不同基体炭C/C复合材料的摩擦磨损性能

以炭纤维针刺毡为预制体,采用化学气相沉积法(CVI)和结合液相浸渍树脂或沥青法制备了热解炭为粗糙层与光滑层结构的准三维C/C复合材料,并研究了这些材料在0.6 MPa的模拟刹车压力下的摩擦磨损性能与磨损机理.研究表明:基体炭为粗糙层热解炭与树脂炭的C/C复合材料摩擦表面能形成较厚且连续的自润滑摩擦膜,摩擦稳定性最好,摩擦因数适中,氧化磨损小,磨损机理主要为膜的部分脱落、氧化磨损与相对较小的磨粒磨损;基体炭为光滑层热解炭与树脂炭或沥青炭的C/C复合材料摩擦表面形成的摩擦膜较薄且不连续,摩擦稳定性差,摩擦磨损较大,磨损机制主要为膜的部分脱落、磨粒磨损与更严重的氧化磨损;随着密度的升高,C/C复合材料摩擦稳定性增加,摩擦因数增加,磨损降低;基体炭为单一沥青炭的C/C复合材料,由于没有热解炭对纤维的保护,纤维断裂多,线性磨损尤其大,磨损机理主要为大量的磨粒磨损与氧化磨损.     

密封用炭/炭复合材料的摩擦磨损性能

针对液体火箭发动机涡轮泵密封件磨损量较大问题,在MVF-1A多功能立式摩擦磨损试验机上,以GCr15钢环为对偶件,研究低载荷高线速度(12N,2.25m/s)以及高载荷低线速度(50N,1.25m/s)工况条件下热处理温度不同时(2 250、2 400和2 500℃)对炭/炭(C/C)密封材料摩擦磨损性能的影响,采用扫描电镜观察摩擦表面形貌,利用能谱仪确定摩擦表面元素组成。结果表明:低温(2 250℃)热处理材料石墨化度程度低,弯曲强度高,摩擦因数小,线性磨损量大;随着热处理温度的升高,材料石墨化程度升高、界面结合强度弱化,弯曲强度降低;当热处理温度升高到2 500℃后,材料表面易形成完整致密的磨屑膜,磨损机制由磨粒磨损转变为粘着磨损,摩擦因数大,线性磨损量低。此外,在高载荷条件下,适当增大线速度(1.50、1.88m/s),有利于降低摩擦因数及线性磨损量。由此可知,采用高温(2 500℃)热处理的C/C复合材料具有良好抗磨性能,可较好地满足密封件使用要求。     

碳纤维增强Ag-MoS2复合材料的摩擦磨损性能

采用MoS2、碳纤维(CF)及特种碳纤维(SCF)作为润滑相,制备3种固体润滑复合材料(Ag-2.5Cu-8MoS2、Ag-2.5Cu-8MoS2-3CF、Ag-2.5Cu-8MoS2-3SCF),对所得材料进行系统的摩擦磨损性能测试,重点关注各润滑相对材料摩擦磨损性能的影响规律。结果表明:独立采用MoS2作为润滑相时可使材料获得较好的摩擦磨损性能和较低的摩擦因数,其磨损率为24×10 14m3/(N.m),摩擦因数为0.122;添加碳纤维能提高材料的耐磨性能,其中添加特种碳纤维所得材料Ag-2.5Cu-8MoS2-3SCF的磨损率最低(4.08×10 14m3/(N.m)),其耐磨性能比Ag-2.5Cu-8MoS2的提高了6倍,但添加碳纤维显著增加了材料的摩擦因数,测试过程发现加入碳纤维后材料的摩擦因数由0.122分别升至0.154(CF)和0.167(SCF)。由于特种碳纤维材料较高的硬度(319.369 HV)和较好的耐磨性以及MoS2较好的润滑性能,采用特种碳纤维和MoS2对银基材料进行复相润滑可使材料获得较好的综合摩擦磨损性能。     

