树脂炭含量对C/C复合材料摩擦磨损性能的影响

为探明树脂炭含量与C/C复合材料摩擦因数及磨损量的关系,研究树脂炭含量分别为0、8.6%、67%(质量分数)的3种C/C复合材料的精细结构和摩擦磨损性能,采用实验用飞机制动装置模拟不同速度下的刹车过程,利用扫描、透射电镜观测分析摩擦表面和磨屑的微观形貌与结构.结果表明:3种材料均具有稳定的摩擦因数,并在中低速条件下达到...     

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.     

载流条件下C／C-Cu复合材料的摩擦磨损行为

采用真空无压熔渗工艺制备炭纤维整体织物炭/炭-铜(C/C-Cu)复合材料,在改装的QDM150型干式摩擦性能试验机上进行载流条件下的干滑动模拟实验,研究电流及紫铜对偶盘转速对C/C-Cu复合材料摩擦磨损性能的影响规律.利用扫描电镜观察分析磨损表面及磨屑形貌.结果表明:C/C-Cu复合材料的摩擦因数随电流增大而减小,质量磨损率随电流增大而增大,接触表面的化学反应使得正极的磨损大于负极;复合材料的摩擦因数和磨损率均随着转速增大而降低.扫描电镜观察分析发现正极生成的磨屑主要以片状剥落层的形式存在,而负极的磨屑细小松散,呈等轴状.     

SiO2与ZrO2组元对铜基摩擦材料与C/C-SiC复合材料配副摩擦磨损性能的影响

在粉末冶金铜基摩擦材料中分别添加SiO₂和ZrO₂,研究SiO₂和ZrO₂对粉末冶金铜基摩擦材料与C/C-SiC复合材料配副时摩擦磨损性能的影响,并分析两者影响机制的内在关联。结果表明,含SiO₂或ZrO₂的铜基摩擦材料与C/C-SiC复合材料配副时,能在高制动速度下保持较高的平均摩擦因数,分别为0.375 8和0.342 4,摩擦材料的磨损量较低,为1.44μm/次和0.95μm/次,配副材料几乎无磨损。SiO₂在制动过程中易脱落,形成磨粒,对摩擦材料与配副材料表面造成磨粒磨损,而ZrO₂在基体中保持完整,以硬质微凸体的形式对C/C-SiC复合材料摩擦表面产生犁削作用。SiO₂在高制动速度下破碎脱落后易嵌入C/C-SiC复合材料表面摩擦膜,有利于以Cu及Cu的化合物为主的磨屑在其周围积累,促进摩擦转移膜在C/C-SiC复合材料摩擦表面的形成,从而改善材料的摩擦磨损性能。     

航空刹车副用炭/炭复合材料渗硅增摩改性研究

对A,B2种试样作了渗硅处理.在A样的摩擦磨损试验中,其线性磨损由原来的42μm/次降低到17.56μm/次,摩擦因数较稳定,均为0.36,并且摩擦磨损曲线的线型较好.B样渗硅后也比渗硅前的摩擦磨损曲线线型好,同时解决了摩擦时的振动问题,但随试样中所生成SiC含量的增加,其摩擦因数逐渐降低(由0.40→0.34→0.30),线性磨损量增大(由(2.0/1.4)μm→(21.21/23.12)μm→(69.33/52.85)μm).同时分析了摩擦磨损的机理,认为其摩擦磨损性能一方面受A,B 2种试样的结构性能影响;另一方面也取决于渗硅后所生成SiC的性能及结构.     

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。     

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.     

不同纤维含量的炭/炭复合材料制动时的温度场

研究纤维含量(体积分数)分别为23%、26%、29%的炭/炭复合材料的摩擦磨损性能,采用有限元软件ANSYS计算3种试样在飞机正常刹车条件下的瞬态温度场分布.结果表明:纤维含量为23%和29%的试样摩擦因数较小,平均质最磨损较大;纤维含量为26%的摩擦因数较大,但线型较好,且质量磨损较小.随着纤维含量增加,摩擦表面的最高温度逐渐降低,分别为679℃、586℃、567℃,温度梯度逐渐减小.综合分析材料的摩擦磨损特性和温度场分布可知,纤维含量为26%的炭/炭复合材料摩擦磨损特性最佳,摩擦表面的温度低,最适宜作为飞机刹车材料.     

