本發明專利技術涉及用低粘度樹脂來滲透致密化的碳?碳復合材料。在一個實例中，一種方法包括：經由樹脂傳遞模塑(RTM)、真空瀝青滲透(VPI)和化學蒸氣滲透/化學氣相沉積(CVI/CVD)中的至少一種方式來使碳化預制坯致密化；熱處理已致密化的預制坯以打開已致密化的預制坯的內部氣孔；和用低粘度樹脂滲透已致密化的預制坯的內部氣孔，來增加預制坯的密度。
A compact carbon carbon composite is infiltrated with low viscosity resins
The present invention relates to infiltration of densified carbon carbon composites with low viscosity resins. In one embodiment, a method includes: through resin transfer molding (RTM), vacuum infiltration of asphalt (VPI) and chemical vapor infiltration / chemical vapor deposition (CVI/CVD) at least one way to carbonization densification of preform; porosity of preform has compact heat treatment to open the prefabricated blank densification; porosity and permeability of preform has low viscosity resin densification, to increase the preform density.
【技術實現步驟摘要】
用低粘度樹脂來滲透致密化的碳-碳復合材料
本公開涉及碳-碳復合材料。
技術介紹
碳纖維增強碳材料，也稱為碳-碳(C-C)復合材料，是包括在碳材料的基體中得到增強的碳纖維的復合材料。C-C復合材料能夠被使用于許多高溫應用中。例如，航空航天工業采用C-C復合材料作為用于商用和軍用航空器的摩擦材料，比如制動器摩擦材料。
技術實現思路
本文描述了用于形成碳-碳復合材料的裝置、系統和技術。本文還描述了由這些技術生成的碳-碳復合材料。例如已經由真空壓力滲透(VPI)、樹脂傳遞模塑(RTM)和/或化學氣相沉積(CVD)/化學蒸氣滲透(CVI)得到致密化的碳化預制坯可以被熱處理，以打開致密化預制坯的內部氣孔。為了使預制坯進一步致密化，可以將低粘度樹脂滲入到致密化預制坯的內部氣孔中。比起粘度相對較高的樹脂，通過使用粘度相對較低的樹脂，樹脂能夠更輕松地穿透預制坯的表面并填充內部氣孔，從而允許由該工藝生成的C-C復合材料得到更高的最終密度。在一些實例中，所得到的C-C復合材料可以被用作摩擦材料，例如被用作航空器制動盤。在一方面中，本公開涉及一種方法，其包括：經由樹脂傳遞模塑(RTM)、真空瀝青滲透(VPI)和化學蒸氣滲透/化學氣相沉積(CVI/CVD)中的至少一種方式來使碳化預制坯致密化；熱處理已致密化的預制坯以打開已致密化的預制坯的內部氣孔；和用低粘度樹脂滲透已致密化的預制坯的內部氣孔，來增加預制坯的密度。在另一方面中，本公開涉及一種碳-碳復合材料，其包括填充有低粘度樹脂的內部氣孔，其中，所述內部氣孔限定出小于大致10微米的孔隙度(porosity)，并且其中，所述低粘度樹脂在室溫呈現出小于大致1500厘泊的粘度。一個或多個實例的細節在附圖和以下具體實施方式中給出。從具體實施方式和附圖以及權利要求書中，本公開的其它特征、目的和優點將變得清楚明了。附圖說明圖1是示出了一實例航空器制動組件的示意性結構圖。圖2是流程圖，該圖中示出了依據本公開的多個方面的形成碳-碳復合材料的實例方法。具體實施方式在本文中描述了一些用于形成碳-碳復合材料的實例技術，以及使用這些技術形成的碳-碳復合材料和結構。已例如經由VPI、RTM和/或CVD/CVI得到致密化的碳化預制坯可以被熱處理以打開致密化預制坯的內部氣孔。為了使預制坯進一步致密化，可以使低粘度樹脂滲入到致密化預制坯的內部氣孔中。比起粘度相對較高的樹脂，通過使用粘度相對較低的樹脂，樹脂能夠更輕松地穿透預制坯的表面并填充內部氣孔，從而允許由該工藝生成的C-C復合材料得到更高的最終密度。在一些實例中，所得C-C復合材料可以被用作摩擦材料，例如用作航空器制動塊。例如在航空航天應用中使用的C-C復合材料比如制動塊等可以由已經使用各種致密化技術得到致密化的碳化預制坯形成。例如，可以使用VPI和/或RTM以液體瀝青來使碳化預制坯致密化。作為另一實例，可以使用CVD/CVI以含碳材料來使碳化預制坯致密化。預制坯可以經過多個周期的這種致密化工藝，來獲得呈現出所需最終密度的C-C復合材料。對于航空器制動塊而言，在一些實例中，碳化預制坯可以呈圓環的形式，但是也可以使用其它形狀(例如，非環形部段)。在一些實例中，在預制坯的致密化后，所得C-C材料可以經受一個或多個熱處理周期，例如，用以設定碳性能屬性(摩擦、磨損、中斷起飛(RTO，rejectedtakeoff)和/或類似屬性)。