本发明专利技术涉及用低粘度树脂来渗透致密化的碳‑碳复合材料。在一个实例中，一种方法包括：经由树脂传递模塑(RTM)、真空沥青渗透(VPI)和化学蒸气渗透/化学气相沉积(CVI/CVD)中的至少一种方式来使碳化预制坯致密化；热处理已致密化的预制坯以打开已致密化的预制坯的内部气孔；和用低粘度树脂渗透已致密化的预制坯的内部气孔，来增加预制坯的密度。
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.
【技术实现步骤摘要】
用低粘度树脂来渗透致密化的碳-碳复合材料
本公开涉及碳-碳复合材料。
技术介绍
碳纤维增强碳材料，也称为碳-碳(C-C)复合材料，是包括在碳材料的基体中得到增强的碳纤维的复合材料。C-C复合材料能够被使用于许多高温应用中。例如，航空航天工业采用C-C复合材料作为用于商用和军用航空器的摩擦材料，比如制动器摩擦材料。
技术实现思路
本文描述了用于形成碳-碳复合材料的装置、系统和技术。本文还描述了由这些技术生成的碳-碳复合材料。例如已经由真空压力渗透(VPI)、树脂传递模塑(RTM)和/或化学气相沉积(CVD)/化学蒸气渗透(CVI)得到致密化的碳化预制坯可以被热处理，以打开致密化预制坯的内部气孔。为了使预制坯进一步致密化，可以将低粘度树脂渗入到致密化预制坯的内部气孔中。比起粘度相对较高的树脂，通过使用粘度相对较低的树脂，树脂能够更轻松地穿透预制坯的表面并填充内部气孔，从而允许由该工艺生成的C-C复合材料得到更高的最终密度。在一些实例中，所得到的C-C复合材料可以被用作摩擦材料，例如被用作航空器制动盘。在一方面中，本公开涉及一种方法，其包括：经由树脂传递模塑(RTM)、真空沥青渗透(VPI)和化学蒸气渗透/化学气相沉积(CVI/CVD)中的至少一种方式来使碳化预制坯致密化；热处理已致密化的预制坯以打开已致密化的预制坯的内部气孔；和用低粘度树脂渗透已致密化的预制坯的内部气孔，来增加预制坯的密度。在另一方面中，本公开涉及一种碳-碳复合材料，其包括填充有低粘度树脂的内部气孔，其中，所述内部气孔限定出小于大致10微米的孔隙度(porosity)，并且其中，所述低粘度树脂在室温呈现出小于大致1500厘泊的粘度。一个或多个实例的细节在附图和以下具体实施方式中给出。从具体实施方式和附图以及权利要求书中，本公开的其它特征、目的和优点将变得清楚明了。附图说明图1是示出了一实例航空器制动组件的示意性结构图。图2是流程图，该图中示出了依据本公开的多个方面的形成碳-碳复合材料的实例方法。具体实施方式在本文中描述了一些用于形成碳-碳复合材料的实例技术，以及使用这些技术形成的碳-碳复合材料和结构。已例如经由VPI、RTM和/或CVD/CVI得到致密化的碳化预制坯可以被热处理以打开致密化预制坯的内部气孔。为了使预制坯进一步致密化，可以使低粘度树脂渗入到致密化预制坯的内部气孔中。比起粘度相对较高的树脂，通过使用粘度相对较低的树脂，树脂能够更轻松地穿透预制坯的表面并填充内部气孔，从而允许由该工艺生成的C-C复合材料得到更高的最终密度。在一些实例中，所得C-C复合材料可以被用作摩擦材料，例如用作航空器制动块。例如在航空航天应用中使用的C-C复合材料比如制动块等可以由已经使用各种致密化技术得到致密化的碳化预制坯形成。例如，可以使用VPI和/或RTM以液体沥青来使碳化预制坯致密化。作为另一实例，可以使用CVD/CVI以含碳材料来使碳化预制坯致密化。预制坯可以经过多个周期的这种致密化工艺，来获得呈现出所需最终密度的C-C复合材料。对于航空器制动块而言，在一些实例中，碳化预制坯可以呈圆环的形式，但是也可以使用其它形状(例如，非环形部段)。在一些实例中，在预制坯的致密化后，所得C-C材料可以经受一个或多个热处理周期，例如，用以设定碳性能属性(摩擦、磨损、中断起飞(RTO，rejectedtakeoff)和/或类似属性)。然而，这种处理可能在最终的C-C复合材料中留下开口孔隙度。例如，对于受到沥青致密化的预制坯来说，热处理能够使沥青基体收缩，在材料内引起增加的开口孔隙度。这种开口孔隙度可能是不希望的，因为它会降低材料的最终密度。例如，在航空器制动盘应用中，降低的最终密度可能对RTO功效、制动盘的磨损速率或者两者具有不良影响。依据本公开的一个或多个实例，可以在例如经由RTM、VPI和/或CVD/CVI使碳化预制坯致密化后，通过热处理碳化预制坯来形成C-C复合材料，以打开致密化预制坯的内部气孔。然后，使粘度相对较低的树脂渗入到预制坯中，以填充内部气孔。树脂的粘度可以选择成使得树脂能够到达材料的通过在先热处理打开了的内部气孔。