UA82267C2 - Композитний матеріал на основі вуглець- вуглець для фрикційних елементів - Google Patents
Композитний матеріал на основі вуглець- вуглець для фрикційних елементів Download PDFInfo
- Publication number
- UA82267C2 UA82267C2 UAA200604890A UAA200604890A UA82267C2 UA 82267 C2 UA82267 C2 UA 82267C2 UA A200604890 A UAA200604890 A UA A200604890A UA A200604890 A UAA200604890 A UA A200604890A UA 82267 C2 UA82267 C2 UA 82267C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- carbon
- pyrocarbon
- phase
- carbon fibers
- layers
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 title claims abstract description 8
- CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N carbon carbon Chemical compound C.C CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 7
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims abstract description 29
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims abstract description 24
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000005056 compaction Methods 0.000 claims description 9
- 238000000280 densification Methods 0.000 claims description 2
- 238000012876 topography Methods 0.000 claims 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 abstract 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 7
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 description 3
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009954 braiding Methods 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-BJUDXGSMSA-N carbon-11 Chemical compound [11C] OKTJSMMVPCPJKN-BJUDXGSMSA-N 0.000 description 1
- 239000011365 complex material Substances 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 230000002431 foraging effect Effects 0.000 description 1
- 239000002783 friction material Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Braking Arrangements (AREA)
Abstract
Композитний матеріал на основі вуглець-вуглець для фрикційних елементів містить основу з волокон вуглецю, укладених у декілька шарів, і матрицю, яка містить фазу на основі піровуглецю, одержану ущільненням вуглецевих волокон піровуглецем, фазу, утворену введенням між шарами вуглецевих волокон порошку аморфного бору з субмікронним розміром часток до процесу ущільнення піровуглецем, і фазу карбіду кремнію. Композитний матеріал містить по об’єму 10-40 % волокон вуглецю, 10-50 % фази на основі піровуглецю, 10-50 % фази, утвореної введенням між шарами вуглецевих волокон порошку аморфного бору з субмікронним розміром часток до процесу ущільнення піровуглецем, 10-35 % фази карбіду кремнію. Призначений для виготовлення гальмових систем транспортних машин. Забезпечується підвищена зносостійкість та жорсткість фрикційних елементів.
Description
Опис винаходу
Винахід відноситься до фрикційних композитних матеріалів для фрикційних елементів на основі 2 вуглець-вуглець (С/С), які застосовуються у гальмових пристроях, тобто до матеріалів з основою з волокон вуглецю.
Відомо композитний матеріал на основі вуглець-вуглець |див. патент КО-2201542-С2, 2003г.), обраний за прототип, який має основу з волокон вуглецю, укладених у декілька шарів і матрицю, яка містить фазу з піровутлецю, що обгортає волокна основи, і отриману хімічним осадженням з газової фази, жаростійку фазу з 70 вуглецю або кераміки, отриману піролізом попередника у рідкому стані, і фазу карбіду кремнію, отриману сіліціюванням. Композитний матеріал містить волокна вуглецю 15-35956 укладених у декілька шарів, фазу з піровуглецю 10-5595, фазу жаростійкого матеріалу 2-3096 з вуглецю або кераміки та карбіду кремнію 10-3595 отриману сіліційованням.
Недоліком відомого композитного матеріалу, в разі застосування його як фрикційного елемента, є недостатня 72 стабільність та величина коефіцієнта тертя в залежності від температури тертьових поверхонь, швидкості відносного ковзання, та питомого тиску між поверхнями тертя, висока абразивність та низька зносостійкість.
В основу винаходу поставлено задачу удосконалення композитного матеріалу на основі вуглець-вуглець для фрикційних елементів шляхом того, що до композитного матеріалу введено фазу аморфного бор/ до процесу ущільнення піровуглецем, що приведе до застосування цих матеріалів у гальмових системах спортивних автомобілів, гальмах залізничного транспорту, у легкових і вантажних автомобілях, які серійно випускаються, і на промисловому транспорті. При цьому композитний матеріал, в разі застосування його як фрикційного елемента, повинен мати стабільну і відтворювану ефективність гальмування незалежно від інтенсивності гальмування, високу зносостійкість, можливість роботи фрикційних елементів в контакті з різними матеріалами.
Поставлена задача досягається тим, що композитний матеріал на основі вутлець-вуглець для фрикційних с елементів, який містить основу з волокон вуглецю, укладених у декілька шарів, і матрицю, яка містить фазу на ге) основі піровуглецю, одержану ущільненням вуглецевих волокон піровуглецем, і фазу карбіду кремнію, згідно винаходу додатково містить фазу, утворену введенням між шарами вуглецевих волокон порошку аморфного бору з субмікронним розміром часток до процесу ущільнення піровуглецем, та містить по об'єму 10-4095 волокон вуглецю, 10-50 96 фази на основі піровуглецю, 10-5090 фази, утвореної введенням між шарами вуглецевих - волокон порошку аморфного бору з субмікронним розміром часток до процесу ущільнення піровуглецем, 10-35 («а
Фо фази карбіду кремнію.
