化学气相沉积碳／碳复合材料性能研究

分析了化学气相沉积碳／碳（Ｃ／Ｃ）复合材料的刹车力矩和刹车速度的关系曲线及影响因素，结果表明，刹车力矩一刹车速度曲线上的初始力矩峰值随着摩擦界面温度的升高而增大，提高材料的石墨化度、改变刹车盘的结构、降低刹车比压的施加速度都可以降低初始力矩峰值，改善Ｃ／Ｃ材料的摩擦性能．Ｃ／Ｃ复合材料具有良好的自润滑性能，其磨损率仅为１．２×１０－３ｍｍ／次．它们具有较高的机械性能和热物理性能，完全可以满足飞机刹车的要求．     

碳／碳材料快速CVD工艺结构性能及应用研究

首次提出了快速化学气相沉积碳／碳复合材料的工艺模型，设计出制备碳／碳复合材料的新工艺－－快速定向扩散法。这种方法能省去常规制备方法中需多次３人反复进行的中间机加工、高温热工处理工序，缩短制备周期约达１／４，制备的碳／碳复合材料的密度达到１．８５以上。弯曲强度、弯曲模量分别高达２４５ＭＰａ、４９ＧＰａ，氧化起始点将近提高３００℃。深入研究了快速化学气相沉积碳／碳复合材料的组织特征，揭示了工艺、性能和     

碳／碳复合飞机刹车材料的现状及展望

论述了碳／碳复合刹车材料的优点制备方法及发展现状，并展望了Ｃ／Ｃ复合飞机杀车材料的未来。     

原位法表征碳／碳复合材料界面性能的研究

用单丝顶出和束顶出法分别测试了细编穿刺碳／碳（Ｃ／Ｃ）复合材料不同层次的界面粘结性能，研究了生产工艺对不同层次界面性能的影响，建立了顶出试验的力学模型，并用有限元方法分析了界面上应力的分布情况，对可能的界面破坏模式进行了预测，为最终优化Ｃ／Ｃ复合材料的生产工艺提供了依据。     

碳／碳复合摩阻材料中基体碳的微细组织与结构

通过ＳＥＭ和ＸＲＤ等手段，对研制的Ｃ／Ｃ复合摩阻材料在不同碳化阶段其基体碳的微细组织与结构的生成变化进行了研究，得出的结论为：①加压条件下碳化可以提高碳收率，并可获得有独特形状的碳粒子；②石墨结构在本条件下即ＨＴＴ＝１８００℃时即出现。这些结论对于碳／碳复合摩阻材料的微观探索是有意义的。     

碳／碳复合材料及其在航空上的应用前景

本文分四部分论述了碳／碳（以下称为Ｃ／Ｃ）复合材料及其发展形势：Ｃ／Ｃ复合材料的现状，工艺，性能及应用：Ｃ／Ｃ复合材料的制造工艺及其发展趋势：Ｃ／Ｃ复合材料的抗氧化保护涂层；Ｃ／Ｃ复合材料在航空上的应用前景。最后指出：Ｃ／Ｃ复合将逐渐由短期应用走向长期应用，制造工艺将由长时间走向短时间，抗氧化保护涂层将由单纯的表面涂覆走向立体多重涂覆，成本将大大降低，主要应用范围将逐渐由航天技术的结构功能材料发展     

顶出法对细编穿剌碳／碳复合材料界面强度的研究

研制了一套表征碳／碳（Ｃ／Ｃ）复合材料界面力学性能的单丝顶出测试系统,实现了对碳纤维的单丝顶出测试。利用该仪器测定了不同工艺条件下制备的几组Ｃ／Ｃ复合材料样品的界面粘接性能,研究了界面剪切强度和复合材料拉伸强度之间的关系。     

纤维取向对碳/碳复合材料摩擦磨损性能影响

本文研究了碳纤维取向对碳/碳(C/C)复合材料摩擦磨损性能的影响,通过对二向、三向C/C复合材料结构分析和摩擦试验表明:二向C/C复合材料中的碳纤维有时单根、有时呈现一小束被沉积碳包围,材料的刹车初始力矩峰值较低,摩擦系数小,但磨损率大;三向C/C复合材料中每根碳纤维被沉积碳包围,材料的刹车力矩曲线平稳,摩擦系数稍大,磨损率小.     

