航空刹车用CC复合材料坯体结构的研究
能和热导率进行测试，并利用金相显微镜对其坯体结构进行观察分析，在此基础上，自制了一种针刺整体毡，进行CVD增密，并与炭布叠层坯体的结果对比。结果表明：国外航空刹车用C/C材料的层间剪切强度和垂直方向热导率比较高，坯体趋向于使用针刺毡；针刺整体毡由无纬布和网胎交替叠层，经针刺而成，这种结构具有孔隙分布均匀、气体扩散通道多、Z向纤维含量高的特点，为CVD增密创造了良好条件；自制针刺整体毡坯体经700hCVD增密，小样密度可达1. 81g/on3，大样密度达1.75g/cm3，且能继续增密，与炭布叠层坯体相比，采用针刺整体毡可显著缩短CVD周期。
①基金项目国家重点工业性试验项目（计高技。而如何快速有效地制备出高性能的C/C复合材料将是影响其广泛应用的关键问题之一。
制备航空刹车用C/C复合材料的复合工艺主要有化学气相沉积（CVD）、树脂浸渍炭化、浙青浸渍炭化及混合工艺（CVD+树脂浸渍炭化、CVD+浙青浸渍炭化）等，且各有特色。
本文通过对国外几种C/C复合材料刹车盘样品的结构和性能进行观察和分析，制备了针刺整体毡，并进一步做了CVD增密试验，以探索缩短CVD周期、降低成本、提高航空刹车用C/C复合材料性能的有效途径。
1国外C/C刹车盘样品的结构和性能层间剪切强度和垂直方向导热对C/C刹车盘的综合性能影响很大，表1是国外现役航空刹车用c/c复合材料的部分性能。表中V/为平行于摩擦面方向的热导率，入为垂直于摩擦面方向的热导率。
表1国外航空刹车C/C复合材料部分性能测试结果样品代号层间剪切强度/MPa入法国英国俄罗斯美国由表1中的数据可以看出，国外c/c复合材料的层间剪切强度都比较高（BFG除外）垂直方向的导热性能也好。为进一步了解国外几大公司产品的坯体结构，对其微观结构进行了分析研究，观察结果归纳于表2垂直方向（向）纤维含量对层间剪切强度和垂直方向导热都有影响很大，但至今还没有描述Z向纤维含量的方法。比较表1的数据和表2的结果发现，在基体一致的条件下（A300、DBH的基体炭均以粗糙层cVD炭为主，如所示）平行方向热导率较大时，VW//值的大小与Z向纤维含量高低有对应关系，因而可用WV/值来粗略估测坯体的Z向纤维含量。
表2国外C/C刹车材料的坯体结构及特点样品坯体结构结构特点针刺整体毡针刺纤维束相对平直，一些针刺路径重合，造成穿刺；针刺密度高，垂直方向纤维数量多；水平方向层（布层）纤维严重挂断；层与层之间有夹缝形间隙针刺薄毡叠层针刺薄毡平行叠层，针刺密度不高，水平方向纤维损伤小；网胎纤维分散效果好，基本上是纤维单丝搭接，形成小而均匀分布的孔隙；布层比毡层薄u炭布叠层炭布为丝束搭接，叠层时形成底小口大的“瓶颈‘形孔隙，增密时易封口，从而导致产品中存在大量大孔隙；由于垂直方向基本上无纤维，布层间结合力弱，容易出现分层现象。
FMM炭布+乱短纤维在炭布层间引入相当高含量的乱短纤维，使垂直方向的纤维数量增加；由于短纤维多，基本上没有克服乱短纤维坯体寿命短、性能差的缺点较好，采用的NOVOLTEX坯体（针刺毡）各向同性得到改善，垂直方向导热和层间剪切强度得到提高，空客系列型号飞机都使用MessierBugatti公司的产品（如A300）英国的Dunlop公司生产c/c复合材料刹车盘时也采用针刺毡，产品综合性能好；而以Bendix公司为代表生产的采用乱短纤维模压坯体的产品在实际使用时密度低，性能差，寿命短。由于炭布叠层制成的产品密度难以提高，且易出现分层，垂直方向热导率低，c/c刹车材料综合性能差，美国的BFGoodrich公司引进法国Messie「Bugatti公司的坯体技术，并且在进一步改进工艺（国内较好的）进行比较，结果如表3所示。
表3不同结构坯体CVD增密结果坯体类型样品大小CVD时间密度/（gDcm 3）备注针刺整体毡大样可以继续增密小样可以继续增密炭布叠层大样可以继续增密小样可以继续增密结果表明：与炭布叠层坯体相比，采用针刺整体毡，CVD周期明显缩短。这主要是因为炭布叠层时形成的“瓶颈”形孔隙在CVD增密时易产生“瓶颈”效应，使炭源气体分子无法进入“瓶颈”内部，因而增密效率不高；而针刺整体毡是一种孔隙分布较均匀、气体扩散通道多的结构，即使CVD过程中有一部分扩散通道被±者，也还有很多通道有效，因而有利于快速增密。由此可见，制备结构合理的针刺毡体是缩短CVD周期，降低生产成本、提高C/C刹车材料性能的一条有效途径。
3结论通过对国外航空刹车用C/C材料的部分性能测试和结构的观察，A300、Dunbp、FMM样品的层间剪切强度和垂直方向热导率都比较高，除了改进工艺外，主要通过制备结构合理的坯体，增加Z向纤维含量来获得这些优良性能；采用针刺成为一种趋势；针刺毡是利用无纺布技术由无纬布和短纤维网胎来交替叠层再经带倒钩的针针刺而成，由于其特殊结构和制备方法，针刺毡具有孔隙分布均匀、气体扩散通道多、Z向纤维含量高的特点，为增密创造了良好条件；采用自制针刺整体毡坯体CVD增密时，周期可大大缩短，从而可以降低C/C刹车材料成本。