不同试验模式下C/C-Cu复合材料的摩擦磨损特性

采用无压熔渗工艺制备1种新型的具有自润滑耐磨性能的炭纤维整体织物/炭-铜(C/C-Cu)复合材料,分别在环-块运动模式、销-盘运动模式和往复运动模式下对该材料的摩擦磨损特性进行研究,并与粉末冶金方法制备的滑板用C/Cu复合材料进行性能比较。结果表明:C/C-Cu复合材料在不同试验模式下表现出迥异的摩擦磨损特性。往复运动模式下试样表面形成完整光滑的磨屑层,摩擦因数和磨损量均分别维持在0.02和1.70 mm3的较低水平,摩擦磨损性能优于C/Cu复合材料;环-块模式下试样磨损面粗糙,摩擦因数最高,达到0.25以上,磨损量最低,仅为0.75 mm3与C/Cu复合材料的摩擦磨损性能相当;销-盘模式下试样的磨损量远高于其它2种摩擦模式,最高达55 mm3,摩擦磨损性能比C/Cu复合材料差。     

国产PAN基炭纤维增强炭基体复合材料的制动摩擦行为

分别采用国产聚丙烯腈基(即PAN基)炭纤维CCF700(A)和CCF300(B)及日本东丽PAN基炭纤维T300(C)编织二维针刺毡预制体,通过化学气相沉积结合树脂浸渍炭化增密技术制备飞机刹车副用炭/炭复合材料,在HJDS-Ⅱ型地面惯性台上测试这3种炭/炭复合材料的制动摩擦特性。结果表明:用国产炭纤维制备的炭/炭复合材料样件的整体石墨化度低于用进口炭纤维制备的样件。在模拟正常着陆能载下,国产炭纤维增强样件的减速率高于进口纤维增强样件。其中,采用CCF700炭纤维制备的材料A的摩擦因数较高、波动明显,而采用CCF300炭纤维制备的材料B的摩擦因数稳定在0.28左右。同时,刹车盘A和B的刹车过程相对平稳,刹停时间短,但刹车盘C在刹车结束前有明显的刹车力矩回升,有利于刹车过程的稳定性。材料A表面形成较厚的摩擦层,而材料B的摩擦表面摩擦层较薄,这与CCF300炭纤维具有良好的耐磨性有关。     

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...     

碳纤维质量分数对Al2O3弥散强化铜复合材料的载流摩擦磨损性能影响

通过内氧化法制作出一种Al₂O₃弥散强化铜-碳纤维复合材料,研究了不同碳纤维质量分数对材料载流摩擦磨损性能的影响。结果表明,碳纤维的加入会影响材料的力学性能,明显降低弥散强化铜材料的摩擦系数和磨损量,提升材料的载流稳定性和载流效率。随着碳纤维质量分数的升高,材料的磨损机制由粘着磨损、熔融堆积变为粘着磨损;随着碳纤维质量分数的进一步增加,材料的磨损形式变为轻微的磨粒磨损,说明碳纤维能够在载流摩擦中起到良好的润滑作用。     

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。     

Cr2AlC含量对铜基复合材料摩擦磨损性能的影响

采用冷压-烧结方法制备了含质量分数0%、5%、10%、15%Cr₂AlC的铜基复合材料, 利用光学显微镜、扫描电子显微镜及能谱仪观察并分析复合材料微观组织和微区成分, 使用HVS-1000型显微硬度计和M-2000型摩擦磨损试验机测试复合材料的硬度和摩擦磨损性能, 分析Cr₂AlC质量分数对复合材料硬度、摩擦性能和磨损机理的影响。结果表明:含Cr₂AlC铜基复合材料的相对密度为0.8, Cr₂AlC均匀分布在铜基体上, 有效提高了复合材料的硬度; 随Cr₂AlC质量分数增加, 复合材料摩擦系数先升高后降低, 磨损量先降低后回升, 当Cr₂AlC质量分数为10%时, 复合材料的摩擦系数最大, 磨损量最低, 耐磨性能最佳; 未添加Cr₂AlC的纯铜材料磨损机理以黏滑为主, 含Cr₂AlC铜基复合材料的磨损机理是犁削磨损、剥层磨损和氧化磨损三者的结合。     

