C/C复合材料航空刹车副表面防氧化涂料的研制

以磷酸,磷酸盐,ＳｉＣ,ＳｉＯ２,Ｂ４Ｃ和含硼化合物等为原料研制了以硅、硼化合物为主的多组分陶瓷混合物涂料。采用该涂料以刷涂的方式制备的Ｃ／Ｃ复合材料复合涂层具有显著的防氧化效果。研究表明,涂覆有涂层的Ｃ／Ｃ复合材料试样在９００℃氧化１０ｈ后,其氧化损失率为１０．３７％;试样在空气中９００℃,３ｍｉｎ＝室温,２ｍｉｎ急冷急热,如此在１０ｈ内循环１００次后,氧化损失率为８．４１％,涂层与基体结合牢固     

预浸涂对航空刹车副用C/C复合材料抗氧化涂层性能的影响

采用在C/C复合材料基体表面预先浸涂浸渍剂 ,再涂刷涂层并进行涂层固化处理的工艺方法 ,可制备出抗氧化性能良好的涂层。预浸涂处理可使C/C复合材料的起始氧化温度提高近 2 0 0℃。单独预浸涂以硼酸或TEOS为主的浸渍剂后 ,试样抗氧化效果不明显 ,而预浸涂以磷酸或磷酸 硼酸混合液为主的浸渍剂效果较好 ,90 0℃ ,2h静态氧化质量损失率分别为 0 .4 0 %和 0 .33%。并对以硼酸 ,磷酸和TEOS及其混合液为主的浸渍剂的抗氧化机理进行了分析和探讨     

C/C-SiC-Cu3Si复合材料的氧化行为

以全网胎炭毡为预制体,采用化学气相渗透法(CVI)制备C/C坯体,然后采用反应熔体浸渗法(RMI)将Cu和Si同时渗入坯体制得C/C-SiC-Cu3Si摩擦材料,研究复合材料的组织结构和氧化行为。结果表明:C/C-SiC-Cu3Si复合材料的物相组成为C、Si、β-SiC和Cu3Si。在不同温度相同时间氧化过程中,在700~1 000℃范围内,Cu3Si、Si和SiC氧化生成微量的SiO2;在1 000~1 300℃范围内,Cu3Si、Si和SiC同时氧化生成SiO2。但在不同时间相同温度氧化过程中,Cu3Si氧化生成SiO2和CuO,部分Si和SiC氧化生成SiO2。这些SiO2和CuO覆在基体表面对内部纤维和基体起到一定的保护作用。     

熔硅浸渗工艺快速制备C/SiC复合材料的非等温氧化行为

以针刺整体毡为预制体,采用化学气相沉积（CVD）增密制备C/C多孔体,用熔硅浸渗（MSI）工艺快速制备C/SiC复合材料,通过非等温热重分析研究材料低温下的氧化反应动力学和反应机理。结果表明：C/SiC材料的非等温氧化过程呈现自催化特征,氧化机理为随机成核,氧化动力学参数为l：g（A/min^-1）=8.752,Ea=169.167 kJ/mol。MSI工艺中,纤维因硅化损伤产生的活性碳原子易先发生氧化,使C/SiC材料起始氧化温度仅为524℃,比C/C材料约低100℃,且氧化产生大量的裂纹和界面,使材料在氧化初期即具有大的氧化反应速率,C/C材料则出现氧化反应速率滞后现象。     

C/C-SiC陶瓷基复合材料刹车副摩擦性能研究

以不同孔隙率的C/C复合材料为预制体,以甲基三氯硅烷(CH3SiCl3)为反应源气,以氩气为载气,高纯氢气为稀释气体,用化学气相渗透法(CVI)制备一系列C/C-SiC复合材料.通过在MM-2000摩擦磨损实验机上的摩擦试验,对该系列材料的摩擦磨损性能进行了研究,详细分析了不同压力和摩擦环境(湿态和干态)对材料摩擦性能的影响.结果表明,在外界条件相同的情况下,随着压力的增大,材料的摩擦系数先增大后降低;随着SiC含量增加,材料摩擦磨损性能先增强后下降,SiC含量在40%左右具有最好的摩擦磨损性能.在湿态环境下材料的平均动摩擦性能明显衰退,但是当压力增大时这种衰退的影响减小.     

