C/C-SiC陶瓷制动材料的研究现状与应用

通过分析合成材料、粉末冶金材料、C/C和C/C-SiC复合材料等摩擦材料的特点及其性能,指出C/C-SiC复合材料是一种能满足高速高能载制动的高性能陶瓷制动材料.综述了先驱体转化法、化学气相浸渗法和反应熔体浸渗法制备C/C-SiC复合材料的优点及其不足,指明了反应熔体浸渗工艺是一种具有市场竞争力的工业化生产技术.介绍了我国研制的C/C-SiC陶瓷制动材料的组织结构、力学性能、摩擦磨损性能及其应用,并对C/C-SiC陶瓷制动材料的性能特点进行了评述.     

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。     

不同成分对C/C-SiC材料摩擦磨损行为的影响与机理

采用温压-原位反应法制备C/C-SiC复合材料,研究了SiC、石墨和树脂炭成分对C/C-SiC材料摩擦磨损行为的影响及其机理.结果表明:SiC在摩擦表面摩擦膜的形成过程中起骨架作用,提高SiC的含量有利于提高摩擦系数,降低磨损率;树脂炭在材料中具有粘结各成分和提高摩擦系数的作用,但其成膜性较差,易增大磨损率;石墨粉在制动过程中起润滑作用,适量石墨粉有助于形成稳定的摩擦膜降低磨损率;摩擦表面摩擦膜的形成有利于减少C/C-SiC材料的磨损率.     

温压-熔融渗硅法制备C/C-SiC摩擦材料及其摩擦磨损性能

以短切炭纤维、石墨粉、硅粉、树脂为原料,采用新开发的温压-熔融渗硅(WC-RMI)法制备C/C-SiC摩擦材料,对不同制动速度下材料的摩擦磨损性能进行研究,并对温压-熔融渗硅法的制备工艺过程进行理论分析。结果表明:C/C-SiC材料的密度可达1.78g/cm3,残留单质Si的含量为0.3%,摩擦因数为0.36～0.43,体积磨损量低至0.6×10-2cm3/MJ,且随着制动速度的增大,其磨损量迅速下降并趋于平稳;C/C-SiC材料在摩擦过程中能够形成光亮、平整、连续的摩擦膜,有效降低C/C-SiC材料的磨损量。     

CuxSiy改性C/C-SiC复合材料的制备及其性能

以针刺整体炭毡为预制体,采用化学气相渗透法(CVI)增密制备C/C多孔体,然后采用反应熔体浸渗法(RMI),将Cu与Si同时熔渗进C/C坯体中制备CuxSiy改性C/C-SiC复合材料.研究CuxSiy改性C/C-SiC复合材料的组织结构、力学性能和摩擦磨损性能,并与C/C-SiC复合材料进行对比.结果表明:CuxSiy改性C/C-SiC复合材料的弯曲强度和冲击韧性略低于C/C-SiC复合材料的;采用30Cr钢作对偶时,CuxSiy改性C/C-SiC复合材料的摩擦因数约为0.24,线磨损率小于4 μm·side-1·cycle-1,均与C/C-SiC复合材料的相近,但其摩擦表面温度降低约50 ℃;以自身材料作对偶时,CuxSiy改性C/C-SiC复合材料的摩擦磨损性能略低于C/C-SiC复合材料的.     

制备工艺对C／C-SiC复合材料滑动摩擦特性的影响

分别采用熔渗硅(MSI)、前驱体裂解(PIP)技术制备4种C/C-SiC复合材料.在M2000型实验机上测试材料的摩擦磨损特性.结果表明:采用MSI制备的2种C/C-SiC摩擦因数高、不稳定,摩擦因数在0.404-0.906之间波动;随载荷增加,MSI-SiC质量分数为40.9%的材料B的摩擦因数变化幅度低于SiC质量分数18.9%的材料A的摩擦因数,但其随时间延长的波动幅度大;随时间延长和载荷增加,采用PIP制备的2种C/C-SiC材料的摩擦因数变化小,在0.08-0.14之间波动;其中,随载荷增加,PIP-SiC质量分数为18.0%的材料C的摩擦因数波动幅度稍大于SiC质量分数为6.0%的材料D的.EDAX分析表明:材料A的部分磨损表面未发现碳元素;而材料C磨损表面的碳硅摩尔比大于1,使其有足够的炭形成自润滑膜,从而降低材料的摩擦因数.SEM形貌表明:MSI技术制备的材料摩擦表而粗糙,未形成完整的摩擦膜,而采用PIP技术制备的材料摩擦表面较完整且致密.     

B、Si改性炭/炭复合材料及其摩擦磨损特性

以低密度的C/C复合坯体为预制体,分别采用反应熔渗(RMI)、化学气相沉积(CVD)、浸渍-原位反应技术对其进行陶瓷改性.结果表明:改性陶瓷分别以SiC和c-BN的形式渗入C/C复合坯体内.摩擦试验结果表明:采用RMI技术制备的C/C-SiC复合材料摩擦因数较高,高达0.3到0.9;采用CVD技术制备的C/C-SiC复合材料的摩擦因数在0.20～0.36之间;而采用浸渍-原位反应技术制备的c-BN改性C/C复合材料的摩擦因数较低,为0.10～0.20.SEM观察表明:采用RMI技术制备的C/C复合材料的摩擦表面粗糙、未形成完整的摩擦膜,而采用另两种技术制备的C/C复合材料均形成了较完整、致密的摩擦膜.     

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.     