镀钨碳纳米管增强镁基复合材料的摩擦磨损性能研究

以羰基钨为前驱体, 采用金属有机化学气相沉积在碳纳米管表面镀覆了金属钨, 利用磁力搅拌混粉和放电等离子体烧结制备了镀钨碳纳米管增强镁基复合材料((W-CNTs) /Mg), 研究了W-CNTs质量分数对复合材料摩擦磨损性能的影响。结果表明: W-CNTs的加入可对镁基体起到降低摩擦系数、减少磨损量的作用; 当W-CNTs质量分数为0.75%时, 复合材料的摩擦系数和磨损量均最小, 分别较纯镁降低了43.7%和71.4%;增加或降低复合材料中的W-CNTs质量分数, 材料的摩擦系数、磨损量均将增大。(W-CNTs) /Mg复合材料的摩擦磨损性能高于CNTs/Mg复合材料。     

粉末冶金制备碳纤维增强铁-铜基摩擦材料的组织与性能

以铁-铜为主组元,以石墨和MoS2为润滑组元,以Al2O3、SiC、锆英砂为摩擦组元,并添加不同质量分数的碳纤维,将原料混合均匀后经600 MPa冷压成形,然后在氢气气氛下热压烧结2 h(980℃,2~3 MPa),制备得到碳纤维增强铁-铜基摩擦材料,并对其硬度、相对密度、显微组织、摩擦磨损性能进行研究。结果表明:铁-铜基体上均匀分布着耐磨的陶瓷相及润滑组元,铁-铜基体有部分固溶,碳纤维掩埋在基体和摩擦组元间。当碳纤维质量分数为2%~4%时,所制备的摩擦材料硬度为HV 102.2~118.6,相对密度为90.4%~92.6%,摩擦系数为0.56~0.60,磨损失重量最小。该摩擦材料的磨损主要为磨粒磨损,伴随少量粘着磨损。碳纤维可以强化基体,钉扎摩擦组元,在摩擦磨损过程中隔断犁沟,降低材料磨损。     

Tribological behavior and surface analysis of tribodeformed AI Alloy-50 Pet graphite particle composites

A low-pressure infiltration-casting technique was used to produce Al alloy (2014)-50 vol pct graphite particle composites. The tribological behavior of the worn surfaces of the above composites was investigated. It was found that the coefficient of friction was of the order of 0.2 as compared to over 0.4 for the matrix alloy and stabilized after a running distance of the order of 5 m. In addition, the wear rate for the composite alloys is lower and decreases after sliding distances of the order of 2 m under conditions of 10 N and 0.1 m/s. The reduced friction and wear rate of the composites as compared to the base alloy are presumably due to the formation of a solid lubricating film at the surface. Detailed X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Auger electron spectroscopy (AES) analyses show that this lubricating film is approximately 10 to 20-nm thick and is composed of a carbonaceous mixture of primarily graphitic carbon plus some carbon oxides and air-deposited hydrocarbons in the film. In addition, some aluminum-containing particles also are present in the film.     

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。     

Investigation of Mechanical Properties and Dry Sliding Wear Behaviour of Squeeze Cast LM6 Aluminium Alloy Reinforced with Copper Coated Short Steel Fibers

LM6 aluminium alloy with 2.5–10 wt% of copper coated short steel fiber reinforced composites were prepared using squeeze casting process. Microstructure and mechanical properties viz., hardness, tensile strength and ductility were investigated. Dry sliding wear behaviour was tested by considering sliding distance and load. Fracture surface and worn surface were examined using field emission scanning electron microscope (FESEM). Hardness of composites increased with increasing wt% of fiber. Tensile strength of composites increased up to 19% for 5 wt% fiber composites. Further addition of fibers decreased the tensile strength of composites. Ductility of the composites decreased with the addition of fibers into the matrix. Wt% of fibers significantly decreased the weight loss, coefficient of friction and wear rate. Also the cumulative weight loss decreased up to 57% for 10 wt% of composites compared to LM6 aluminium alloy. Fracture surface of composite tensile specimen showed dimple formation and fiber pullout. Worn surface of matrix showed long continuous grooves due to local delamination on the surface. However, worn surface of composites showed fine and smooth grooves due to ploughing rather than local delamination. Copper coated steel fiber reinforcement in LM6 aluminium alloy exhibited better mechanical properties and wear resistance compared to matrix.