低温模压法制备的C/C-SiC复合材料的摩擦磨损性能

为深入了解低成本法制备的C/C-SiC复合材料的摩擦磨损规律,以短炭纤维、Si粉、炭粉和粘结剂为原料,通过均匀混合、模压成形、1 600℃反应烧结制备了C/C-SiC复合材料,研究了孔隙度、SiC含量及环境湿度对该复合材料摩擦磨损性能的影响,并用光学显微镜及X射线衍射仪对磨屑进行观测分析,对不同状况下的摩擦磨损机理进行研究。结果表明:C/C-SiC复合材料的致密度决定其磨损方式;SiC在摩擦过程中作为硬质支撑点,其含量对摩擦系数及其稳定性具有关键性影响;湿态时的摩擦系数与线磨损均略有下降,但仍能保持其良好的摩擦磨损性能。     

热解炭结构对C/C复合材料摩擦磨损性能的影响

以炭纤维整体毡为预制体,采用热梯度化学气相渗透(CVI)工艺制备了2种不同结构基体炭的C/C复合材料,即粗糙层结构材料与光滑层结构材料。研究了2种不同结构基体炭的C/C复合材料在沉积态和热处理态的显微结构、热物理性能及摩擦磨损性能。研究结果表明,在沉积态,2种结构材料都产生严重的氧化磨损,提高材料的石墨化度可显著降低材料的氧化磨损;不管是在沉积态还是在热处理态,RL结构材料的刹车性能曲线都明显优于SL结构材料的刹车性能曲线,这表明热解炭的微观结构不同是造成C/C复合材料摩擦性能差异的根本原因。     

树脂浸渍补充增密对C/C复合材料摩擦磨损性能的影响

将CVD预增密至不同初始密度的C／C复合材料进行树脂浸渍／炭化补充增密至1.85g/cm^3，热处理后进行热物理性能的检测和不同刹车压力的摩擦磨损试验。结果表明，树脂浸渍／炭化是一种行之有效的快速致密化手段，所得制品的可石墨化性较好，导热性能也满足国外同类产品的要求；摩擦磨损试验和扫描电镜（SEM）观察结果表明，低一压力下形成的磨屑粒度明显大于高压下的磨屑，因而低压下的摩擦数高于高刹车压力下的摩擦系数。低压下的树脂炭对摩擦磨损的影响相对较大。     

C/C复合材料在CD15W-40机油润滑状态下的摩擦性能

以炭纤维无维布与网胎叠层针刺而成的整体毡为预制体,采用化学气相渗透法制备C/C复合材料,利用MM-1000型惯性试验台研究该材料在干态和CD 15W-40柴油机油润滑状态下的室温摩擦磨损性能,并采用扫描电镜(SEM)、偏光显微镜以及三维显微镜观察分析该材料的结构形貌、摩擦表面形貌和磨屑形貌.结果表明:C/C复合材料在干...     

干湿态下制动载荷对粉末冶金闸片材料摩擦学性能的影响北大核心

采用粉末冶金技术制备了一种高速列车用铜基闸片材料,研究了干湿环境下制动载荷对铜基闸片材料摩擦学性能的影响,探究了闸片材料及其配对材料(铸钢材料)的磨损规律。结果表明:随着制动载荷的增加,干湿态下摩擦稳定系数均先减小后增加,平均摩擦因数不断降低,闸片材料的磨损率先快速增加后小幅减小,铸钢材料的磨损率先快速增加后缓慢增加。湿态环境可减轻低制动载荷下闸片材料的剥落程度及高制动载荷下材料的犁削,降低了摩擦因数及材料的磨损率。     