不同磨损载荷下类金刚石碳膜的抗摩擦磨损性能

本文采用离子束增强沉积技术在GCr15钢基面上沉积类金刚石碳膜，并通过不同磨损载荷下的圆盘一圆销摩擦磨损实验研究证明：磨损载荷等于2N时，类金刚石膜的摩擦系数最小为0．05，当磨损载荷不大于20N时，类金刚石碳膜呈现有高抗磨损指数和低的磨损系数；由于类金刚石碳膜在GCr15钢基面具有分布良好的碳原子成分过渡区，文中认为，类金钢石膜还具有与基面高的结台强度和良好的抗冲击性能。     

三维机织C／C复合材料的摩擦磨损性能

采用碳纤维织造了三维角联锁和三向正交2种不同三维机织物,首先采用化学气相渗透(CVI)使其致密,再采用液相树脂浸渍/碳化的补充增密技术,制备出粗糙层结构热解碳和树脂碳双元基体C/C复合材料;对该C/C复合材料进行摩擦磨损实验,采用光学显微镜、扫描电镜对三维机织物增强的C/C复合材料的摩擦面以及磨屑形貌进行观察,对其磨损机理进行分析.结果表明:三维角联锁C/C复合材料比三向正交C/C复合材料的摩擦因数低(分别为0.40和0.48),二者的摩擦性能均稳定,后者比前者磨损量小,说明Z向纤维束有利于提高摩擦因数并降低磨损量.     

不同相对湿度下C/C复合材料的摩擦磨损性能

在MM-1000型摩擦试验机上,对C/C复合材料在不同相对湿度下进行摩擦磨损性能实验,用扫描电子显微镜对其磨损表面形貌和磨屑进行观察分析。结果表明:随着相对湿度的增加,C/C复合材料的摩擦因数降低,质量磨损下降,且在高相对湿度下,由于水分的润滑,摩擦因数要比在低相对湿度下的更稳定,两者刹车时间相近,可见在飞机着落实际环境下,短时间内相对湿度高低对刹车性能影响不大。但长时间在高相对湿度下放置后,材料的摩擦磨损性能受到很大影响,表现为刹车时间比较长,摩擦因数和质量磨损偏低。通过分析摩擦后的材料表面及磨屑形貌,发现随着相对湿度的增加,主要磨损机理发生转变,从低相对湿度下的氧化磨损转变为高相对湿度下的剥层磨损。     

不同基体炭结构的C/C复合材料摩擦表面特性和摩擦磨损机理

与表面镀Cr的40Cr钢配副进行滑动摩擦实验后,在JSM 6360LV扫描电镜上观察6种具有不同基体炭结构的C/C复合材料的磨损表面形貌。结果表明:完全光滑层(SL)炭结构的C/C复合材料摩擦表面在任何载荷下均难以形成完整的磨屑膜;完全粗糙层(RL)炭结构、粗糙层/树脂炭(RL/RC)的材料摩擦表面在低载荷时能形成较厚的磨屑膜,在高载荷时表面摩擦膜均很薄;完全RC结构试样摩擦表面在低载荷时完整、致密,在高载荷时有显著的磨屑膜剥落;RL/SL/RC、SL/RC结构试样在低载荷时的表面摩擦膜薄,而高载荷时,RL/SL/RC材料的基体炭磨损比SL/RC的严重;RL/SL或SL炭在摩擦中的损伤呈现阶梯状磨损形貌,RL炭在摩擦后难以分辨出原始形貌,RC炭在部分摩擦表面则为条纹状磨损形貌;RL/SL/RC、SL/RC结构的C/C复合材料摩擦形貌的稳定性高,材料耐磨性好,在一定载荷范围内有利于降低材料的摩擦因数和体积磨损。     