Основа виготовляється з матеріалу структури повсті або матеріалу з волокнами, такими як тканина, пряжа, с трикотаж, одно-направлено розташованими нитками, стренг або плетенням, подібно жилам кабелю, а також у с вигляді складних матеріалів, утворених безліччю шарів з різним напрямом взаємно перекриваючих волокон 3о вуглецю, між собою ці шари скріпляються полегшеною прошивкою. При виготовленні подібних матеріалів для со заготівок використовується ряд накладених друг на друга і скріплених між собою шарів вуглецевої тканини типу повсті і/або матеріалу з вуглецевими волокнами для отримання заготівки необхідної товщини.
Під фазою на основі піровуглецю треба розуміти фазу вуглецю, отриману у результаті піролізу при хімічному « осаджені з газової фази з використанням одного або цілого ряду джерел вуглецю, узятих у газовій фазі. 70 Під фазою, утвореним введенням між шарами вуглецевих волокон порошку аморфного бору з субмікронним о, с розміром часток до процесу ущільнення піровуглецем, треба розуміти включення і карбіду бору у вуглецевій з» матриці, отримані внаслідок хімічної реакції при ущільнені основи з волокон вуглецю, яка виникає між піровуглецем та доданим порошком аморфного бору.
Під фазою карбіду кремнію треба розуміти включення у вуглецевій матриці, отримані при зануренні матеріалу у розплав рідкого кремнію, що приводить до хімічної реакції з П ровутлецем матриці з появою карбіду кремнію. со Модифікація основи вуглецевих волокон аморфним бором сприяє підвищенню зносостійкості і забезпечує ко композитному матеріалу підвищену жорсткість, що дозволяє використовувати фрикційні елементи у сполученні з різними матеріалами. Окрім того, присутність карбіду бор або аморфного бор- дозволяє підвищити ефективність ко роботи фрикційного матеріалу, особливо при малих температурах гальмування, і підвищує коефіцієнт тертя у б 20 середньому до значення 0,45.
Фрикційні елементи, виготовлені з композитного матеріалу, який заявляється, можуть являти собою "і гальмовий диск або, по меншій мірі, накладку у конструкції гальмових пристроїв авіаційної техніки та гоночних автомобілів, а також в конструкції гальм залізничного рухомого складу, легкових і вантажних автомобілів, і на промисловому транспорті. 25 Композитний матеріал одержують наступним чином:
Ге! - виготовлення заготовки основи з вуглецевого волокна та рівномірно розподіленого по всьому об'єму аморфного бору; ко - етап ущільнення заготовки фазою піровуглецю, отриманого хімічним осадженням з газової фази, при якій також з'являється фаза карбіду бору завдяки хімічної реакції між бором аморфним та осадженим піровуглецем у 60 процесі ущільнення піровуглецем; - етап утворення фази матриці з карбіду кремнію.
Заготовка композитного матеріалу для ущільнення піровуглецем виготовляться з декількох шарів вуглецевої тканини відповідним розміром. Кількість шарів зумовлена отриманням необхідної товщини кінцевої заготовки. Всі шари заготовки попередньо витримані у воді з додаванням 595 клею ПВА в продовж однієї доби. На перший шар бо викладеної у форму тканини масою 6,2 г наноситься 10 г змоченого порошку бору аморфного, який ретельно та рівномірно розподіляють по поверхні та об'єму вуглецевої тканини, після додається наступний шар вуглецевої тканини на яку наноситься наступний шар порошку бору аморфного. Ця операція повторюється декілька раз., поки не досягається потрібна товщина заготовки. Отримана кінцева заготовка прошивається у поперек Вуглецевими нитками з шагом 15Х15 мм та поміститься під прес для витримки протягом 24 годин. За цей час надлишкова вода виходить із заготовки. Таким чином отримана заготовка з 12 шарами вуглецевої тканини та 11 шарами бору аморфной) яка має ЗО структуру армування та масу 185гр.
Для ущільнення заготовки піровуглецем використовується графітова оправка-нагрівач відповідного розміру.
Заготовка щільно притискаються до поверхні оправки-нагрівача та обмотуються двома шарами азбестової /о тканини.
Процес ущільнення здійснюється методом радіально рухомої зони піролізу. Температура у зоні піролізу дорівнює 1000 С, зону піролізу рухають зі швидкістю М-0,1...0,25мм/г.
Для запобігання можливим процесам окислення в об'ємі матеріалу які виникають в процесі роботи композиту необхідно закрити доступ кисню до внутрішнього об'єму матеріалу, що досягається заповненням пор, які 7/5 залишилися після процесу ущільнення піровуглецем, карбідом кремнію, отриманого зануренням матеріалу у розплав рідкого кремнію, що приводить до хімічної реакції з піровуглецем матриці з появою карбіду кремнію.