不同试验模式下C/C-Cu复合材料的摩擦磨损特性

采用无压熔渗工艺制备1种新型的具有自润滑耐磨性能的炭纤维整体织物/炭-铜(C/C-Cu)复合材料,分别在环-块运动模式、销-盘运动模式和往复运动模式下对该材料的摩擦磨损特性进行研究,并与粉末冶金方法制备的滑板用C/Cu复合材料进行性能比较。结果表明:C/C-Cu复合材料在不同试验模式下表现出迥异的摩擦磨损特性。往复运动模式下试样表面形成完整光滑的磨屑层,摩擦因数和磨损量均分别维持在0.02和1.70 mm3的较低水平,摩擦磨损性能优于C/Cu复合材料;环-块模式下试样磨损面粗糙,摩擦因数最高,达到0.25以上,磨损量最低,仅为0.75 mm3与C/Cu复合材料的摩擦磨损性能相当;销-盘模式下试样的磨损量远高于其它2种摩擦模式,最高达55 mm3,摩擦磨损性能比C/Cu复合材料差。     

抑弧油对滑板用C/C复合材料载流磨损性能的影响

采用真空浸渍抑弧油(以下简称浸油)工艺制备受电弓滑板用炭/炭(C/C)复合材料,并对未浸油/浸油的C/C复合材料进行载流磨损性能测试,采用SEM对C/C复合材料断面、磨损面及其磨屑的微结构进行表征。结果表明:浸油可降低C/C复合材料的摩擦因数且其稳定性优于未浸油C/C复合材料;载流摩擦条件下,抑弧油可提高C/C复合材料的载流磨损性能,浸油C/C复合材料的磨损率约为未浸油C/C复合材料的1/3。未浸油C/C复合材料/铜的磨损机理主要是电火花烧蚀、氧化磨损和剥层磨损的综合作用;浸油C/C复合材料/铜的磨损机理主要是轻度冲击磨损、剥层磨损和轻微的电弧侵蚀磨损。     

树脂炭含量对C/C复合材料摩擦磨损性能的影响

为探明树脂炭含量与C/C复合材料摩擦因数及磨损量的关系,研究树脂炭含量分别为0、8.6%、67%(质量分数)的3种C/C复合材料的精细结构和摩擦磨损性能,采用实验用飞机制动装置模拟不同速度下的刹车过程,利用扫描、透射电镜观测分析摩擦表面和磨屑的微观形貌与结构.结果表明:3种材料均具有稳定的摩擦因数,并在中低速条件下达到...     

F92 阀芯件表面 HVOF 制备 NiCr-Cr3C2涂层高温摩擦磨损性能研究

采用超音速火焰喷涂技术 (HVOF) 在 F92 阀芯材料表面制备 NiCr-Cr3C2单层和 NiCr+NiCr-Cr 3C2双层涂层。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、维氏硬度计、高温摩擦试验机等探究了两类涂层的显微形貌、相结构、力学及高温摩擦学性能。结果表明：两种涂层成分均匀、结构致密。其中,单层涂层的表面硬度较低(810.19±22.74HV),且摩擦系数范围由低温的 0.4~0.9 到高温的 0.3~0.7,磨损率从 3.19×10 -6 mm3 /(N?m) 到 3.06×10 -5 mm3/(N?m),单层涂层在高温下 (630℃ ) 表现出更为优异的耐磨性能;双层涂层具有较高的表面硬度 (869.68±44.12 HV), 且摩擦系数受摩擦往复频率影响在0.4~0.8波动,磨损率维持在2.5×10 -5 mm 3 /(N?m)左右,受磨损频率因素影响较小,更能适用于频率频繁变换 (1 Hz~5 Hz) 的服役环境中。C 析出生成的 Cr7C3与高温氧化生成的 Cr 2O3之间的协同作用能够提高涂层的高温摩擦磨损性能,磨损机理分析表明：两种涂层的高温摩擦磨损形式相似,整个磨损过程由磨粒磨损、黏着磨损构成。     