炭/炭复合材料航空刹车副的湿态摩擦性能

对两种不同的炭/炭复合材料湿态下的摩擦磨损性能进行对比分析。结果表明:具有粗糙层热解炭的炭/炭刹车副由于其晶格结构较为完善,生长组织择优取向度和各向异性度均高于含有光滑层结构热解炭的炭/炭刹车副。前者的石墨化度及可石墨化能力均大于后者,由于前者的表面缺陷较少,所吸附的水分子较少,因而在湿态下刹车时,其刹车力矩将很快恢复到正常干态刹车时的力矩水平,对环境的适应能力大于光滑层结构的炭/炭刹车副。     

ZrB2-MoSi2/SiC涂层C/C复合材料的制备及氧化性能（英文）

为了提高C/C复合材料的抗氧化性,在C/C复合材料基体上制备了ZrB2-MoSi2/SiC涂层。采用包埋法制备SiC中间层,采用喷涂法制备ZrB2-MoSi2外涂层。用XRD和SEM分别分析、测试所制备涂层的物相组成和显微结构,研究涂层复合材料的高温抗氧化性能。结果表明:C/C复合材料的外涂层由ZrB2、MoSi2和SiC三相组成;在1273K和1773K下分别氧化30h和10h后ZrB2-MoSi2/SiC涂层试样的质量损失分别为5.3%和3.0%,涂层表面长有纳米SiC晶须。C/C复合材料ZrB2-MoSi2/SiC涂层具有自愈合特性和良好的高温抗氧化性能。     

SiC/MoSi2复合材料500℃氧化行为研究

研究了不同SiC体积分数（30%-50%）的SiC/MoSi2复合材料低温500℃的氧化性能。结果表明：SiC/MoSi2复合材料在低温（500℃）时具有优异的抗氧化性能,氧化500h没有发生氧化粉化现象。复合材料的氧化增重随SiC体积分数的增加而减少。复合材料表面的抗氧化保护层均匀致密,材料内部缺陷少,材料内部晶界没有发生Mo与Si的氧化,材料的抗低温氧化性能得到显著提高。     

原位合成TiB/Ti基复合材料的氧化行为

研究了TiB/Ti基复合材料在550,600和650℃空气中的恒温氧化行为,分析了增强体TiB对钛基复合材料氧化动力学行为的影响,并用X射线衍射仪和配有能谱仪的扫描电子显微镜对氧化层表面的相组成、形貌以及氧化层剖面的显微结构进行了分析.结果表明:该复合材料的氧化动力学曲线主要为抛物线类型;TiB/Ti基复合材料的氧化层由金红石型的氧化物TiO2组成,没有发现B2O3的氧化物;增强体TiB能够提高钛基复合材料的抗氧化性,而且随着TiB增强体含量的增加,钛基复合材料的抗氧化性增加;这主要是因为TiB增强体促进了致密氧化膜的生成.     

C/C复合材料焊接研究现状

总结了C/C复合材料的国内外焊接现状,主要分为C/C复合材料间的焊接及C/C复合材料与钛合金、高温合金等其它材料的焊接。C/C复合材料焊接方式以钎焊为主,也有用扩散焊接和其它焊接方式。归纳了C/C复合材料焊接面临的主要问题及解决方法,同时对C/C复合材料的焊接未来发展做了展望。     

表面硅化对C/C复合材料组织结构的影响

采用表面固相渗硅工艺在C/C复合材料表面制备SiC涂层 ,研究了制备工艺对涂层和C/C复合材料组织结构的影响。结果表明 :硅化反应时间对C/C复合材料的SiC涂层厚度影响不大 ;C/C复合材料组织中热解碳基体与碳纤维相比 ,更易与Si反应生成SiC ,说明碳纤维的稳定性高于热解碳 ,Si通过界面和材料缺陷扩散深入基体内部。     

Influence of additives on oxidation resistance of binderless C/C composite

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＣａｒｂｏｎｆｉｂｒｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃａｒｂｏｎｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｒｅａｄｖａｎｃｅｄｍａｔｅｒｉａｌｓｏｆｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ,ｗｈｉｃｈｓｅｅｍｔｏｂｅｅｘｃｅｌｌｅｎｔｓｔｒｕｃｔｕｒａｌａｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｍａｎｙｆｉｅｌｄｓ[14 ] .Ｂｕｔｔｈｅｉｒｏｘｉｄａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｉｓｐｏｏｒ ,ａｎｄｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍｈａｓｎｏｔｂｅｅｎｓｏｌｖｅｄｓｏｆａｒ .Ｓｕｒｆａｃｅｃｏａｔｉｎｇｍａ…     

Corrosion behavior of composite brake materials

It is very important to study the corrosion behavior of composite brake materials for their design, manufacture, and application. In the study, one kind of composite brake material used in engineering machinery, two kinds used in automobiles, and gray cast iron HT200 were selected as tested materials. Their corrosion behavior in typical acid solution, alkali solution, salt solution, running water, and air were investigated. The results showed that some components of composite brake materials, such as iron matrix, steel fiber, and iron powder, were easily subject to corrosion in acid solution. Corrosive pitting, net‐like cracking, and breakage appeared at their corrosion surfaces, and in the solution of 3.5% NaCl, corrosive pitting took place and corrosion holes of 2–8 µm diameter formed at the corrosion surface of these components. But when brake materials were exposed to the solution of 5% NaOH, the organic binder was corroded seriously, nearly parallel cracks formed at the corrosion surface and some samples even became loose powders because the corrosion makes the binder lose its adhering function. In running water and air, the tested samples have an excellent corrosion resistance, and the composite brake material containing organic binder has a better corrosion resistance compared with other tested materials. The investigation has also indicated that the interface between ingredients easily corrodes.     