Одержаний таким чином кінцевий матеріал обробляють алмазними дисками до отримання фрикційної накладки гальмового пристрою необхідних розмірів.
Виготовлені таким чином фрикційні накладки для гальмового пристрою були випробувані на стенді для іспиту гальмових пристроїв.
Claims (1)
- Формула винаходу Й , , Що , 0, с Композитний матеріал на основі вуглець-вуглець для фрикційних елементів, який містить основу з волокон вуглецю, укладених у декілька шарів, і матрицю, яка містить фазу на основі піровуглецю, одержану ущільненням о) вуглецевих волокон піровуглецем, і фазу карбіду кремнію, який відрізняється тим що додатково містить фазу, утворену введенням між шарами вуглецевих волокон порошку аморфного бору з субмікронним розміром часток до процесу ущільнення піровуглецем, та містить по об'єму 10-40 956 волокон вуглецю, 10-50 906 фази на основі чн зо піровуглецю, 10-50 95 фази, утвореної введенням між шарами вуглецевих волокон порошку аморфного бору з субмікронним розміром часток до процесу ущільнення піровуглецем, 10-35 95 фази карбіду кремнію. іс е) Офіційний бюлетень "Промислова власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних мікросхем", 2008, М 06, 25.03.2008. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і СМ з5 Науки України. со- . и? со ко ко (22) що ко 60 б5
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA200604890A UA82267C2 (uk) | 2006-05-03 | 2006-05-03 | Композитний матеріал на основі вуглець- вуглець для фрикційних елементів |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA200604890A UA82267C2 (uk) | 2006-05-03 | 2006-05-03 | Композитний матеріал на основі вуглець- вуглець для фрикційних елементів |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA82267C2 true UA82267C2 (uk) | 2008-03-25 |
Family
ID=39817498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAA200604890A UA82267C2 (uk) | 2006-05-03 | 2006-05-03 | Композитний матеріал на основі вуглець- вуглець для фрикційних елементів |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA82267C2 (uk) |
-
2006
- 2006-05-03 UA UAA200604890A patent/UA82267C2/uk unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2201542C2 (ru) | Элемент тормозного устройства из композитного материала c/c-sic и способ его изготовления | |
| JP5099006B2 (ja) | ブレーキディスクのための材料 | |
| CN101493126B (zh) | 一种工业制动器用炭/陶制动衬片的制造方法 | |
| Yao et al. | A SiC/ZrB2–SiC/SiC oxidation resistance multilayer coating for carbon/carbon composites | |
| US7501181B2 (en) | Bi-or tri-layer anti-oxidation system for carbon composite brakes | |
| CN108516852B (zh) | 一种碳-碳化硅双元基体碳纤维复合材料、其制备方法及应用 | |
| US7445095B2 (en) | Brake system having a composite-material brake disc | |
| Li et al. | Microstructure and tribological characteristics of needled C/C–SiC brake composites fabricated by simultaneous infiltration of molten Si and Cu | |
| US20130248305A1 (en) | Carbon-ceramic brake disk and method for manufacturing same | |
| JPH0234788A (ja) | 耐火性複合物質及びその製造方法 | |
| US9581211B2 (en) | Friction material and methods of making and using the same | |
| CN108299002A (zh) | 一种带有碳化硅摩擦功能层的C/C-SiC通风刹车盘的制备工艺 | |
| Xiao et al. | Microstructure and tribological properties of 3D needle-punched C/C–SiC brake composites | |
| Kchaou | Investigation on tribological and corrosion characteristics of oxide-coated steel and mild steel fiber-based brake friction composites | |
| Stalin et al. | Processing of Cf/SiC composites by hot pressing using polymer binders followed by polymer impregnation and pyrolysis | |
| WO2003080540A2 (en) | Si-melt-infiltrated pitch-polyacrylonitril (pan) preforms | |
| Deng et al. | Oxidation behaviour of C/C–SiC brake discs tested on full-scale bench rig | |
| US8383197B2 (en) | Titanium carbide or tungsten carbide with combustion synthesis to block porosity in C-C brake discs for antioxidation protection | |
| JP5027253B2 (ja) | ブレーキディスクおよびクラッチディスクの改良またはそれに関連する改良 | |
| Li et al. | Oxidation resistance of a gradient self-healing coating for carbon/carbon composites | |
| He et al. | Microstructure and oxidation resistance of SiC–MoSi2 multi-phase coating for SiC coated C/C composites | |
| WO2014146926A1 (en) | Carbon fibre reinforced brake discs | |
| Li et al. | Preparation and properties of C/C-SiC brake composites fabricated by warm compacted-in situ reaction | |
| JPS63210065A (ja) | 炭素・炭素繊維複合材料 | |
| JP2010516617A (ja) | ブレーキディスクおよびクラッチディスクの改良またはそれに関連する改良 |