Claims (30)
1. Элемент тормозного устройства по меньшей мере с одной рабочей поверхностью трения и изготовленный из композитного материала, включающего в свой состав основу из волокон углерода и матрицу по меньшей мере с одной фазой углерода и фазой из карбида кремния, отличающийся тем, что по меньшей мере вблизи этой рабочей поверхности или вблизи каждой рабочей поверхности трения матрица включает в себя первую фазу, расположенную вблизи усиливающих волокон, содержащую пироуглерод, полученный путем химического осаждения из газовой фазы, вторую жаропрочную фазу, полученную по меньшей мере частично за счет пиролиза материала-предшественника в жидком состоянии, и фазу карбида кремния.1. The element of the brake device with at least one working surface of friction and made of a composite material comprising a base of carbon fibers and a matrix of at least one carbon phase and a phase of silicon carbide, characterized in that at least close of this working surface or near each working surface of friction, the matrix includes a first phase located near the reinforcing fibers, containing pyrocarbon obtained by chemical vapor deposition, a second heat the reflux phase, obtained at least in part by pyrolysis of the precursor material in a liquid state, and the phase of silicon carbide.
2. Элемент тормозного устройства по п.1, отличающийся тем, что вблизи рабочей поверхности или рабочих поверхностей трения композитный материал содержит по объему 15 - 35% волокон углерода, 10 - 55% первой фазы матрицы, содержащей пироуглерод, полученный путем химического осаждения из газовой фазы, 2 - 30% второй фазы матрицы жаропрочного материала, получаемой по меньшей мере частично из жидкого предшественника и 10 - 35% карбида кремния. 2. The brake device element according to claim 1, characterized in that near the working surface or working surfaces of friction, the composite material contains 15–35% carbon fibers, 10–55% of the first phase of the matrix containing pyrocarbon obtained by chemical deposition from gas phase, 2-30% of the second phase of the matrix of heat-resistant material obtained at least partially from the liquid precursor and 10 to 35% of silicon carbide.
3. Элемент тормозного устройства по п.1 или 2, отличающийся тем, что первая фаза матрицы включает в себя по меньшей мере один слой из материала, защищающего от окисления. 3. The element of the brake device according to claim 1 or 2, characterized in that the first phase of the matrix includes at least one layer of material that protects against oxidation.
4. Элемент тормозного устройства по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что вторая жаропрочная фаза состоит из углерода. 4. The element of the brake device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the second heat-resistant phase consists of carbon.
5. Элемент тормозного устройства по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что вторая жаропрочная фаза состоит из керамического материала. 5. The element of the brake device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the second heat-resistant phase consists of a ceramic material.
6. Элемент тормозного устройства по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что в матрице присутствует фаза из карбида кремния, распространяющаяся на ограниченную глубину, начиная от рабочей или каждых рабочих поверхностей трения. 6. The element of the brake device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the matrix contains a phase of silicon carbide, extending to a limited depth, starting from the working or each working friction surfaces.
7. Тормозной диск, содержащий сердцевину и по меньшей мере одну часть, подвергаемую износу с поверхностью трения, отличающийся тем, что он выполнен согласно любому из пп.1 - 6. 7. A brake disk containing a core and at least one part subjected to wear with a friction surface, characterized in that it is made according to any one of claims 1 to 6.
8. Тормозной диск по п.7, отличающийся тем, что его сердцевина по меньшей мере частично выполнена из композитного материала, в котором в состав матрицы не включена фаза карбида кремния. 8. The brake disc according to claim 7, characterized in that its core is at least partially made of composite material, in which the silicon carbide phase is not included in the matrix.
9. Дисковый тормоз для железнодорожных вагонов, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере один диск по п.7 или 8. 9. Disk brake for railway cars, characterized in that it contains at least one disk according to claim 7 or 8.
10. Дисковый тормоз для легкового автомобиля, спортивного автомобиля, автомобиля, используемого для работы в хозяйстве или промышленности, отличающийся тем, что содержит диск по п.7 или 8. 10. A disc brake for a passenger car, sports car, automobile used for work in an economy or industry, characterized in that it contains a disc according to claim 7 or 8.
