一种炭/炭复合刹车材料的制备方法，采用丙烷气作为炭源气体，利用了丙烷气可以在高温、一定压力下裂解速度快的特点，提高了炭/炭复合刹车材料坯体在CVI过程中的致密化速率。将致密化过程由现有技术的2次致密化优化为1次致密化，有效缩短了致密化周期。试验证明，采用本发明专利技术，炭/炭复合刹车材料的制造周期缩短了50％以上。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及炭/炭复合刹车材料制造领域，具体是一种用于飞机、赛车、高速列车 刹车材料的制备方法。
技术介绍
炭/炭复合刹车材料是一种W炭纤维为增强体，W热解炭、树脂炭或渐青炭为基 体的复合材料，由于其具有高的比热容、较高的力学性能、良好的导热性能与摩擦磨损性能 等特点被广泛应用于飞机刹车材料。 炭/炭复合刹车材料大批量制造的主要工艺方法为化学气相渗透（CVI)。CVI工 艺是在一定的溫度和压力下，将碳源气在真空条件下裂解，生成的炭逐步沉积到成型多孔 预制体增强骨架的孔隙中，直至均匀致密化。炭/炭复合刹车材料在不同刹车条件下具有 优异的刹车性能，但炭/炭复合刹车材料存在制造周期长的缺点。 西安航空制动科技有限公司在专利号为化201110012055. 0的专利技术创造中提出 了一种缩短炭/炭刹车盘制造周期的方法，该方法是W天然气作为炭源气体，天然气在高 溫下裂解速度快，但天然气裂解形成的热解炭容易在炭/炭复合刹车材料孔隙的孔口处沉 积，造成炭/炭复合刹车材料内有较多的闭孔。为了减少炭/炭复合刹车材料内的闭孔，通 过降低天然气的裂解速度，使天然气裂解形成的热解炭在炭/炭复合刹车材料的孔隙内部 沉积，采用该方法后炭/炭复合刹车材料制造周期虽然在一定程度上有所缩短，但仍存在 制造周期较长的缺点。
技术实现思路
阳〇化]为克服现有技术中存在的炭/炭复合刹车材料制造周期长、制造成本高的不足， 本专利技术提出了。 本专利技术具体过程包括W下步骤： 步骤1，对炭纤维预制体进行热处理；将炭纤维预制体放入热处理炉内，抽真空至 《lOOOPa，对热处理炉升溫至1800~2200°C，保溫5~10小时进行热处理。当溫度在 1350~1450°C时，送氣气保护；得到热处理后的预制体。 步骤2,CVI致密化；将热处理后的预制体放入CVI炉内进行致密化。致密化的工 艺参数为：CVI炉炉溫为1000~Iiocrc、CVI炉内压力《lOKPa、丙烷气流量为10000~ 20000升/小时、氮气流量为1000~2000升/小时。直至预制体密度增密为1. 75g/cm3W 上。得到经过致密化的炭/炭复合刹车材料巧体。 步骤3,石墨化处理；将经过致密化的炭/炭复合刹车材料巧体放入有氣气保护的 石墨化炉内，抽真空至《1000化，对石墨化炉升溫至2000~2400°C，保溫5~10小时进行 石墨化处理。当溫度在1350~1450°C时，送氣气保护。得到石墨化处理后的炭/炭复合刹 车材料巧体。 步骤4,最终加工；将炭/炭复合刹车材料巧体按照产品图纸要求进行最终加工形 成炭/炭复合刹车材料产品。 现有技术炭/炭复合刹车材料制备方法中所用的炭源气体主要为丙締气与天然 气，丙締气的裂解溫度低于天然气的裂解溫度，丙締气作为炭源气体时的致密化速率低于 天然气作为炭源气体时的致密化速率，所W丙締气作为炭源气体时的炭/炭复合刹车材料 制备方法中的制备周期长。天然气作为炭源气体时的致密化速率快，但天然气裂解形成的 热解炭容易在炭/炭复合刹车材料孔隙的孔口处沉积，造成炭/炭复合刹车材料内有较多 的闭孔。所W天然气作为炭源气体时的炭/炭复合刹车材料制备方法中需有效控制天然气 的致密化速率，通过2次致密化炭/炭复合刹车材料密度达到1. 75g/cm3W上。 本专利技术采用丙烷气作为炭源气体，丙烷气裂解形成的热解炭沉积在炭/炭复合刹 车材料孔隙内，炭/炭复合刹车材料中的闭孔少。本专利技术的优点在于利用了丙烷气可W在 高溫、一定压力下裂解速度快的特点，提高了炭/炭复合刹车材料巧体在CVI过程中的致密 化速率。将致密化过程由现有技术的2次致密化优化为1次致密化，有效缩短了致密化周 期。试验证明，采用本专利技术，炭/炭复合刹车材料的制造周期缩短了 50%W上。【具体实施方式】 本专利技术是，W下通过5个实施例具体描述实 施过程： 步骤1，对炭纤维预制体进行热处理。 将炭纤维预制体放入热处理炉内，抽真空至《lOOOPa，对热处理炉升溫至1800~ 2200°C，保溫5~1化进行热处理。