專利名稱：：大型飛機(jī)用粉末冶金航空剎車材料及制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于大型飛機(jī)的粉末冶金航空剎車材料及其制備工藝，具體說是一種新型銅基粉末冶金航空剎車材料。
背景技術(shù)：
：剎車副是飛機(jī)剎車裝置中的易耗件，每年約需更換34次。粉末冶金航空剎車材料是大型民用飛機(jī)和軍用飛機(jī)剎車副中的關(guān)鍵材料之一，利用剎車材料與對偶材料的摩擦力使飛機(jī)的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎推渌问降哪芰浚l(fā)到空氣中，從而使制動裝置達(dá)到制動的效果。波音737系列飛機(jī)是國內(nèi)目前及今后相當(dāng)長時間內(nèi)重要的新一代大型干線飛機(jī)，國內(nèi)各大航空公司相繼訂購了大量波音737系列飛機(jī)，所需的剎車副全部依賴進(jìn)口。目前使用的國產(chǎn)粉末冶金航空剎車材料應(yīng)用到新型飛機(jī)上存在制動力不足、可靠性差和使用壽命短等技術(shù)缺陷。本發(fā)明通過材料設(shè)計、制造工藝研究、地面慣性臺對比驗(yàn)證試驗(yàn)和飛行驗(yàn)證試驗(yàn)及實(shí)際使用等方面的研究工作和驗(yàn)證工作，獲得了一種高性能長壽命的新型粉末冶金航空制動剎車材料及其制備工藝。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是獲得一種符合大型飛機(jī)使用的長壽命航空剎車材料的配方及其制備工藝。本發(fā)明剎車材料的成分質(zhì)量百分比為鐵818%、石墨816%、海砂4亂錫15%、鎳13%、SiC15%、A1.A15%、二硫化鉬15%、銅5075%。剎車材料制造工藝如下制備剎車材料混合料根據(jù)混合料的總質(zhì)量和具體成分配比稱取各種粉末，混合均勻后摻入航空煤油，混合均勻。制取粉末壓坯將混合料倒入壓模的模腔內(nèi)，經(jīng)壓制過程，制得壓坯，壓制壓力350450Mpa。支撐鋼碗準(zhǔn)備鋼碗是用來支撐剎車材料，采用45號鋼板加工。加工后電鍍鎳/銅，電鍍層厚度1()20um。粉末壓坯的加壓燒結(jié)粉末壓坯放置于鋼碗內(nèi)，平放在專用石墨板上，移入燒結(jié)爐中進(jìn)行加壓燒結(jié)。加壓燒結(jié)工藝如下升溫24小時，保溫23小時，保溫溫度950102(TC，保溫壓力1.53.0Mpa，氫氣等還原性氣氛保護(hù)燒結(jié)。經(jīng)機(jī)械強(qiáng)度、摩擦磨損等性能檢測合格后，在特種磨床上加工至產(chǎn)品要求的尺寸。本發(fā)明獲得的剎車材料主要物理機(jī)械性能及典型金相組織見表1。表1剎車材料主要物理機(jī)械性能<table>complextableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>2)在材料設(shè)計方面，采用了鐵/鎢/鎳等作為合金組元的銅基粉末冶金剎車材料，獲得了新的剎車材料基體；3)修正了鐵在銅基粉末冶金航空剎車材料中作為摩擦組元的觀點(diǎn)，研究了鐵作為基體強(qiáng)化組元的機(jī)理；4)采用梯度升溫和分階段加壓的加壓燒結(jié)工藝，保證剎車材料的致密化和材料各組元反應(yīng)充分；5)使用壽命長；所獲得的新型剎車材料及其組成的航空剎車副，在熱溫度場、摩擦磨損性能、系統(tǒng)協(xié)調(diào)性及使用壽命等方面，達(dá)到或超過進(jìn)口剎車副，達(dá)到國際先進(jìn)水平，剎車副滿足波音737系列大型飛機(jī)的制動要求。圖1為本發(fā)明典型金相組織。