利要求
1、《雙元炭基體最佳化組合的飛機炭剎車盤製造方法》其特徵在於：
（1）將用作炭剎車盤動盤的整體碳盤預製體裝入負壓定向流內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製體裝入負壓定向流外熱梯度氣相沉積爐中，調節上述炭盤預製體低溫面溫度及溫度梯度，並按預製體總質量調整碳源氣體的流量，使其定向流經預製體表面，經300～600小時氣相沉炭，即可獲得粗糙層結構熱解炭盤基體；
（2）將上述熱解炭盤基體經樹脂浸漬-炭化緻密處理，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高溫石墨化處理，即可獲得雙元炭基體最佳化組合的飛機炭剎車盤材料。
2、根據權利要求1所述雙元炭基體最佳化組合的飛機炭剎車盤製造方法，其特徵在於：所述步驟（1）中炭盤預製體低溫面的溫度控制在800℃～1000℃範圍，溫度梯度為30℃～380℃範圍。
3、根據權利要求1所述雙元炭基體最佳化組合的飛機炭剎車盤製造方法，其特徵在於：所述步驟（1）中沉積的粗糙層結構熱解炭盤基體重量百分比為55％～65％。
4、根據權利要求1所述雙元炭基體最佳化組合的飛機炭剎車盤製造方法，其特徵在於：所述步驟（2）中獲得的樹脂炭重量百分比為5％～15％。
5、根據權利要求1所述雙元炭基體最佳化組合的飛機炭剎車盤製造方法，其特徵在於：所述步驟（3）中高溫處理石墨化溫度為2100℃～2400℃。
6、根據權利要求1所述雙元炭基體最佳化組合的飛機炭剎車盤製造方法，其特徵在於：所述的炭盤整體預製體為無緯炭布針刺整體預製體，其重量百分比為30％。
實施方式
實施例1
（1）將重量百分比為30％的用作炭剎車盤動盤的無緯炭布針刺整體預製體的裝入負壓定向流內熱梯度氣相沉積爐內，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製體裝入負壓定向流外熱梯度氣相沉積爐內，且控制上述整體炭盤預製體低溫面的溫度是800℃，高溫面與低溫面的溫度梯度是30℃，並按預製體總質量調整碳源氣體C3H6的流量，可以是2.6立方米/小時， 定向流經炭盤預製體的表面，經300小時的沉積炭過程，即可獲得粗糙層結構熱解炭基體，其重量百分比是55％；
（2）將上述熱解炭盤基體經糠酮樹脂浸漬-炭化緻密處理，控制樹脂炭其重量百分比達到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最佳化組合的飛機炭剎車盤材料。
實施例2
（1）將重量百分比為30％的用作炭剎車盤動盤的無緯炭布針刺整體預製體的裝入負壓定向流內熱梯度氣相沉積爐內，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製體裝入負壓定向流外熱梯度氣相沉積爐內，且控制上述整體炭盤預製體低溫面的溫度是1000℃，高溫面與低溫面的溫度梯度是380℃，並按預製體總質量調整碳源氣體C3H6的流量，可以是4.0立方米/小時，定向流經炭盤預製體的表面，經600小時的沉積炭過程，即可獲得粗糙層結構熱解炭基體，其重量百分比是65％；
（2）將上述熱解炭盤基體經糠酮樹脂浸漬-炭化緻密處理，控制樹脂炭其重量百分比達到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最佳化組合的飛機炭剎車盤材料。
實施例3
（1）將重量百分比為30％的用作炭剎車盤動盤的無緯炭布針刺整體預製體的裝入負壓定向流內熱梯度氣相沉積爐內，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製體裝入負壓定向流外熱梯度氣相沉積爐內，且控制整體炭盤預製體低溫面的溫度是900℃，高溫面與低溫面的溫度梯度是200℃，並按預製體總質量調整碳源氣體C3H6的流量，可以是3.0立方米/小時，定向流經炭盤預製體的表面，經450小時的沉積炭過程，即可獲得粗糙層結構熱解炭基體，其重量百分比是60％；
（2）將上述熱解炭盤基體經糠酮樹脂浸漬-炭化緻密處理，控制樹脂炭其重量百分比達到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最佳化組合的飛機炭剎車盤材料。
如圖1所示，該發明中所述的負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、石墨發熱體5及其位於其外部的保溫氈6、位於保溫氈6的銅感應圈4、炭盤預製體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、進氣管15、保溫氈16、內水冷裝置17、外爐體18、抽氣孔19組成，內水冷裝置17設定在爐底14上和炭盤預製體7的內徑，並由位於內水冷裝置17外部的保溫層16的厚度調節炭盤預製體7內外側的溫度差；在爐底14上還固定和進氣管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30毫米-50毫米的保溫層10。在保溫層10上面裝入炭盤預製體7，並用等厚石墨墊片8隔開，石墨墊片的厚度是0.5毫米-4.0毫米，構成碳源氣體定向流動通道；在爐底14上還固定測溫熱電偶9，且從炭盤預製體7內側進入爐內，且在中部彎90°角從預製體7的內側延至外側邊緣處。
榮譽表彰
2015年11月27日，《雙元炭基體最佳化組合的飛機炭剎車盤製造方法》獲得第十七屆中國專利獎優秀獎。
