热解炭微观结构对C/C复合材料摩擦磨损性能的影响

研究了热解发光学特性分别为粗糙层结构和光滑层结构试样的摩擦磨损性能。粗糙层结构试样由于具有较高的导热系数,其传热和散热能力比光滑层结构试样的强。在300～800℃时,粗糙层结构试样的膨胀系数基本保持稳定,而光滑层结构试样的膨胀系数随温度升高递增,使刹车过程中前者摩擦因数稳定,后者摩擦性能差。利用场发射高分辨电子显微镜研究了粗糙层结构和光滑层结构试样的微观结构。结果表明;前者生长择优取向明显,生长表面光滑,在摩擦过程中形成片状的石墨结构磨屑,保持稳定的摩擦性能;后者则为低织构疏松层状结构,生长表面粗糙。在磨擦过程中形成颗粒状或大团状结构,导致摩擦性能不稳定。热解炭微观结构的差异是导致2种结构试样热性能、摩擦磨损性能差异的根本原因。     

热解碳结构对炭/炭复合材料摩擦磨损性能的影响

通过控制化学气相沉积(CVD)工艺条件,得到粗糙层、光滑层、过渡层等几种具有不同微观结构的热解碳。金相观察、摩擦磨损性能的测试结果表明:热解碳的微观结构对炭/炭复合材料的摩擦磨损性能有重大影响;粗糙层结构的炭/炭复合材料摩擦因数高,热稳定性好,是一种优良的摩擦材料;光滑层结构的炭/炭复合材料摩擦因数低,磨损小,可以用作耐磨材料。     

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。     

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。     

CF/CVD/树脂炭复合材料的摩擦性能

采用针刺炭纤维整体毡作为骨架，经CVD致密，树脂浸渍固化增密及炭化，石墨化后制得C/C复合材料，研究了CVD炭和树脂炭含量对摩擦性能的影响。实验结果表明：CVD炭具有典型显微组织是材料具有良好摩擦性能的保证；C/C复合材料中加入适量的树脂炭不会影响材料的摩擦性能；摩擦系数大小不一定和摩损率成对应关系。     

基体炭含量对C/C复合材料滑动摩擦磨损行为的影响

在M2000型摩擦试验机上,以表面镀Cr的40Cr钢为配副,测试了基体炭分别为光滑层热解炭(SL)、树脂炭(RC)和热解树脂炭(SL/RC)的3种C/C复合材料摩擦磨损行为.结果表明:随载荷增加,基体炭为全SL炭的材料A摩擦因数变化小,在0.117～0.105之间;全RC炭的材料B波动最大,在0.156～0.123之间;基体炭中SL炭质量分数为48.9%、RC炭质量分数为20.2%的材料C的摩擦因数波动幅度接近于材料A,在0.120～0.110之间.材料C的体积磨损最小,在0.191～0.620 mm3之间.随时间延长,材料A、C的摩擦因数稳定,材料B的下降幅度最大.SEM观察表明,随载荷增加,材料B摩擦表面逐渐致密、完整,材料C摩擦表面的纤维磨损现象加重.     

C/C复合材料摩擦磨损性能的研究

本文对同一种C／C复合材料，经过不同温度最终热处理后的摩擦磨损性能进行了对比研究。试验表明：随着最终热处理温度的提高，热解炭的晶粒逐渐长大，层面间距缩小，石墨化度有较大提高，从而使得C／C复合材料的摩擦表面逐渐形成薄而致密的自润滑膜，磨损量下降明显。平行纤维方向和垂直纤维方向上的导热系数均有明显上升，使得C／C复合材料刹车盘力矩稳定，峰谷比缩小，有利于制动平稳；在1800℃热处理的材料的磨损主要是由于氧化造成的，说明1800℃的热处理温度过低，对C／C复合材料的各项性能无影响。     

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。     

炭化工艺对C/C-SiC制动材料摩擦磨损性能的影响

以短炭纤维、Si粉、炭粉和树脂为原料,通过均匀混合、温压成形,在1 500℃原位反应最终制得C/C-SiC复合材料.测试试样的开孔隙率、热扩散率及摩擦磨损性能,研究制备工艺过程中后续炭化对摩擦磨损性能的影响,并对摩擦表面及磨屑进行扫描电镜观察和X射线衍射分析.结果表明:采用树脂浸渍炭化工艺制备的C/C-SiC制动材料具有适中的摩擦因数和较低的磨损率;经后续炭化,树脂转变为树脂炭,以磨粒的形式增大摩擦力,同时有效地降低了磨损率.     

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。     

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...     

C/C坯体密度对熔融渗硅法制备的C/C-SiC复合材料摩擦行为的影响

以密度分别为0.92,1.10和1.46 g/cm3的多孔C/C材料为坯体,采用熔融渗硅法获得密度分别为1.94,1.86和1.79 g/cm3的C/C-SiC复合材料A、B和C。将C/C-SiC复合材料与40Cr钢配副进行滑动摩擦实验,研究其摩擦磨损行为。结果表明:随载荷增加,坯体密度为1.83 g/cm3的材料B的摩擦因数较稳定,基本围绕0.60波动,波动幅度0.2。材料A的摩擦因数波动幅度为0.3,而材料C的摩擦因数呈直线下降,降幅最大达0.5。但随时间延长,在试验载荷下,材料A的摩擦因数稳定性最好,波动幅度为0.07。SEM形貌表明,低载荷下,C/C-SiC复合材料的陶瓷相磨屑易聚集在摩擦膜边缘,而高载荷下磨屑分布较均匀,但摩擦表面都较粗糙,未形成完整、致密的摩擦膜。     

炭纤维增强树脂炭复合材料的烧蚀性能

采用等离子烧蚀方法研究了炭纤维增强树脂炭复合材料的烧蚀性能,并对其烧蚀表面形貌进行扫描电镜现察。结果表明,材料取向对其烧蚀性能有很大影响。     

SiC含量对C/C-SiC摩擦材料摩擦磨损性能的影响

以整体碳毡为预制体,经化学气相渗透法制得C/C多孔坯体,然后采用反应熔融浸渗法制得C/C-SiC摩擦材料,探究SiC含量对C/C-SiC摩擦材料摩擦磨损性能的影响。结果表明:C/C-SiC试样的摩擦因数随着SiC含量的增加呈现先上升后下降的趋势,当SiC含量为29.88%时摩擦因数达到最大值0.62。当SiC含量低于33.56%时磨损率的变化规律与摩擦因数比较一致,当SiC含量高于33.56%时磨损率的变化规律与摩擦因数则呈相反的变化趋势。因此,SiC含量为33.56%时是该摩擦材料摩擦磨损性能的拐点。