化学气相沉积碳／碳复合材料摩擦学行为研究

研究了化学气相沉积碳／碳（Ｃ／Ｃ）复合材料的摩擦磨损性能。全尺寸Ｃ／Ｃ复合材料刹车盘在不同的比压、能载、环境条件下试验结果表明：Ｃ／Ｃ复合材料的摩擦系数随着比压、能载的增大以及环境湿度的提高而减小。Ｃ／Ｃ复合材料具有良好的自润滑性能，磨损率仅为９．５×１０－４ｍｍ／面·次。其磨损是由机械磨损和氧化磨损共同作用的结果，氧化磨损为根本原因。     

顶出法对细编穿刺碳/碳复合材料界面强度的研究

研制了一套表征碳／碳（Ｃ／Ｃ） 复合材料界面力学性能的单丝顶出测试系统, 实现了对碳纤维的单丝顶出测试。利用该仪器测定了不同工艺条件下制备的几组Ｃ／Ｃ复合材料样品的界面粘接性能, 研究了界面剪切强度和复合材料拉伸强度之间的关系     

碳/碳复合飞机刹车材料低能摩擦性能研究

研究了碳/碳(简称C/C)复合飞机刹车材料在低能载条件下的摩擦磨损性能,分析了刹车力矩与刹车速度之间关系曲线,探讨了C/C复合材料因能载变化出现摩擦系数最大值的根本原因.结果表明:随着刹车比压增加,摩擦系数最大值下降;低能条件下C/C复合材料摩擦面较粗糙,磨损率约为正常能载下的两倍.     

高温处理对碳/碳复合材料摩擦学性能影响

研究了高温处理对化学气相沉积碳/碳(简称C/C)复合材料摩擦磨损性能的影响,分析了经过不同温度处理的试样的刹车力矩-刹车时间曲线.结果表明:随着处理温度的升高,C/C复合材料的干态平均动摩擦系数由大变小,湿态平均动摩擦系数及干态平均静摩擦系数由小变大.经过2500℃处理的C/C材料,不仅刹车过程平稳,湿态平均动摩擦系数衰减少,而且磨损率小.当刹车比压和能载增加时,经过不同温度处理的四种试样干态及湿态平均动摩擦系数均相应下降.     

不同C/C复合材料飞机刹车盘基本性能的对比分析

通过对比分析Dunlop、 B.F.Goodrich、Missier、Bendix和中南大学粉末冶金研究所制备的几种炭/炭复合材料的显微组织、石墨化度、导热系数、洛氏硬度、抗压、抗弯、层间剪切强度、摩擦磨损性能后,得出如下结论:C/C复合材料作为一种性能优良的制动材料,必须具有合理的炭纤维骨架结构,一定比例的粗糙层气相沉积炭结构,较高的石墨化度和垂直摩擦面方向上的导热系数;我国具有自己知识产权的C/C复合材料飞机刹车盘的研制工作已取得了较大的进展和突破,其各项性能指标与国外同类产品性能相当。     

炭/炭刹车副表面硬度对摩擦磨损性能的影响

对等温CVD沉积所得两种不同结构的炭/炭复合材料,不同表面硬度下的摩擦磨损性能进行了研究.其中A材料是光滑层结构,B材料是粗糙层和光滑层的混合结构.摩擦试验在实验室规模的MM-1000摩擦试验机上进行.试验表明:随着热处理温度的提高,不同材料的表面硬度均在下降;但在经历相同热处理温度后,B材料的表面硬度比A材料的低;表面硬度较低的B材料塑性较强,摩擦面上的磨屑易于形成致密、连续的摩擦膜,有利于保持稳定而较高的摩擦系数.     