当溫度在1350~1450°C时，送氣气保护；得到热处理 后的预制体。 步骤2,CVI致密化。 将经过热处理的预制体放入CVI炉内进行致密化。致密化的工艺参数为：CVI炉 炉溫为1000~ll〇〇°C、CVI炉内压力《lOKPa、丙烷气流量为10000~20000LA、氮气流量 为1000~2000LA。直至预制体密度增密为1.75g/cm3W上。得到经过致密化的炭/炭复 合刹车材料巧体。 步骤3,石墨化处理。 将经过致密化的炭/炭复合刹车材料巧体放入有氣气保护的石墨化炉内，抽真空 至《1000化，对石墨化炉升溫至2000~2400°C，保溫5~1化进行石墨化处理。当溫度在 1350~1450°C时，送氣气保护。得到石墨化处理后的炭/炭复合刹车材料巧体。 步骤4,最终加工。 通过机械加工的方法，将经过石墨化处理的炭/炭复合刹车材料巧体按照产品图 纸要求加工成炭/炭复合刹车材料产品。 本专利技术提出的各实施例的参数如表所示：本专利技术的优点在于利用了丙烷气在高溫和一定压力下裂解速度快的特点，提高了 炭/炭复合刹车材料巧体在CVI过程中的致密化速率。将致密化过程由现有技术的2次致 密化优化为1次致密化，缩短了致密化周期。试验证明，采用本专利技术能够使炭/炭复合刹车 材料的制造周期缩短50%W上。【主权项】1. ，其特征在于，具体过程是： 步骤1，对炭纤维预制体进行热处理；通过热处理炉对炭纤维预制体进行热处理；当热 处理炉升温至1350~1450°C时，送氩气保护；得到热处理后的预制体； 步骤2, CVI致密化；将热处理后的预制体放入CVI炉内进行致密化，使预制体密度增密 为I. 75g/cm3以上，得到经过致密化的炭/炭复合刹车材料还体； 步骤3,石墨化处理；将经过致密化的炭/炭复合刹车材料坯体放入有氩气保护的石墨 化炉内进行石墨化处理；当温度在1350~1450°C时，送氩气保护；得到石墨化处理后的炭 /炭复合刹车材料坯体； 步骤4,最终加工；将炭/炭复合刹车材料坯体按照产品图纸要求进行最终加工形成炭 /炭复合刹车材料产品。2. 如权利要求1所述炭/炭复合刹车材料的制备方法，其特征在于，所述对炭纤维预制 体进行热处理时，该热处理炉抽真空至< l〇〇〇Pa，对热处理炉升温至1800~2200°C，保温 5~10小时。3. 如权利要求1所述炭/炭复合刹车材料的制备方法，其特征在于，所述CVI致密化的 工艺参数为：CVI炉炉温为1000~1100°C、CVI炉内压力彡lOKPa、丙烷气流量为10000~ 20000升/小时、氮气流量为1000~2000升/小时。4. 如权利要求1所述炭/炭复合刹车材料的制备方法，其特征在于，所述石墨化处理 时，石墨化炉抽真空至< lOOOPa，对石墨化炉升温至2000~240CTC，保温5~10小时。【专利摘要】，采用丙烷气作为炭源气体，利用了丙烷气可以在高温、一定压力下裂解速度快的特点，提高了炭/炭复合刹车材料坯体在CVI过程中的致密化速率。将致密化过程由现有技术的2次致密化优化为1次致密化，有效缩短了致密化周期。试验证明，采用本专利技术，炭/炭复合刹车材料的制造周本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种炭/炭复合刹车材料的制备方法，其特征在于，具体过程是：步骤1，对炭纤维预制体进行热处理；通过热处理炉对炭纤维预制体进行热处理；当热处理炉升温至1350～1450℃时，送氩气保护；得到热处理后的预制体；步骤2，CVI致密化；将热处理后的预制体放入CVI炉内进行致密化，使预制体密度增密为1.75g/cm3以上，得到经过致密化的炭/炭复合刹车材料坯体；步骤3，石墨化处理；将经过致密化的炭/炭复合刹车材料坯体放入有氩气保护的石墨化炉内进行石墨化处理；当温度在1350～1450℃时，送氩气保护；得到石墨化处理后的炭/炭复合刹车材料坯体；步骤4，最终加工；将炭/炭复合刹车材料坯体按照产品图纸要求进行最终加工形成炭/炭复合刹车材料产品。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：崔鹏，
申请(专利权)人：西安航空制动科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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