短炭纤维增强C/C-SiC制动材料的摩擦磨损性能

采用温压？原位反应法制备C/C-SiC复合材料,利用QDM150型摩擦试验机研究短炭纤维（SCF）长度和纤维体积分数对C/C-SiC制动材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：C/C-SiC制动材料能够保持较高且稳定的摩擦因数;SCF的体积分数将影响C/C-SiC制动材料的摩擦磨损性能,纤维体积分数为10%时,材料具有适中的摩擦因数和较低的磨损率;SCF长度对C/C-SiC制动材料的摩擦磨损性能有显著影响,炭纤维长度为12 mm时,材料具有最佳的摩擦磨损性能。     

添加BN对光滑层热解炭结构的C/C复合材料摩擦性能的影响

通过粉末层铺法向全网胎炭纤维预制体中添加六方氮化硼粉末和化学气相沉积热解炭增密制备C/C-BN复合材料。在MM 1000摩擦试验机上对其摩擦磨损性能进行测试,并对摩擦表面进行光学形貌观察以及对材料的组织结构和磨屑进行SEM形貌观察。结果表明:与C/C复合材料相比,C/C-BN复合材料的线性磨损率降低了40%,质量磨损率降低了70%;摩擦表面中的六方BN在摩擦过程中始终保持稳定,BN的存在使光滑层热解炭结构的C/C复合材料的摩擦因数曲线变得平稳、波动小并且对刹车压力响应迅速,摩擦表面上形成了一层薄的摩擦膜。     

碳-铜基复合材料机械摩擦磨损性能研究

利用扫描电镜、金相显微镜等测试手段对面碳－铜复合材料几种组织状态下的机械摩擦磨损性能进行了研究。结果表明,复合材料具有合理的组织结构,可明显改善材料摩擦磨损性能,复合材料磨损性能随材料成形方向不同也有差异。     

TiC增强高锰钢基复合材料的组织与磨损性能

高锰钢是传统的耐磨材料。为进一步提升高锰钢的耐磨性能,使其能满足复杂工况的使用要求,本文采用凝固析出方法制备了不同体积分数TiC增强的高锰钢基复合材料,系统研究了复合材料的显微组织和磨料磨损性能。热处理后,复合材料由奥氏体和TiC两相组成,TiC颗粒均匀分布在高锰钢基体中,颗粒与基体界面清洁。磨料磨损实验表明,TiC颗粒的引入提高了复合材料耐磨性能。然而,复合材料的磨损性能随着TiC体积分数的增加而降低。研究表明这是因为随着TiC体积分数的提高,陶瓷粒径尺寸增大且部分形成团簇,陶瓷颗粒在磨损过程中发生破碎从而提高磨损率。     

热处理工艺对低合金耐磨铸钢力学与摩擦磨损性能的影响

借助OM、SEM和EDS分析研究了淬火后不同回火温度对低合金耐磨铸钢力学及摩擦磨损性能的影响。试验结果表明,890℃淬火后500~650℃回火,随着回火温度的增加,试样硬度、抗拉强度逐渐减小,伸长率逐渐增加,560~620℃回火试样具有较优的综合力学性能。560~620℃回火试样在MMS-2A摩擦磨损试验机分别加载100 N和200 N进行干摩擦磨损试验,随着回火温度增加,试样的磨损体积和磨损率都增加,加载200 N磨损体积及磨损率大于加载100 N;试样磨损主要以氧化磨损、粘着磨损为主,同时伴有少量的磨粒磨损及微观切削。     

连续碳（石墨）纤维增强铜基复合材料的摩擦磨损行为

碳（石墨）纤维类型对碳铜复合材料摩擦摩损性能有着重要的影响。碳纤维滑动过程中在复合材料亚表面层的弯曲程度，纤维的抗拉强度，杨氏模量及其直径等综合影响心银复合材料的磨损率，而摩擦系数则由建立的表面膜完善程度决定。     