Preparation, Properties and Application of C/C-SiC Composites Fabricated by Warm Compacted-in situ Reaction

Carbon fibre reinforced carbon and SiC dual matrices composites (C/C-SiC) show superior tribological properties, high thermal shock resistance and good abrasive resistance, and they are promising candidates for advanced brake and clutch systems. The microstructure, mechanical properties, friction and wear properties, and application of the C/C-SiC composites fabricated by warm compacted-in situ reaction were introduced. The results indicated that the composites were composed of 50-60 wt pct carbon, 2-10 wt pct residual silicon and 30-40 wt pct silicon carbide. The C/C-SiC brake composites exhibited good mechanical properties. The value of flexural strength and compressive strength could reach 160 and 112 MPa, respectively. The impact strength was about 2.5 kJ·m^-2. The C/C-SiC brake composites showed excellent tribological performance, including high coefficient of friction (0.38), good abrasive resistance (1.10 μm/cycle) and brake steadily on dry condition. The tribological properties on wet condition could be mostly maintained. The silicon carbide matrix in C/C-SiC brake composites improved the wear resistance, and the graphite played the lubrication function, and right volume content of graphite was helpful to forming friction film to reduce the wear rate. These results showed that C/C-SiC composites fabricated by warm compacted-in situ reaction had excellent properties for use as brake materials.     

碳/碳复合材料摩擦学性能及摩擦机制研究进展

碳/碳复合材料是一种性能优异的高温摩擦材料,作为刹车材料在航空工业已得到成功应用.但碳/碳复合材料的摩擦磨损性能强烈地依赖于试验条件和制备工艺.综述了各种因素对碳/碳复合材料摩擦磨损性能的影响,总结了碳/碳复合材料摩擦磨损机理,并指出了碳/碳复合材料摩擦学需进一步深入研究的问题及新的研究方向.     

C/SiC摩擦材料的制备及摩擦磨损性能

通过化学气相渗透法(CVI)结合反应熔体浸渗法(RMI)制备了低成本、高性能的C/SiC飞机摩擦材料, 并模拟飞机正常着陆条件进行了摩擦磨损实验. 实验结果表明: C/SiC是比C/C更优的飞机摩擦材料, 具有动、静摩擦系数高(分别为0.34、0.41), 湿态几乎无衰减(约2.9%), 磨损小(约1.9μm/次), 摩擦性能稳定等特点. 并采用金相显微镜、扫描电镜等对C/SiC摩擦材料的摩擦面以及磨屑形貌进行了观察, 并对其磨损机理进行了探索. 结果表明, 磨损机理以磨粒磨损为主, 同时由于垂直于摩擦面的纤维束增强了其层间抗剪切能力, 从而提高了其抗磨损性能.     

空心微珠-碳纤维共混改性聚酰亚胺复合材料的摩擦学性能

通过模压成型制备了碳纤维与空心微珠共混改性的聚酰亚胺复合材料, 采用MRH-3型摩擦磨损试验机研究了空心微珠含量、滑动速度及载荷对复合材料摩擦学性能的影响, 并对其磨损形貌及机制进行了分析。结果表明: 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料摩擦学性能优于其单独填充的聚酰亚胺基复合材料; 空心微珠含量对共混改性的复合材料摩擦系数影响不大, 但其磨损率随着空心微珠含量的增加先减小后增大; 15%空心微珠-10%碳纤维(质量分数)共混增强的复合材料的减摩耐磨性能最佳; 随着滑动速度提高, 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料的摩擦系数下降, 磨损率增大; 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料摩擦系数随着载荷增加先下降后上升, 而磨损率则随着载荷增加而增大; 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺的主要磨损机制在较低载荷时为磨粒磨损, 在较高载荷时为粘着磨损和磨粒磨损。     

纳米碳管增强炭/炭复合材料的研究进展

纳米碳管(CNTs)具有独特的结构、优异的力学性能、热稳定性与传导性能,是炭/炭(C/C)复合材料理想的增强体.综述了纳米碳管增强炭/炭(CNTs/C/C)复合材料的制备方法,讨论了该复合材料的微观结构、摩擦学性能和传导性能,并展望了CNTs/C/C复合材料的潜在应用和发展趋势.