剎車材料的典型金相組織基體為銅錫a—固溶體組織，灰色長條為石墨，白色塊狀物為海砂，均勻分布的黑色點(diǎn)狀物為鐵及鐵合金。具體實(shí)施例方式實(shí)施例1:波音737-700型飛機(jī)國產(chǎn)剎車副剎車材料組元為13%鐵、12%石墨、6%海砂、1%錫、2%鎳、4%碳化硅、4%氧化鋁、4%二硫化鉬、54%銅。制造工藝如下各組分按配比混合均勻后摻入航空煤油并采用V型混料器混合均勻；混合料以壓制壓力500MPa成形粉末壓坯；采用厚度l..5隨的45號鋼板加工成鋼碗，鍍啞鎳，鍍層厚度1020nm;壓坯加壓燒結(jié)工藝如下升溫2小時，升溫初階段加壓l.OMPa，70(TC后加壓1.5MPa。保溫溫度98(TC，保溫壓力2.0MPa，保溫3小時，通氫氣保護(hù)。對采用新型粉末冶金剎車材料制造的波音737-700型飛機(jī)國產(chǎn)剎車副進(jìn)行了與進(jìn)口剎車副的動態(tài)模擬對比試驗(yàn)、飛行對比試驗(yàn)及實(shí)際應(yīng)用對比。試驗(yàn)結(jié)果表明，國產(chǎn)剎車副的各項(xiàng)性能均符合波音737-700型飛機(jī)制動要求。在正常著陸，超載、熱熔塞與RT0的摩擦特性、熱庫溫度場及剎車系統(tǒng)協(xié)調(diào)性和峰值力矩等方面國產(chǎn)剎車副優(yōu)于進(jìn)口剎車副，總體性能與進(jìn)口剎車副性能相當(dāng)。國產(chǎn)剎車副航線使用情況正常，剎車性能良好，使用性能和起落次數(shù)與進(jìn)口剎車副相當(dāng)，使用壽命最大達(dá)到1800起落。摩擦磨損性能轉(zhuǎn)速r^7500rpm，慣量J=2.5kg.cm.s2，剎車壓力P二O.8MPa;平均摩擦系數(shù)u二O.200.28;實(shí)施例2:波音737-800型飛機(jī)國產(chǎn)剎車副剎車材料組元為15%鐵、10%石墨、9%海砂、1%錫、1%鎳、2%碳化硅、2%氧化鋁、4%二硫化鉬、57%銅。制造工藝如下各組分按配比混合均勻后摻入航空煤油并采用V型混料器混合均勻；混合料以壓制壓力500Mpa成形粉末壓坯；采用厚度1.5mm的45號鋼板加工成鋼碗，鍍啞鎳，鍍層厚度1020um;壓坯加壓燒結(jié)工藝如下升溫3小時，升溫初階段加壓1.0MPa，700。C后加壓2.0MPa。保溫溫度1000。C，保溫壓力2.5MPa，保溫3小時，通氫氣保護(hù)。摩擦磨損性能轉(zhuǎn)速n二7500rpm，慣量J二2.5kg.cm.s2，剎車壓力P=0.8MPa，剎車10次；平均摩擦系數(shù)U=0.200.28對釆用新型粉末冶金剎車材料制造的波音737-800型飛機(jī)國產(chǎn)剎車副進(jìn)行了與進(jìn)口剎車副的動態(tài)模擬對比試驗(yàn)、飛行對比試驗(yàn)及實(shí)際應(yīng)用對比。試驗(yàn)結(jié)果表明，國產(chǎn)剎車副的各項(xiàng)性能均符合波音737-800型飛機(jī)制動要求。在正常著陸與RTO的摩擦特性、熱庫溫度場及剎車系統(tǒng)協(xié)調(diào)性等方面國產(chǎn)剎車副優(yōu)于進(jìn)口剎車副，總體性能與進(jìn)口剎車副性能相當(dāng)。國產(chǎn)剎車副航線使用情況正常，剎車性能良好，使用性能和起落次數(shù)與進(jìn)口剎車副相當(dāng)，使用壽命最大達(dá)到1000起落。實(shí)施例3:波音737-500型飛機(jī)國產(chǎn)剎車副剎車材料組元為8%鐵、8%石墨、4%海砂、1%錫、1%鎳、2%碳化硅、2%氧化鋁、2%二硫化鉬、72%銅。制造工藝如下-各組分按配比混合均勻后摻入航空煤油并釆用V型混料器混合均勻；混合料以壓制壓力400MPa成形粉末壓坯；采用厚度1.5mm的45號鋼板加工成鋼碗，鍍啞鎳，鍍層厚度1020um;壓坯加壓燒結(jié)工藝如下升溫3小時，升溫初階段加壓1.0MPa，50(TC后加壓1.5MPa。