Inländische Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundwerkstoffe
Die chinesische Forschung und Entwicklung von Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundwerkstoffen begann Ende der 1970er Jahre, nachdem sie jahrzehntelang reiche Ergebnisse erzielt hatte, um mit den entwickelten Ländern Schritt zu halten. Derzeit bestehen die Bremsscheiben des C919 aus Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundwerkstoffen, die in China hergestellt werden. Der Zulieferer Boyun Xinai liefert auch Bremsscheiben für Flugzeuge vom Typ Boeing 757 und Airbus 320.
Da die Bremsscheibe zu den Verbrauchsmaterialien gehört, müssen etwa ein- bis zweitausend Starts und Landungen ersetzt werden, die Kosten für die Verwendung importierter Bremsscheiben sind höher. Angetrieben von der Marktnachfrage haben heimische Materialhersteller damit begonnen, Carbon-Bremsscheiben für zivile Flugzeuge zu entwickeln.
Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundbeschichtungen stehen im Mittelpunkt der Forschung im In- und Ausland. Da Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundwerkstoffe bei etwa 370 Grad zu oxidieren beginnen, nehmen die Materialeigenschaften ab. Daher ist es notwendig, eine Antioxidationsbeschichtung auf der Oberfläche vorzubereiten, wenn sie in einer aeroben Umgebung verwendet wird. Zusätzlich zu einer guten Oxidationsbeständigkeit und Ablationsbeständigkeit sollte die Beschichtung eine gute chemische und physikalische Kompatibilität und einen ähnlichen Ausdehnungskoeffizienten mit Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundstoffen aufweisen.
Die reibungsfreie Oberfläche der C919-Bremsscheibe ist mit Bor und Phosphor beschichtet, was die Diffusion von Sauerstoff in das Material effektiv verzögern und die Lebensdauer des Materials in Arbeitsumgebungen mit hohen Temperaturen verlängern kann. Während eine typische Bremsscheibe möglicherweise nach mehr als 1,000 Starts und Landungen ausgetauscht werden muss, hat sich die Bremsscheibe des C919 in Ermüdungstests für 2,000 Starts und Landungen bewährt.
Neben der Beschichtung haben auch die Vorfertigungs- und Verdichtungsprozesse von Kohlenstofffasern einen wichtigen Einfluss auf die Eigenschaften von Kohlenstoff/Kohlenstoff-Verbundwerkstoffen. Im Ausland wird üblicherweise voroxidierter Draht verwendet, um vorgefertigte Kohlefasern zu flechten, was die Vorteile einer guten Faserflexibilität, einer einfachen Formbarkeit, aber einer geringen Festigkeit aufweist. Die C919-Bremsscheiben verwenden organische Fasern, die in Kohlenstofffaser-Vorformlinge eingewebt sind, die schwieriger zu weben sind, aber die resultierenden Vorformlinge sind viel stärker. Gleichzeitig wurden chemische Dampfdurchdringung und Flüssigkeitsimprägnierung verwendet, um die Dichte des Materials zu erhöhen, und der hochenergetische Bremsreibungskoeffizient des Materials wurde stark erhöht.
