C/C及C/C-Cu复合材料的摩擦磨损性能

通过化学气相渗透(CVI)、树脂浸渍/碳化(I/C)的工艺制成多孔的C/C预制件,采用气体压力浸渗方法向预制体中渗入铜,制备出C/C-Cu复合材料。以高密度C/C复合材料(1.9g/cm~3)作为对比样,在MM-200型磨损试验机上对其摩擦磨损性能进行测试,并对其微观结构和摩擦磨损机理进行分析。研究结果表明:C/C-Cu的摩擦系数比C/C复合材料的低,这主要与摩擦表面的摩擦膜有关,铜在摩擦力带动下填充摩擦表面的凹坑,并与碳材料共同形成摩擦膜,摩擦膜的碳含量越高,润滑效果越好。当C/C预制件密度为1.59g/cm~3时,C/C-Cu的摩擦系数和磨损量均小于C/C复合材料,摩擦磨损性能良好。     

C/C复合材料的摩擦转变和磨损机理

总结了国内外各种解释C/C复合材料摩擦磨损转变的观点,C/C复合材料摩擦磨损转变归因于摩擦膜的变化、水和氧的解吸附、磨屑氧化和应力集中四大原因.归纳了不同刹车条件下C/C复合材料的磨损机理,并指出国内关于C/C复合材料摩擦磨损的研究主要集中在摩擦后磨屑和摩擦膜的"静态"观察上,提出了进一步研究应关注"动态"磨损过程.     

C/ZA-12复合材料的摩擦磨损性能研究

本文研究了用挤压铸造法制备的C/ZA-12复合材料的摩擦磨损性能.对碳纤维体积分数和载荷改变时,复合材料的摩擦系数、磨损量的变化规律作了较细致的分析,并对影响其磨损性能的因素进行了讨论.      

添加石墨对热压法制备C/C复合材料摩擦磨损性能的影响

以表面酚醛树脂包覆处理过的石墨颗粒,硝酸氧化处理的炭纤维和沥青为原料,经热压烧结制备短切炭纤维增强沥青基C/C复合材料,利用环一块磨损试验机对材料进行了摩擦磨损实验,借助SEM观察样品的磨痕和磨屑,研究了不同石墨含量对样品摩擦磨损性能的影响.结果表明,随着石墨含量的增多,样品的密度和弯曲强度逐渐提高,同时在摩擦磨损表面形成具有自润滑作用的摩擦膜,有利于降低磨损量,并保持摩擦系数的稳定.添加适量的石墨可获得摩擦磨损性能优良的C/C复合材料.     

C/SiC摩擦材料的制备及摩擦磨损性能

通过化学气相渗透法(CVI)结合反应熔体浸渗法(RMI)制备了低成本、高性能的C/SiC飞机摩擦材料, 并模拟飞机正常着陆条件进行了摩擦磨损实验. 实验结果表明: C/SiC是比C/C更优的飞机摩擦材料, 具有动、静摩擦系数高(分别为0.34、0.41), 湿态几乎无衰减(约2.9%), 磨损小(约1.9μm/次), 摩擦性能稳定等特点. 并采用金相显微镜、扫描电镜等对C/SiC摩擦材料的摩擦面以及磨屑形貌进行了观察, 并对其磨损机理进行了探索. 结果表明, 磨损机理以磨粒磨损为主, 同时由于垂直于摩擦面的纤维束增强了其层间抗剪切能力, 从而提高了其抗磨损性能.     

C/C刹车材料的摩擦磨损性能与机理

简要介绍了C/C复合材料在刹车领域的应用,综述了几十年来人们以C/C刹车材料摩擦磨损性能与机理的研究结果,对C/C复合材料的摩擦磨损特征和影响摩擦磨损性能的一些因素作了介绍。     

刹车速度对C/C复合材料摩擦磨损性能的影响

以炭纤维针刺毡为预制体,采用CVI法并结合液相法制备了热解炭与树脂炭为基质炭的准三维C/C复合材料,并研究了这种材料在不同刹车速度下的摩擦磨损性能.研究表明:C/C复合材料热解碳结构为粗糙层,材料的摩擦磨损性能随刹车速度变化而变化,摩擦系数在刹车速度为10 m/s时达最大值,磨损量随刹车速度的增加而增加,而氧化磨损在25 m/s时开始大量产生,28 m/s的最大刹车速度时达最大值;X射线检测发现刹车后摩擦面碳结构有序度比次摩擦面低,且随着刹车速度的增大,这种降低程度依次增大.     

低能载条件下C/C复合材料滑动摩擦磨损性能

采用MM-200型环-块摩擦磨损试验机测试了针刺碳毡增强C/C复合材料试样在不同载荷和转速条件下的摩擦磨损性能,借助数码显微镜和扫描电镜观察分析了摩擦表面形貌。结果表明:当转速较低时,摩擦系数比较稳定,磨损率随载荷提高而增大;当转速较高时,低载荷试样摩擦系数不大,磨损率有所增加,而高载荷试样的摩擦系数在5分钟左右时出现峰值然后回落并保持稳定,磨损率急剧增加,说明磨损机制发生变化;摩擦面平行于X-Y向的C/C复合材料磨损率较小,具有较好的摩擦磨损性能。     

铝基复合材料摩擦磨损性能研究

为研究碳纤维对Al1O3f/ZL109复合材料摩擦磨损性能的影响,进一步提高金属基体的摩擦磨损性能,利用液态模锻法制备了(Cf,Al2O3f)/ZL109复合材料,并研究了该材料的摩擦磨损性能.结果表明:各种(Cf,Al2O3f)/ZL109复合材料的磨损量均随载荷的增加而增大,但复合材料的磨损量均低于ZL109基体,且在总纤维体积分数为12%的复合材料中,(4?,8%Al2O3f)/ZL109复合材料具有最低的磨损量;各种(Cf,Al2O3f)/ZL109复合材料的摩擦因数均随载荷的增加而减小.(Cf,Al2O3f)/ZL109复合材料的耐磨性由碳纤维与氧化铝纤维性能及基体共同决定.     

