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| 炭/炭復(fù)合材料剎車片發(fā)展及基本生產(chǎn)工藝 |
炭/炭復(fù)合材料具有一系列獨(dú)特的力學(xué)、熱學(xué)及摩擦磨損系能而成為替代金屬基復(fù)合材料的新一代剎車材料，其主要特點(diǎn)如下：
密度小，該材料的密度在1.8g/m3左右，是金屬基復(fù)合材料的1/3到1/4。采用該材料制作的剎車組件相比，減重40%左右。這對軍用飛機(jī)來說，可提高飛機(jī)的有效載荷和戰(zhàn)技指標(biāo)：對商用飛機(jī)來說減重1Kg相當(dāng)于每年可節(jié)省3000升燃料。因此其節(jié)約使用成本效果顯著。
熱穩(wěn)定性好，當(dāng)飛機(jī)進(jìn)行中止起飛后，剎車片的表面溫度超過2000攝氏度以上，炭/炭復(fù)合材料既不會熔融粘結(jié)，也不會翹曲變形，冷卻以后可繼續(xù)使用;而金屬基復(fù)合材料的溫度超過660攝氏度以上就會產(chǎn)生翹曲變形，導(dǎo)致熔融粘結(jié)，需要對剎車組件進(jìn)行大修。因此，采用碳了碳復(fù)合材料制作的剎車片既提高了剎車組件的設(shè)計裕度，也提高了剎車組件的使用安全性，比熱容大，該材料的比熱容是金屬基復(fù)合材料的2.5倍，具有良好的吸熱功能，提高了熱庫的儲熱能力，降低了熱庫工作溫度.
摩擦系數(shù)穩(wěn)定，該材料在很大的溫度范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，飛機(jī)剎車過程柔和，提高了飛機(jī)的剎車舒適性.磨損率低，使用壽命長，達(dá)金屬基復(fù)合材2倍以上，減少了剎車組件的維修次數(shù)。比弧度高，尤其是高溫強(qiáng)度是鋼的2倍以上，與金屬基復(fù)合材料相比，該材料自身可作為結(jié)構(gòu)元件，不需要別的材料制作骨架支撐結(jié)構(gòu)，簡化了剎車組件的結(jié)構(gòu)，提高了剎車組件的可靠性和可維修性
正因?yàn)樵摬牧暇哂猩鲜鎏攸c(diǎn)，特別適合作為飛機(jī)剎車材料使用，所以自上世紀(jì)九十年代以來，碳剎車已成為新型飛機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置而廣泛應(yīng)用。 炭/炭復(fù)合材料剎車片的基本生產(chǎn)工藝炭/炭復(fù)合材料是由炭纖維增強(qiáng)體和基體碳兩部分組成的，按炭纖維在基體碳中存在的形式可分成如下三種：
第一種：炭纖維以短纖維束的方式隨機(jī)分布在基體碳中。
第二種：炭纖維以連續(xù)長絲束編織成布，再疊合成層合板的形式存在于基體碳中。
第三種：炭纖維以介于碳布層合板和三維編織物的兩種結(jié)構(gòu)之間的過渡結(jié)構(gòu)，即針刺氈的形式存在于基體碳中。
基體碳按其來源和形式可分成液相法和氣相法兩類：
液相法是指用樹脂或?yàn)r青等液相.含碳有機(jī)物浸漬炭纖維并進(jìn)行固化和炭化，脫除有機(jī)物中的揮發(fā)性成份，留下碳質(zhì)成分，形成復(fù)合材料中的基體碳。
氣相法是指將低分子有機(jī)烴類以氣相形式通入預(yù)熱的炭纖維增強(qiáng)體，并在高溫下裂解和聚合，形成基體碳。
將炭纖維增強(qiáng)體的分布形狀與基體碳的形成組合起來，形成了各種各樣的炭/炭復(fù)合材料剎車片制備工藝，實(shí)際使用的工藝分三類：
第一類：短纖維模壓浸漬炭化工藝。
該工藝首先是用樹脂浸漬炭纖維長絲形成預(yù)浸帶，然后切短成一定長度的短纖維束，在模具中熱壓成形，經(jīng)固化、炭化處理后，再用樹脂或?yàn)r青浸漬炭化，并循環(huán)多次，直至達(dá)到材料要求密度。最后經(jīng)過一定加工處理形成炭/炭復(fù)合材料剎車片。
該工藝按照炭化的壓力等參數(shù)可分成常壓、中壓、高壓等幾種。美國Honeywell公司和ABSC公司主要采用該工藝生產(chǎn)碳剎車片，其產(chǎn)品主要應(yīng)用于B767. MD11等飛機(jī)。該工藝的優(yōu)點(diǎn)是，炭纖維利用率高，工藝簡便，生產(chǎn)成本低。所生產(chǎn)的炭/炭復(fù)合材料是各向同性狀態(tài).缺點(diǎn)是力學(xué)性能低,在使用過程中易出現(xiàn)剎車片摩擦面斷裂現(xiàn)象。原因是炭纖維增強(qiáng)體為短切纖維束未形成完整結(jié)構(gòu)。另一個缺點(diǎn)是磨損率大，這是因?yàn)槭腔w碳為球狀，易形成磨料磨蝕的磨損方式。
第二類：碳布疊層或針刺氈預(yù)制體與化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝。
該工藝先將炭纖維編制成碳布，再切割疊合成預(yù)制體或?qū)⑻坷w維編織針刺成針刺氈類預(yù)制體，在化學(xué)氣沉積，直至達(dá)到所要求密度，最后經(jīng)過一定加工處理形成炭/炭復(fù)合材料剎式和氣流方向可分成等溫等壓、壓差法、溫差法等。_op公司、法國Messier公司采用該工藝生產(chǎn)碳剎車片，產(chǎn)品主要用于B757,炭纖維表面逐漸生長而形成的，所以基體碳與炭纖維之間結(jié)構(gòu)緊密。另外，CVD碳為類石墨片層結(jié)構(gòu)，摩擦過程中摩擦面易形成損率。缺點(diǎn)是該工藝沉積效率低，沉積時間長。
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