与GH4169合金配副的C/C复合材料与高强石墨的滑动摩擦磨损性能

在M-2000型摩擦磨损实验机上,以GH4169合金环为配副,对以粗糙层/光滑层/树脂炭(RL/SL/RC)为基体炭的C/C复合材料和拟用作航空发动机轴间密封环的高强石墨的滑动摩擦磨损性能进行对比研究。结果表明,随着时间延长,C/C复合材料的摩擦表面逐渐形成完整、致密的摩擦膜,因而摩擦因数逐渐降低,趋于平稳,在60～180 N载荷下,摩擦因数仅为0.11～0.18;而石墨材料摩擦因数在试验开始后迅速上升,达到动态平衡后保持小幅度的增长趋势,在60～180 N载荷下其摩擦因数为0.23～0.28。与高强石墨相比,C/C复合材料还具有更小的体积磨损,更适用于发动机轴间密封环材料。     

悬浮聚合酚醛树脂基制动材料的摩擦学性能

采用悬浮聚合法制备热固性酚醛树脂,通过红外光谱分析和热重分析对该悬浮聚合酚醛树脂(suspension-polymerization phenolic resin,缩写为SPPR)的结构和热学性能进行分析。用模压成形工艺制备树脂基制动复合材料,利用JF150D-II型摩擦磨损试验机测试该材料与HT250灰铸铁在100～350℃盘面温度范围内的滑动摩擦性能。结果表明,SPPR的热分解温度为396℃,在400℃时质量损失率为12.7%,具有较好的热稳定性。经过正交试验得到树脂基制动复合材料的优化配方,制备的复合材料和HT250灰铸铁对摩,在100～350℃升温过程中,摩擦因数平均值为0.41,波动值为0.07,350℃的摩擦因数和最大摩擦因数的比值(μ350℃/μmax)为1。和国内外优质产品相比,该复合材料的摩擦因数适中,磨损率较低,摩擦稳定性和抗热衰退性能优异。     

SiO_2和B_4C的组合对铁铜基摩擦材料性能的影响

研究了摩擦组元SiO_2和B_4C的组合对铁铜基摩擦材料性能的影响,结果发现,在摩擦组元总量不变的情况下,随SiO_2的增加和B_4C的减少,摩擦材料的摩擦系数和磨损量均下降,材料的摩擦系数随制动速度的增加降低,随制动压力的增加亦降低,通过相结构分析,烧结摩擦材料中的B_4C相已被Fe_2B相取代。     

列车制动用Cu基粉末闸片材料摩擦磨损性能分析

列车的制动性能与闸片材料的摩擦磨损性能关系密切,在MM-1000Ⅱ型摩擦试验机上测试了自制的Cu基粉末列车闸片材料在不同制动速度下的摩擦磨损特性。结果表明:随着制动速度的增大,摩擦表面的微凸起遭到破坏,摩擦因数随之降低,磨损量增加;在材料接触表面产生大量的摩擦热,造成基体软化,减小了基体对材料中SiO_2等硬质颗粒的夹持能力。摩擦因数和稳定系数均随制动速度增加而降低;而摩擦温度和磨损量随制动速度增加而提高,尤其是在制动速度大于8 r/s时,摩擦表面温度上升,造成基体软化,硬质颗粒脱落,加速了材料的摩擦磨损。为列车制动用Cu基粉末闸片材料摩擦磨损性能的研究提供了理论基础。     

酚醛树脂含量对汽车摩擦材料性能的影响

采用热压法制备了酚醛树脂质量分数为4%~12%的5种树脂基合成汽车刹车片,并用Link3000型惯量试验台、Link3900型NVH惯量试验台以及Link3336压缩试验机分别测试了刹车片的摩擦性能、噪音性能、压缩性能,并结合刹车片试样的力学性能和显微组织分析,探讨了酚醛树脂含量对刹车片摩擦磨损性能的影响。结果表明:随酚醛树脂含量增加,刹车片的平均摩擦因数和高温摩擦因数降低,引起衰退,同时制动噪音增加,噪音发生概率逐渐上升,且噪音强度随之增加;当酚醛树脂质量分数为6%时,摩擦因数稳定性最好,不易引起衰退;当酚醛树脂质量分数为4%~6%时噪音发生概率最低。     