国外C/C复合材料飞机刹车盘的摩擦表面特性和摩擦磨损机理

在MM-1000型摩擦试验机上,对英、法、美三国四大炭盘制造商的五种炭盘小样进行了摩擦磨损性能测试,对摩擦表面进行了宏观和扫描电子显微镜(SEM)微观形貌分析,对各试样的摩擦磨损过程和机理进行了一定的探讨.结果表明:石墨化度决定了膜的完整程度,且成正比关系,坯体结构对摩擦膜有一定的影响;纯树脂炭基体的试样表面膜厚度较小,完整致密性与热解炭基体的试样差别较大,磨损较大;C/C复合材料的机械磨损以粘着、犁沟、磨粒磨损为主,膜越完整的材料呈现出以粘着磨损为主,对于低石墨化度的和纯树脂炭基体的C/C复合材料表现出犁沟、磨粒磨损为主,粘着磨损为辅.     

PTFE基复合材料摩擦磨损特性研究

用机械共混、冷压成型自由烧结的方法制备了PTFE基复合材料;用M-2000型磨损试验机测试了在干摩擦定载荷条件下各试样的磨损性能;用扫描电子显微镜(SEM)对磨损试样的表面形貌进行了观察和分析.结果表明:在实验条件下,复合材料的抗磨性能,随青铜粉用量的增大逐渐增强,当青铜粉的用量大于20vol.%后,抗磨损性能增强的趋势明显减缓,在干摩擦条件下复合材料主要发生粘着磨损和磨粒磨损,且随青铜粉用量的增加,磨粒磨损也越明显.研究发现,当青铜粉:氧化镉:二硫化钼为20:6:4(体积比)时,复合材料的摩擦磨损性能最佳.     

超高分子量聚乙烯/金属复合材料的摩擦磨损性能

用MM-200型摩擦磨损试验机研究了Ag、Cu、Co、Cr、Fe、Mo、W、Ni、Zn、Pb、Sn、Al等金属粉末填充超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料的摩擦磨损性能,利用扫描电子显微镜观察了复合材料磨损表面形貌.结果表明:在低速条件下,金属填料可降低UHMWPE复合材料的摩擦系数;在高速条件下,金属填料对UHMWPE复合材料的摩擦系数影响不尽相同.Ag、Cu、Co、Cr、Fe、Mo、W、Ni、Zn、Pb等金属填料可使UHMWPE的耐磨性显著提高, 而Sn、Al导致UHMWPE的磨损率增大;Ag的减摩抗磨效果最佳.     

炭/炭复合材料摩擦膜的显微结构研究

用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)分析CVD增密和2300℃热处理炭/炭复合材料刹车片在模拟飞机正常刹车状况下的摩擦表面形貌和显微结构,研究了摩擦膜结构对摩擦磨损性能的影响。结果表明:在模拟飞机正常着陆的试验中,在炭/炭复合材料的摩擦表面形成一层低织构热解炭的摩擦膜,片层厚度约为1μm。     

纤维增强尼龙复合材料的摩擦磨损性能研究

分别研究了不同条件下连续C纤维和三维编织纤维增强铸型尼龙复合材料的摩擦磨损性能,并对磨痕和磨屑表面形貌进行了观察和分析.结果表明:干摩擦条件下三维编织C纤维增强铸型尼龙(简称C3D/MCPA)复合材料的磨损率明显低于连续C纤维增强铸型尼龙(简称CL/MCPA)复合材料;水润滑条件下C3D/MCPA复合材料的摩擦系数和磨损率几乎为干摩擦时的50%.三维编织C纤维/芳纶纤维混杂增强铸型尼龙(简称HF/MCPA)复合材料中随C纤维相对体积比的提高,磨损率下降而摩擦系数变化不大.     

碳/碳复合材料内耗行为研究

碳／碳复合材料的内耗是材料内部各种结构因素共同作用的结果。通过分析碳纤维、热解碳基体及纤维／基体界面对碳／碳复合材料内耗特征的影响规律与机抽,对碳／碳复合材料的内耗行为进行了研究。     

SiCp与Gr混杂增强Al基复合材料的制备和摩擦磨损性能

利用真空压力浸渍工艺制备了ＳｉＣｐ增强和ＳｉＣｐ、Ｇｒ混杂增强铝基复合材料，Ｇｒ能降低复合材料的摩擦系数，减少偶件的磨损，但Ｇｒ的片状和针状外表对其耐磨性不利。     

不同纳米粒子填充PA6/GF复合材料摩擦磨损性能

利用MM-200型摩擦磨损试验机考察了载荷及不同纳米粒子与玻璃纤维混合填料对PA6复合材料摩擦磨损性能的影响。采用扫描电子显微镜观察分析磨损表面形貌及磨损机理。结果表明:纳米材料与玻璃纤维的协同作用显著改善了材料的摩擦磨损性能,其中纳米Si3N4与玻璃纤维混杂填充的PA6复合材料的耐磨性最佳;纳米SiO2与玻璃纤维混杂填充的PA6复合材料的摩擦性能最佳。