然而，這種處理可能在最終的C-C復合材料中留下開口孔隙度。例如，對于受到瀝青致密化的預制坯來說，熱處理能夠使瀝青基體收縮，在材料內引起增加的開口孔隙度。這種開口孔隙度可能是不希望的，因為它會降低材料的最終密度。例如，在航空器制動盤應用中，降低的最終密度可能對RTO功效、制動盤的磨損速率或者兩者具有不良影響。依據本公開的一個或多個實例，可以在例如經由RTM、VPI和/或CVD/CVI使碳化預制坯致密化后，通過熱處理碳化預制坯來形成C-C復合材料，以打開致密化預制坯的內部氣孔。然后，使粘度相對較低的樹脂滲入到預制坯中，以填充內部氣孔。樹脂的粘度可以選擇成使得樹脂能夠到達材料的通過在先熱處理打開了的內部氣孔。例如，樹脂的粘度可以選擇成使得樹脂穿透表面氣孔，以基本上封閉或者至少部分填充次表面氣孔，比如，位于C-C復合預制坯的相對外表面之間的大致半程的那些氣孔。通過以這種樹脂填充內部氣孔，相對于未向內部氣孔中引入低粘度樹脂的實例來說，能夠增加C-C復合材料的最終密度。最終密度的增加能夠提供一個或多個優點，比如，在例如被用作制動塊時，允許C-C材料充當更好的散熱器，以及允許由C-C材料形成的制動盤獲得更好的性能。此外，從由C-C材料形成的部件的外表面到部件的內部部分的密度的差別(其可以被稱為密度分布)能夠被降低，這是因為樹脂滲入到部件的C-C材料中以填充內部氣孔，而不是只填充表面氣孔。對于這種C-C材料而言，零件的密度能夠更一致，并且在例如被用作制動塊或者其它摩擦材料時，隨著表面材料的磨損而以較低的速率減小。圖1是示出了一實例組件10的概念圖，所述實例組件10可以包括依據本公開的技術形成的一個或多個C-C復合材料部件。為了便于描述，將主要結合由C-C復合材料形成的航空器制動盤來描述本公開的實例。然而，本公開的C-C復合材料可以用于形成除航空器制動盤外的零件。例如，C-C復合材料可以用作其它類型的制動應用中的、以及比如熱交換器和熱屏蔽等其它應用中的摩擦材料。在圖1的實例中，航空器制動組件10包括輪子12、致動器組件14、制動層疊體16和輪軸18。輪子12包括輪轂20、輪子外伸支架凸緣22、胎圈座24A和24B、長平頭螺栓26和四方螺母28。致動器組件14包括致動器殼體30、致動器殼體螺栓32和壓頭(ram)34。制動層疊體16包括交替的轉子盤36和定子盤38；轉子盤36構造成相對于定子盤38移動。轉子盤36通過梁鍵(beamkeys)40被安裝在輪子12上，特別是被安裝在輪轂20上。定子盤38通過花鍵(splines)44被安裝在輪軸18上，特別是被安裝在轉矩管42上。輪子組件10可以支承任何種類的私有、商用或者軍用航空器。輪子組件10包括輪子12，該輪子在圖1的實例中由輪轂20和輪子外伸支架凸緣22限定出。輪子外伸支架凸緣22通過長平頭螺栓26和四方螺母28以機械方式固定至輪轂20。輪子12限定出胎圈座24A和24B。組裝期間，可充氣的輪胎(未示出)可以被放置于輪轂20之上，并通過輪子外伸支架凸緣22固定在相反側上面。然后，可以將四方螺母28上緊到長平頭螺栓26上面，并且可以利用為可充氣輪胎提供不透氣密封的胎圈座24A和24B，對可充氣輪胎進行充氣。輪子組件10可以經由轉矩管42和輪軸18安裝至航空器。在圖1的實例中，轉矩管42通過多個螺栓46固定至輪軸18。轉矩管42支承致動器組件14和定子盤38。輪軸18可以安裝在著陸裝置(未示出)的支桿上，以將輪子組件10連接至航空器。在航空器的操作期間，制動有時可能是必要的，比如在著陸和滑行期間。因此，輪子組件10構造成經由致動器組件14和制動層疊體16向航空器提供制動操作。致動器組件14包括致動器殼體30和壓頭34。致動器組件14可以包括不同類型的致動器，比如以下中的一個或多個：例如，電-機械致本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種方法，所述方法包括以下步驟：經由樹脂傳遞模塑（RTM）、真空瀝青滲透（VPI）和化學蒸氣滲透/化學氣相沉積（CVI?/CVD）中的至少一種方式來使碳化預制坯致密化；熱處理已致密化的預制坯以打開已致密化的預制坯的內部氣孔；和用低粘度樹脂滲透已致密化的預制坯的內部氣孔，來增加預制坯的密度。
【技術特征摘要】
2012.07.16 US 13/5501901.一種用于形成具有最終密度的碳-碳復合物的方法，所述方法包括以下步驟：經由樹脂傳遞模塑（RTM）、真空瀝青滲透（VPI）或化學蒸氣滲透/化學氣相沉積（CVI/CVD）中的至少一種方式來使碳化預制坯致密化；熱處理已致密化的預制坯以打開已致密化的預制坯的內部氣孔，其中，選擇熱處理的持續時間和溫度使得在熱處理之后，內部氣孔呈現出小于10微米的孔隙度；用低粘度樹脂滲透已致密化的預制坯的打開的內部氣孔，來增加預制坯的密度，其中低粘度樹脂在室溫呈現出小于1500厘泊的粘度；和在用低粘度樹脂滲透打開的內部氣孔之后，熱固化所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：ML拉富里斯特，S弗里斯卡，
申請(專利權)人：霍尼韋爾國際公司，
類型：發明
國別省市：
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