SiC_p/ZA27复合材料的摩擦磨损性能

探讨了不同含量、不同大小ＳｉＣｐ增强ＺＡ２７复合材料的摩擦磨损特性,并借助ＳＥＭ,ＥＤＡＸ对磨面及其剖面、磨屑进行了分析。结果表明：随着ＳｉＣｐ含量的增加,复合材料的磨损量急剧下降,摩擦系数也呈下降趋势,磨损机制将从粘着和剧烈切屑磨损转向微切削磨损;随着ＳｉＣｐ尺寸的增大,磨损量先急剧减小后趋于稳定,摩擦系数先减小后又升高,磨损机制将从粘着和剧烈切削转向微切削和因ＳｉＣｐ脱粘造成的磨料磨损;经ＸＲＤ分析复合材料的磨屑由Ｚｎ和Ａｌ的固溶体相及ＳｉＣｐ和对磨块４５＃钢的Ｆｅ相组成。     

颗粒增强铝基复合材料的半固态组织与性能

采用自制的半固态流变性能测试装置，研究了SiC颗粒增强铝基复合材料的半固态流变性能，并对其微观组织进行了分析。结果表明，在SiC颗粒体积分数低于12％的条件下，SiC颗粒越多，材料的半固态流变性能越好。半固态微观组织分析表明，SiC颗粒的分布状况与复合材料的半固态的变形量有关。     

TENSILE PROPERTIES OF COATED CARBON FIBER REINFORCED MAGNESIUM COMPOSITES

ＴＥＮＳＩＬＥＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳＯＦＣＯＡＴＥＤＣＡＲＢＯＮＦＩＢＥＲＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤＭＡＧＮＥＳＩＵＭＣＯＭＰＯＳＩＴＥＳ①ＺｈａｎｇＫｕｎ，ＷａｎｇＹｕｑｉｎｇ，ＺｈｏｕＢｅｎｌｉａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｅｔａｌＲｅｓｅａｒｃｈ，Ｃｈｉ...     

Ti(C,N)基金属陶瓷的摩擦磨损研究

本文对Ti(C,N)基金属陶瓷材料的摩擦磨损行为及其磨损机理进行了研究.试验结果表明:与具有相同硬度的WC-Co合金和钢结硬质合金相比,Ti(C,N)金属陶瓷具有优异的耐磨性和较低的摩擦系数,其耐磨性随粘结相含量的增加而降低.Ti(C,N)基金属陶瓷磨损过程中,首先由表面微凸体间相互滑过,发生粘着,犁削,引起磨损,跑合一定时间后磨损由硬质相晶粒剥落控制.     

WC-NiP复合材料在腐蚀条件下的磨损性能

对新开发的一种机械密封新型摩擦副WC-NiP复合材料的腐蚀磨损性能进行了研究。考察了WC-NiP与浸呋喃树脂石墨在3％NaCl、10％HCl和卤水中的腐蚀磨损性能。结果表明：WC-NiP复合材料在此配对情况下多发生粘着磨损,WC-NiP复合材料可作为低浓度非氧化酸性介质和卤水中的首选材料。     

表面纳米化对低碳钢擦磨损性能的影响

用表面机械碱研磨对低碳钢板材进行表面处理,经X射线衍射及透射电镜分析表明,处理后的样品上已形成了纳米结构表层,用往复式摩擦实验机研究了处理后样品的摩擦磨损性能。结果表明其摩擦系数较未处理样品明显降低,其磨损量在低载荷及中等载荷作用下也较未处理样品降低,磨痕形貌的扫描电镜观察表明,表面纳米化能减弱低碳钢的疲劳磨损效应,提高材料的摩擦磨损性能。     

低碳钢闪光焊与摩擦焊接头性能和金相组织的对比研究

本文对20号钢的闪光焊及摩擦焊接头组织及性能进行了全面系统的理论研究。文中提供了两种工艺方法接头性能的具体数据。应用位错理论、低碳钢的冷脆倾向理论,分析对比了两种焊接工艺接头的性能,性能变化规律以及出现性能差异的原因。透射电镜观察发现接头存在高密度位错和少量板条马氏体。