例如，树脂的粘度可以选择成使得树脂穿透表面气孔，以基本上封闭或者至少部分填充次表面气孔，比如，位于C-C复合预制坯的相对外表面之间的大致半程的那些气孔。通过以这种树脂填充内部气孔，相对于未向内部气孔中引入低粘度树脂的实例来说，能够增加C-C复合材料的最终密度。最终密度的增加能够提供一个或多个优点，比如，在例如被用作制动块时，允许C-C材料充当更好的散热器，以及允许由C-C材料形成的制动盘获得更好的性能。此外，从由C-C材料形成的部件的外表面到部件的内部部分的密度的差别(其可以被称为密度分布)能够被降低，这是因为树脂渗入到部件的C-C材料中以填充内部气孔，而不是只填充表面气孔。对于这种C-C材料而言，零件的密度能够更一致，并且在例如被用作制动块或者其它摩擦材料时，随着表面材料的磨损而以较低的速率减小。图1是示出了一实例组件10的概念图，所述实例组件10可以包括依据本公开的技术形成的一个或多个C-C复合材料部件。为了便于描述，将主要结合由C-C复合材料形成的航空器制动盘来描述本公开的实例。然而，本公开的C-C复合材料可以用于形成除航空器制动盘外的零件。例如，C-C复合材料可以用作其它类型的制动应用中的、以及比如热交换器和热屏蔽等其它应用中的摩擦材料。在图1的实例中，航空器制动组件10包括轮子12、致动器组件14、制动层叠体16和轮轴18。轮子12包括轮毂20、轮子外伸支架凸缘22、胎圈座24A和24B、长平头螺栓26和四方螺母28。致动器组件14包括致动器壳体30、致动器壳体螺栓32和压头(ram)34。制动层叠体16包括交替的转子盘36和定子盘38；转子盘36构造成相对于定子盘38移动。转子盘36通过梁键(beamkeys)40被安装在轮子12上，特别是被安装在轮毂20上。定子盘38通过花键(splines)44被安装在轮轴18上，特别是被安装在转矩管42上。轮子组件10可以支承任何种类的私有、商用或者军用航空器。轮子组件10包括轮子12，该轮子在图1的实例中由轮毂20和轮子外伸支架凸缘22限定出。轮子外伸支架凸缘22通过长平头螺栓26和四方螺母28以机械方式固定至轮毂20。轮子12限定出胎圈座24A和24B。组装期间，可充气的轮胎(未示出)可以被放置于轮毂20之上，并通过轮子外伸支架凸缘22固定在相反侧上面。然后，可以将四方螺母28上紧到长平头螺栓26上面，并且可以利用为可充气轮胎提供不透气密封的胎圈座24A和24B，对可充气轮胎进行充气。轮子组件10可以经由转矩管42和轮轴18安装至航空器。在图1的实例中，转矩管42通过多个螺栓46固定至轮轴18。转矩管42支承致动器组件14和定子盘38。轮轴18可以安装在着陆装置(未示出)的支杆上，以将轮子组件10连接至航空器。在航空器的操作期间，制动有时可能是必要的，比如在着陆和滑行期间。因此，轮子组件10构造成经由致动器组件14和制动层叠体16向航空器提供制动操作。致动器组件14包括致动器壳体30和压头34。致动器组件14可以包括不同类型的致动器，比如以下中的一个或多个：例如，电-机械致本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种方法，所述方法包括以下步骤：经由树脂传递模塑（RTM）、真空沥青渗透（VPI）和化学蒸气渗透/化学气相沉积（CVI?/CVD）中的至少一种方式来使碳化预制坯致密化；热处理已致密化的预制坯以打开已致密化的预制坯的内部气孔；和用低粘度树脂渗透已致密化的预制坯的内部气孔，来增加预制坯的密度。
【技术特征摘要】
2012.07.16 US 13/5501901.一种用于形成具有最终密度的碳-碳复合物的方法，所述方法包括以下步骤：经由树脂传递模塑（RTM）、真空沥青渗透（VPI）或化学蒸气渗透/化学气相沉积（CVI/CVD）中的至少一种方式来使碳化预制坯致密化；热处理已致密化的预制坯以打开已致密化的预制坯的内部气孔，其中，选择热处理的持续时间和温度使得在热处理之后，内部气孔呈现出小于10微米的孔隙度；用低粘度树脂渗透已致密化的预制坯的打开的内部气孔，来增加预制坯的密度，其中低粘度树脂在室温呈现出小于1500厘泊的粘度；和在用低粘度树脂渗透打开的内部气孔之后，热固化所...
【专利技术属性】
技术研发人员：ML拉富里斯特，S弗里斯卡，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：
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