挤压浸渗刹车盘模具设计

分析了某刹车盘用挤压浸渗工艺成型的可行性,依据刹车盘零件图设计了挤压浸渗工艺的锻件结构,根据挤压工艺要求设计了刹车盘模具和模架,模具结构合理,生产的零件符合要求,且模架可用于不同类型的刹车盘模具。     

高铁刹车盘用CrMoV钢的高温热塑性

采用Gleeble-3800热模拟试验机研究了600～1350℃范围内高铁刹车盘用CrMoV钢的高温热塑性,利用扫描电镜观察断口形貌,利用光学显微镜观察断口截面显微组织.结果表明:试验钢在600～1350℃范围内存在3个脆性温度区间,即熔点～1320℃的第Ⅰ脆性区、1100～1000℃区间的第Ⅱ脆性区和800～650℃...     

热处理技术对C/C复合材料磷酸盐涂层抗氧化性能的影响(英文)

采用液态磷酸盐浸渍及不同的热处理技术在C/C复合材料表面制备抗氧化涂层。实验结果表明:采用1～2°C/min慢速冷却制备的材料A在700°C氧化20 h后的氧化质量损失达到47%,而采用快速气冷技术制备的材料B的氧化质量损失仅仅为0.98%。SEM形貌观察表明:材料A的磷酸盐涂层表面疏松,充满大量孔洞、裂纹,以及片状结晶、团聚的磷酸盐,而材料B的涂层致密、完整,为玻璃态。氧化实验后,材料A的涂层在8 h氧化阶段就已消耗殆尽,抗氧化能力基本消失;而材料B的涂层在8 h实验后表面涂层完整、致密,无明显损伤,在20 h实验后出现了较多的孔洞,抗氧化能力逐渐降低。     

石墨烯包覆泡沫铜复合中间层钎焊碳/碳复合材料与铌的工艺与性能

针对石墨烯增强相在焊缝中难以分散均匀、结构完整性差、易团聚等问题. 采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)方法在泡沫铜表面原位制备高质量石墨烯,得到石墨烯增强泡沫铜复合中间层. 使用该复合中间层钎焊碳/碳(C/C)复合材料与铌(Nb). 采用Raman, SEM, HRTEM方法表征石墨烯以及钎焊接头的微观组织结构. 结果表明,泡沫铜独特的多孔网络结构使其表面原位生长的高质量石墨烯在焊缝中均匀分布. 同时,石墨烯优异的化学惰性保证了泡沫铜骨架的完整性,并协同石墨烯自身的低线膨胀系数充分发挥了缓解残余应力的作用,有效提高了接头的抗剪强度.     

高速列车锻钢制动盘的组织与性能

对研制的高速列车锻钢制动盘的热处理工艺、金相组织、力学性能、热物理性能和冷热疲劳性能进行了研究分析。结果表明,该锻钢材料基体组织致密,具有较高的强度、伸长率、硬度和冲击吸收能量,热疲劳抗力良好,并且还具有较高的比热容和热扩散系数。1:1制动台架试验表明,制动过程中锻钢制动盘的最高温度没有超过制动盘许用温度,试验结束后制动盘摩擦面没有出现热斑、划伤、热裂纹等不良现象,所研制的锻钢制动盘可以满足高速列车制动使用要求。     

闸片材料参数与制动盘温度关系

闸片材料参数不仅关系到摩擦副的摩擦磨损性能,也是影响制动盘温度分布的一个重要因素。采用ADINA软件,建立列车制动盘和闸片的三维热机耦合有限元模型,在制动速度100 km/h、压力0.538 MPa和惯量23 kg·m²条件下,研究闸片材料热膨胀系数、弹性模量、热传导系数对制动盘温度和接触压力的影响。结果表明:当闸片热膨胀系数从0.5×10^-5 K^-1增大到2.5×10^-5 K^-1时,制动盘峰值温度升高8.4%,最大接触压力增大47%,闸片热膨胀系数的增大加剧接触压力分布不均匀程度而使制动盘温度变化明显;弹性模量增大9倍,接触压力的分布对弹性模量不敏感,弹性模量对盘面温度影响不明显。闸片热传导系数增大7倍,制动盘峰值温度下降4.3%,热传导系数增大,加快热量的扩散速度使制动盘峰值温度降低,该研究结论可为高速列车闸片材料的开发提供参考。