保溫溫度102(TC，保溫壓力2.0MPa，保溫3小時，通氫氣保護(hù)。摩擦磨損性能轉(zhuǎn)速n二6500rpm，慣量J二2.5Kg.cm.s2，剎車壓力P=0.8MPa，剎車10次；平均摩擦系數(shù)u二O.250.30對采用新型粉末冶金剎車材料制造的波音737-500型飛機(jī)國產(chǎn)剎車副進(jìn)行了與進(jìn)口剎車副的動態(tài)模擬對比試驗(yàn)、飛行對比試驗(yàn)及實(shí)際應(yīng)用對比。試驗(yàn)結(jié)果表明，國產(chǎn)剎車副的各項(xiàng)性能均符合波音737-500型飛機(jī)制動要求。國產(chǎn)剎車副航線使用情況正常，剎車性能良好，使用性能和起落次數(shù)與進(jìn)口剎車副相當(dāng)，使用壽命最大達(dá)到900起落。權(quán)利要求1.一種大型飛機(jī)用粉末冶金航空剎車材料，其特征在于組成剎車材料的各成分按質(zhì)量百分比計為鐵8～18％、石墨8～16％、海砂4～10％、錫1～5％、鎳1～3％、SiC1～5％、Al2O31～5％、二硫化鉬1～5％、銅50～75％。2.如權(quán)利要求1所述的剎車材料，其特征在于各材料成分按質(zhì)量百分比計為13%鐵、12%石墨、6%海砂、1%錫、2%鎳、4%碳化硅、4%氧化鋁、4%二硫化鉬、54%銅。3.如權(quán)利要求1所述的剎車材料，其特征在于各材料成分按質(zhì)量百分比計為15%鐵、10%石墨、9%海砂、1%錫、1%鎳、2%碳化硅、2%氧化鋁、4%二硫化鉬、57%銅。4.如權(quán)利要求1所述的剎車材料，其特征在于各材料成分按質(zhì)量百分比計為8%鐵、8%石墨、4%海砂、1%錫、1%鎳、2%碳化硅、2%氧化鋁、2%二硫化鉬、72%銅5.—種如權(quán)利要求1所述的航空剎車材料的制造工藝，其特征在于根據(jù)混合料的總質(zhì)量和具體成分配比稱取各種粉末，混合均勻后摻入航空煤油，再混合均勻，按以下步驟完成1)制取粉末壓坯將混合料倒入壓模的模腔內(nèi)，經(jīng)壓制過程，制得壓坯，壓制壓力35()450Mpa;2)支撐鋼碗準(zhǔn)備鋼碗是用來支撐剎車材料，加工后電鍍鎳/銅，電鍍層厚度1020um;3)粉末壓坯的加壓燒結(jié)粉末壓坯放置于鋼碗內(nèi)，平放在專用石墨板上，移入燒結(jié)爐中進(jìn)行加壓燒結(jié)，加壓燒結(jié)工藝如下升溫24小時，保溫23小吋，保溫溫度9501020。C，保溫壓力1.53.0Mpa，氫氣等還原性氣氛保護(hù)燒結(jié)，經(jīng)機(jī)械強(qiáng)度、摩擦磨損性能檢測合格后，加工至產(chǎn)品要求的尺寸。全文摘要一種大型飛機(jī)用粉末冶金航空剎車材料，組成剎車材料的各成分按質(zhì)量百分比計為鐵8～18％、石墨8～16％、海砂4～10％、錫1～5％、鎳1～3％、SiC+Al₂O₃1～10％、二硫化鉬1～5％、銅50～75％?；旌暇鶆蚝髶饺牒娇彰河停訅簾Y(jié)工藝如下升溫2～4小時，保溫2～3小時，保溫溫度950～1020℃，保溫壓力1.5～3.0MPa，氫氣氣氛保護(hù)燒結(jié)。平均摩擦系數(shù)μ＝0.20～0.30，磨損性能、系統(tǒng)協(xié)調(diào)性及使用壽命等方面，達(dá)到或超過進(jìn)口剎車副的性能指標(biāo)。文檔編號C22C45/00GK101195898SQ200610136830公開日2008年6月11日申請日期2006年12月8日優(yōu)先權(quán)日2006年12月8日發(fā)明者馮志榮,姚萍屏,張紅波,易茂中,琳汪,翔熊,白燕麟,黃伯云申請人:中南大學(xué);湖南博云新材料股份有限公司