[发明专利]用低粘度树脂来渗透致密化的碳-碳复合材料

说明书

技术领域

本公开涉及碳-碳复合材料。

背景技术

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。

发明内容

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，rejected takeoff)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。