C/C-SiC复合材料在制动过程中的摩擦磨损性能及热应力仿真分析（英文）

为了研究C/C-SiC复合材料的摩擦磨损性能及制动过程中的热应力行为,对C/C-SiC复合材料进行模拟高铁制动条件下的自对偶摩擦磨损测试,同时在ANSYS有限元模拟软件中对制动过程的温度及结构场进行耦合。结果显示,C/C-SiC复合材料在制动过程中表现出优异的静摩擦因数(0.68)以及动摩擦因数(平均值为0.36);摩擦面的最高温度为445℃。模拟的温度场结果显示,摩擦面的最高温度为463℃。模拟热应力场结果显示,制动过程中摩擦面上的最大热应力为11.5 MPa。摩擦面上的温度与热应力分布呈相似趋势。     

陶瓷及其复合材料在干摩擦条件下的摩擦学性能研究现状

综述了陶瓷自配副、陶瓷间配副以及陶瓷/金属摩擦副干摩擦磨损性能的研究现状，并对自润滑陶瓷及其复合材料的研究现状，以及固体润滑技术在陶瓷自润滑材料研究中的应用情况做了概述。     

伺服控制参数对摩擦误差影响的研究

为了从伺服控制参数角度分析由摩擦所造成的误差,对实验平台进行建模并根据辨识实验结果建立了精确的摩擦模型。通过理论分析及仿真,研究了不同伺服控制参数条件下,系统换向点处摩擦误差在频域与时域上的变化。总结了伺服控制系统各参数对换向点处摩擦误差的影响规律,其结果可以作为伺服控制系统参数调整及优化的参考,具有一定理论及实用价值。     

Al-9Gr半固态复合材料摩擦性能的研究

采用机械和电磁复合搅拌法制备了铝-石墨半固态复合材料,研究了石墨的加入对复合材料摩擦性能的影响。结果表明,加入石墨后,Al-9Gr复合材料的主要磨损机制为犁削和剥层破坏;其摩擦因数随着压力的增大而增大,随摩擦时间的增加逐渐减小。在Al-9Gr复合材料摩擦过程中,石墨在摩擦表面分布越均匀,相对应的铝-石墨复合材料的摩擦因数越小。     

电液比例控制技术在摩擦提升机衬垫摩擦系数测定中的应用

介绍了电液比例控制技术在衬垫摩擦系数中的应用及摩擦系数测定的原理.实现了在不同压力和不同滑速下摩擦系数的测定.     

液压伺服系统的摩擦力分析及补偿研究

为了对液压位置伺服系统低速运行时的摩擦力进行研究并实现摩擦负载动态补偿,针对常见的液压位置伺服系统建立摩擦模型并设计摩擦观测器,通过仿真验证了该摩擦模型及动态补偿方法的有效性。仿真结果表明该新型摩擦模型和补偿技术具有良好的补偿效果,能够动态、适时地补偿摩擦力,为设计高精度、超低速电液伺服系统提供了有效的途径。     

摩擦对薄板冲压件成形性能的影响

介绍了利用有限元仿真技术,对一个薄板冲压件的成形过程进行了数值模拟,从中研究摩擦对板材最终成形性能的影响,并得出有关结论。     

变薄翻边成形工序中摩擦的影响

通过对变薄翻边工艺受力情况的分析，利用示例不同的摩擦条件下的变薄翻边变形力进行了计算，讨论了摩擦对变薄翻边的影响。     

抗扭连杆支架摩擦性能的试验研究

汽车发动机抗扭连杆支架的连接可靠性影响汽车行驶中的乘坐舒适性、车身稳定性以及操控稳定性。影响其连接可靠性的主要因素是紧固连接处的摩擦性能。通过试验分别测试了3个试样的摩擦因数。试验结果表明:3个试样的摩擦因数实测值分别为0.27、0.30、0.33,大于其摩擦因数的评定值0.22,符合评定标准且该试验工装夹具及安装设计能够达到试验标准。     

齿面微织构面积率及形状对其摩擦性能的基础研究

为研究齿面微织构面积率和形状对齿轮副摩擦学性能的影响,采用激光打标机在经热处理后的45钢试件表面加工出不同形状和面积率的织构,利用往复式摩擦磨损试验机分析织构面积率和形状对摩擦因数的影响规律,并与Fluent仿真结果进行对比。仿真结果表明：随着织构面积率的增大,摩擦因数逐渐减小,油膜承载力和油膜刚度逐渐增大,长方形织构具有更佳的减摩性能。试验结果与仿真结果基本一致,与无织构表面相比,长方形织构面积率为17%时平均摩擦因数降低了18.06%,正方形和圆形织构面积率为4.7%时,不仅没有减摩,反而将摩擦因数分别增大了4.17%和1.39%。织构化表面可提高油膜承载力和刚度,使油膜不易破裂,减小了摩擦副之间的接触,降低了摩擦因数。获得了微织构形状和面积率对齿轮副摩擦性能的影响规律,为改善齿轮系统的寿命提供试验支持。     

The influence of die geometry and workpiece mechanical properties in T-Shape friction test

In this study, T-Shape friction test was redesigned to make it more suitable for application to microforming processes. Workpiece with aspect ratio (length/diameter) of 5 was proposed in order to ease workpiece handling. The die geometry was also modified from the original test to improve friction sensitivity especially within the range of friction factors commonly observed in metal forming. Geometric deviation of the die was simulated using Deform-2D to establish the acceptable tolerance for the fabrication. The effect of variation in workpiece mechanical properties on the test behavior was also investigated through Deform-2D simulation. Based on simulations on a 1 mm diameter copper workpiece, a tolerance of 0.01 mm (1% of workpiece diameter) was found to be the most suitable for the die fabrication. In addition, it was shown that variations in workpiece mechanical properties of up to 10% do not significantly influence the friction test results. Ultimately, T-Shape test experiment was conducted using copper workpieces to examine how the test complied with the friction behavior observed in the experiment.