时速350 km高速列车用铜基闸片材料的摩擦性能

闸片是高速列车制动系统的核心部件,本文设计了350 km·h–1高速列车用铜基闸片材料,对闸片进行了1∶1台架实验考核,重点分析了摩擦膜的性质及闸片的摩擦磨损性能。结果表明,研制闸片不仅具有优异的摩擦系数稳定性和低的磨耗,还具有不伤盘的特点。瞬时摩擦系数和平均摩擦系数均满足TJCL/307—2019标准的要求,摩擦系数稳定性为0.0015,250～380 km?h–1制动速率范围内的摩擦系数热衰退仅0.027,在380 km?h–1下的平均摩擦系数仍维持在0.35,平均磨耗仅0.06 cm3?MJ–1。闸片优异的摩擦制动性能归因于形成了高强韧、低转移速率的摩擦膜。利用大粒径摩擦组元作为外部运动障碍钉扎摩擦膜。摩擦膜中的亚微米磨屑作为摩擦膜与对偶盘的啮合点,提供摩擦阻力,以保持高速制动时的摩擦系数。添加的易氧化组元为摩擦膜源源不断提供氧化物,研磨生成的纳米氧化物作为弥散相强化摩擦膜。通过多尺度颗粒的协同增强,实现了摩擦膜的动态稳定化,赋予了闸片优异的摩擦磨损性能。      

碳／铜复合材料摩擦磨损性能的研究

将粉末冶金法制备的碳／铜复合材料进行放电等离子烧结。对烧结后的样品进行了摩擦磨损性能研究。结果表明,复合材料的摩擦系数均随含碳量的增加呈下降趋势;当含碳量为6％时,磨损率最低。     

制动速度对高性能铜基制动闸片性能的影响

采用传统的粉末冶金方法制备了高性能铜基制动闸片,并与商用铜基制动闸片作对比,在MM-1000Ⅱ型摩擦磨损试验机上对不同制动速度下的制动性能进行了探究,分析了闸片与制动盘的表面形貌。结果表明,随着制动速度的升高,自制闸片的摩擦系数先下降后上升,而商用闸片的摩擦系数降低后保持不变。摩擦系数的下降与摩擦表面摩擦膜的生成有关。随着制动速度的进一步升高,摩擦膜的破裂使得摩擦系数上升,铜的软化使得摩擦系数下降,由此可知,摩擦系数的变化同时受制于二者的综合作用。在180～350 km/h的速度范围内,自制铜基制动闸片比商用铜基制动闸片具有更高的摩擦系数和耐磨性,并在连续紧急制动过程中,也具有更大的摩擦系数波动。     

C/C-SiC与HT250灰铸铁摩擦副的制动效能

采用化学气相渗透和熔硅浸渗相结合的方法制备C/C-SiC制动材料,在惯性台架试验机上对C/C-SiC与HT250灰铸铁摩擦副进行性能检测.结合材料组织结构,对制动效能与制动初速度、摩擦因数、制动压力的相关性及摩擦副摩擦机理进行分析.结果表明:恒力矩制动实验中,在制动力矩相同的条件下,摩擦因数随制动初速度增大而减小.在制...     

氮气、空气条件下炭/炭复合材料的摩擦磨损性能

在MM-1000型摩擦试验机上,对炭/炭复合材料分别在氮气和空气中模拟正常着陆能量条件下的摩擦磨损行为进行测试。结果表明:在氮气中,炭/炭复合材料的摩擦因数较高,达到0.32～0.4,磨损率较低,质量磨损率为18 mg/次,线性磨损率为1.4μm/次;在空气中,材料的摩擦因数较低,为0.2～0.3,但磨损率较高,质量磨损率为48 mg/次,线性磨损率为3.8μm/次。磨损表面及磨屑的SEM形貌表明:在空气中,材料摩擦表面易形成炭纤维、基体炭相互脱离的磨屑,其主要磨损机制为氧化磨损;在氮气中,则有纤维与基体炭连接良好、大尺寸的磨屑出现,主要磨损机制为磨粒磨损和粘着磨损。