11. Способ изготовления элемента тормозного устройства из композитного материала по меньшей мере с одной рабочей поверхностью трения, включающий в себя изготовление заготовки из волокон углерода, обладающей развитой системой пор, ее уплотнение матрицей, состоящей по меньшей мере из одной фазы углерода и одной фазы карбида кремния, отличающийся тем, что уплотнение заготовки включает в себя первый этап химического осаждения из газовой фазы для заполнения от 10% до 55% объема пор первой фазой матрицы из пироуглерода, покрывающего полностью волокна углерода, второй этап уплотнения за счет смачивания частично уплотненной заготовки в смеси, содержащей предшественник жаропрочного материала в жидком состоянии, и преобразование этого предшественника путем термообработки, и третий этап формирования фазы матрицы из карбида кремния по меньшей мере вблизи одной рабочей или каждой рабочей поверхности. 11. A method of manufacturing an element of the braking device from a composite material with at least one friction working surface, which includes the manufacture of a carbon fiber preform having a developed pore system, its compaction with a matrix consisting of at least one carbon phase and one silicon carbide phase characterized in that the preform sealing includes the first stage of chemical vapor deposition to fill from 10% to 55% of the pore volume with the first phase of the pyrocarbon matrix, which completely covers carbon window, the second stage seal due to wetting partially densified preform in a mixture containing a precursor of heat-resistant material in the liquid state, and transforming the precursor by heat treatment, and a third step of forming a matrix phase of silicon carbide of at least near one working or each working surface.
12. Способ по п.11, отличающийся тем, что изготавливают заготовку, имеющую объемный коэффициент заполнения волокнами 15 - 35%. 12. The method according to claim 11, characterized in that the manufacture of a preform having a volumetric coefficient of filling with fibers of 15 to 35%.
13. Способ по п.11 или 12, отличающийся тем, что в заготовку до проведения первого этапа уплотнения вводят твердотельный жаропрочный наполнитель. 13. The method according to claim 11 or 12, characterized in that a solid-state heat-resistant filler is introduced into the workpiece before the first stage of compaction.
14. Способ по любому из пп.11 - 13, отличающийся тем, что на первом этапе уплотнения за счет химического осаждения из газовой фазы формируют первую фазу матрицы из пироуглерода и по меньшей мере один слой материала, защищающего от окисления. 14. The method according to any one of paragraphs.11 to 13, characterized in that in the first stage of compaction due to chemical vapor deposition form the first phase of the matrix of pyrocarbon and at least one layer of material that protects against oxidation.
15. Способ по любому из пп.11 - 14, отличающийся тем, что на втором этапе уплотнения заполняют 4 - 40% по объему заготовки жаропрочным материалом, получаемым из жидкой фазы. 15. The method according to any one of claims 11 to 14, characterized in that in the second stage of the seal 4 to 40% by volume of the billet is filled with heat-resistant material obtained from the liquid phase.
16. Способ по любому из пп.11 - 15, отличающийся тем, что второй этап уплотнения включает в себя смачивание уже частично уплотненной заготовки в смеси, включающей в себя предшественник в жидком состоянии и содержащий по меньшей мере одно из соединений, выбранных из ряда смол или дегтей, образующих в результате пиролиза осадок углерода и смолы, образующие в результате пиролиза осадок керамики. 16. The method according to any one of paragraphs.11 to 15, characterized in that the second stage of compaction includes wetting the already partially densified preform in a mixture comprising a precursor in a liquid state and containing at least one of compounds selected from a number of resins or tar, forming a carbon precipitate as a result of pyrolysis and resins forming a ceramic precipitate as a result of pyrolysis.
17. Способ по п.16, отличающийся тем, что в состав для смачивания входит также твердотельный наполнитель в виде суспензии из порошка углерода, керамики, а также вещество, защищающее от окисления. 17. The method according to clause 16, characterized in that the composition for wetting also includes a solid-state filler in the form of a suspension of carbon powder, ceramics, as well as a substance that protects against oxidation.
18. Способ по любому из пп.11 - 17, отличающийся тем, что после второго этапа уплотнения и перед третьим этапом проводят термообработку при температуре от 1800oC до 2850oC.18. The method according to any one of paragraphs.11 to 17, characterized in that after the second stage of compaction and before the third stage, heat treatment is carried out at a temperature of from 1800 o C to 2850 o C.
19. Способ по любому из пп.11 - 18, отличающийся тем, что проводят третий этап уплотнения для заполнения 5 - 35% заготовки по объему карбидом кремния по меньшей мере в зонах около рабочей поверхности трения или около каждой рабочей поверхности. 19. The method according to any one of paragraphs.11 to 18, characterized in that the third stage of compaction is carried out to fill 5 to 35% of the workpiece by volume with silicon carbide, at least in areas near the working friction surface or near each working surface.
20. Способ по любому из пп.11 - 19, отличающийся тем, что третий этап уплотнения проводят так, чтобы довести остаточный объем пор в уже уплотненной заготовке до величины менее 10% по объему по меньшей мере вблизи рабочей поверхности трения или около каждой рабочей поверхности. 20. The method according to any one of paragraphs.11 to 19, characterized in that the third stage of compaction is carried out so as to bring the residual pore volume in the already densified preform to a value of less than 10% by volume at least near the working surface of the friction or near each working surface .
