经过几十年的研究,现代工艺生产的碳/碳复合材料已经具备高比强、高比模、耐高温、摩擦磨损性能优异等特点,能够很好地满足航空航天对材料在高温、高速条件下的综合性能要求。因此,碳/碳复合材料已经成为新一代航空航天材料发展的重点方向之一。
刹车盘事关航空安全,有非常高的壁垒,法国赛峰、美国霍尼韦尔等巨头垄断了全球80%以上的飞机刹车盘市场。
以法国航空巨头——赛峰(Safran)公司生产碳刹车盘的过程为例,首先对层层平铺的
碳纤维进行针刺。从1972年起,中航工业西安航空制动科技有限公司(西安制动)在国内率先开展碳刹车材料研究,于1983年成功研制出第一代国产碳刹车盘。目前我国已有多家企业能够生产碳刹车盘,应用于歼10、ARJ21、C919等军民用飞机。
2008 年,由西安制动与西北工业大学联合研制的碳/陶刹车盘实现国际上首次装机应用,并推广到舰载机、歼击机、预警机等多个机型,获2016年国家技术发明二等奖。
目前,C919大型客机刹车盘使用的就是国产碳基复合材料,其供应商同时也为
波音757、空客320等机型提供刹车盘。由于刹车盘属于耗材,大约一两千次起降就必须更换,使用国外进口刹车盘费用较高。在市场需求的拉动下,国内材料厂商纷纷开始研制民机碳刹车盘。
碳复合材料的涂层一直是国内外研究的重点。由于碳/碳复合材料在370度左右开始氧化,材料性能下降,因此,其在有氧环境下使用,必须在表面制备抗氧化涂层。涂层除了要有良好的抗氧化性和抗烧蚀性外,还要与碳/碳复合材料具有较好的化学物理相容性和相近的膨胀系数。