21. Способ по любому из пп.11 - 20, отличающийся тем, что третий этап формирования фазы матрицы из карбида кремния включает силицирование путем введения кремния в расплавленном состоянии и его реакцию с углеродом, входящим в состав по меньшей мере одной из первых двух фаз матрицы. 21. The method according to any one of paragraphs.11 to 20, characterized in that the third stage of forming the matrix phase of silicon carbide includes siliconization by introducing silicon in the molten state and its reaction with carbon, which is part of at least one of the first two phases of the matrix .
22. Способ по п.21, отличающийся тем, что силицирование проводят сразу для нескольких уплотненных заготовок, располагая их поочередно с источниками кремния, содержащих главную фазу на основе кремния и вспомогательную фазу для формирования структуры, предназначенной для удерживания расплавленного кремния и обеспечения его подачи, причем указанные операции выполняют при нагреве свыше температуры плавления кремния так, что расплавленный кремний из каждого источника способен проникать в прилегающую уплотненную заготовку или каждую из соседних уплотненных заготовок. 22. The method according to item 21, wherein the siliconization is carried out immediately for several compacted blanks, placing them in turn with silicon sources containing the main phase based on silicon and an auxiliary phase to form a structure designed to hold molten silicon and ensure its supply, moreover, these operations are performed when heated above the melting temperature of silicon so that molten silicon from each source is able to penetrate into the adjacent sealed billet or each of days of compacted blanks.
23. Способ по п.22, отличающийся тем, что в источниках кремния используют в качестве главной фазы порошкообразный кремний. 23. The method according to item 22, wherein the silicon sources use powdered silicon as the main phase.
24. Способ по п.22 или 23, отличающийся тем, что в источниках кремния в качестве вспомогательной фазы используют трехмерную структуру, охватывающую весь источник кремния. 24. The method according to p. 22 or 23, characterized in that in the sources of silicon as an auxiliary phase using a three-dimensional structure, covering the entire source of silicon.
25. Способ по п.24, отличающийся тем, что в качестве трехмерной структуры выбирают жесткий материал с ячейками, решетки из волокон и нежесткий материал с ячейками. 25. The method according to p. 24, characterized in that as a three-dimensional structure choose a rigid material with cells, lattices of fibers and non-rigid material with cells.
26. Способ по любому из пп.21 - 25, отличающийся тем, что количество кремния, вводимое в уплотненную заготовку через рабочую поверхность трения или каждую рабочую поверхность, зависит от заданной глубины проникновения при силицировании, чтобы сформировать фазу матрицы из карбида кремния на ограниченной глубине, начиная от уровня рабочей поверхности трения или каждой рабочей поверхности. 26. The method according to any one of paragraphs.21 to 25, characterized in that the amount of silicon introduced into the sealed billet through the working surface of the friction or each working surface depends on the specified depth of penetration during siliconization to form the phase of the matrix of silicon carbide at a limited depth starting from the level of the working surface of friction or each working surface.
27. Способ по любому из пп.11 - 20, отличающийся тем, что третий этап формирования фазы матрицы из карбида кремния выполняют путем химического осаждения из газовой фазы. 27. The method according to any one of paragraphs.11 to 20, characterized in that the third stage of the formation of the matrix phase of silicon carbide is performed by chemical vapor deposition.
28. Способ по любому из пп.11 - 20, отличающийся тем, что третий этап формирования фазы матрицы из карбида кремния выполняют путем силицирования за счет подачи при высокой температуре газа, содержащего кремний. 28. The method according to any of paragraphs.11 to 20, characterized in that the third stage of the formation of the matrix phase of silicon carbide is carried out by silicification due to the supply at high temperature of a gas containing silicon.
29. Способ по любому из пп.11 - 20, отличающийся тем, что третий этап формирования третьей фазы матрицы из карбида кремния выполняют путем силицирования при введении порошка кремния и с термообработкой. 29. The method according to any one of paragraphs.11 to 20, characterized in that the third stage of formation of the third phase of the matrix of silicon carbide is performed by siliconizing with the introduction of silicon powder and heat treatment.
30. Способ по любому из пп.11 - 20, отличающийся тем, что третий этап формирования третьей фазы из карбида кремния выполняют хотя бы частично путем введения твердотельного наполнителя в виде суспензии порошка карбида кремния в жидкости. 30. The method according to any one of paragraphs.11 to 20, characterized in that the third stage of formation of the third phase of silicon carbide is performed at least partially by introducing a solid-state filler in the form of a suspension of silicon carbide powder in a liquid.