硅酸盐黏结剂制备摩擦材料的性能研究

树脂基摩擦材料普遍存在热衰退问题,探索解决摩擦材料的热衰退问题一直是摩擦材料研究的热点。无机黏结剂具有承受高温的特点,有望替代树脂黏结剂成为摩擦材料用黏结剂的材料。采用硅酸盐作为黏结剂,丁腈橡胶为韧性改良组分,采用热压成型工艺制备了摩擦材料。研究了硅酸盐种类及用量、橡胶含量对摩擦材料冲击韧性和摩擦磨损性能的影响,借助扫描电子显微镜（SEM）观察摩擦材料磨损表面的形貌并分析磨损机理。结果表明：钠钾比（物质的量比）为2∶1的混合硅酸盐制备的摩擦材料基体间的结合力较强,综合性能最优;适当含量的硅酸盐可以为摩擦材料提供较好的强度和韧性,并且可以实现摩擦材料的摩擦系数在全部测试温度范围内的平缓稳定,有效地改善了摩擦材料的抗热衰退性能;适量橡胶的加入可以提高摩擦材料的冲击韧性。     

新型无石棉有机物摩擦材料的制备及其性能研究

以热压固化方法制备了一种新型无石棉有机物（NAO）摩擦材料,研究了其力学性能和摩擦磨损性能。结果表明,NAO的冲击强度可达4.25 kJ/m2,硬度为68 HRM,力学性能优异;材料具有适中的摩擦系数,摩擦系数随温度升高而稳步升高,无热衰退现象,且高温和低温的摩擦系数曲线均较平稳;材料具有极低的磨损率;主要摩擦性能均优于国家标准所规定的技术要求。     

碱式碳酸镁微观结构对视比容影响

树脂基摩擦材料普遍存在热衰退问题,探索解决摩擦材料的热衰退问题一直是摩擦材料研究的热点。无机黏结剂具有承受高温的特点,有望替代树脂黏结剂成为摩擦材料用黏结剂的材料。采用硅酸盐作为黏结剂,丁腈橡胶为韧性改良组分,采用热压成型工艺制备了摩擦材料。研究了硅酸盐种以氢氧化镁和二氧化碳为原料,采用加压碳化法制备碱式碳酸镁。考察了二氧化碳分压、反应温度、搅拌转速和反应时间对碱式碳酸镁颗粒形貌影响,同时探究了碱式碳酸镁微观结构对其视比容的影响。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、热分析仪对产物的形貌、物相和热分解做了表征。结果表明：二氧化碳分压为0.6 MPa、反应温度为90 ℃、搅拌转速为200 r/min、反应时间为2 h得到的碱式碳酸镁为大小均匀、片层交叉堆积的规则球体,其视比容最高为10.54 mL/g。类及用量、橡胶含量对摩擦材料冲击韧性和摩擦磨损性能的影响,借助扫描电子显微镜（SEM）观察摩擦材料磨损表面的形貌并分析磨损机理。结果表明：钠钾比（物质的量比）为2∶1的混合硅酸盐制备的摩擦材料基体间的结合力较强,综合性能最优;适当含量的硅酸盐可以为摩擦材料提供较好的强度和韧性,并且可以实现摩擦材料的摩擦系数在全部测试温度范围内的平缓稳定,有效地改善了摩擦材料的抗热衰退性能;适量橡胶的加入可以提高摩擦材料的冲击韧性。     

长石粉对酚醛树脂基摩擦材料性能的影响

采用热压成型工艺制备混杂纤维增强酚醛树脂基摩擦材料,在定速式摩擦试验机和万能试验机上研究了不同长石粉含量对材料摩擦磨损性能和力学性能的影响,借助扫描电子显微镜观察磨损表面形貌并分析其磨损机理。结果表明,长石粉的加入对材料的力学性能有明显改善,相比于无长石粉的材料,当长石粉质量分数为6%时,材料的弯曲强度、压缩强度、剪切强度和冲击强度和洛氏硬度分别提高17.76%,10.62%,15.75%,7.81%和5.24%,但密度降低6.34%。且长石粉质量分数为6%时摩擦材料摩擦磨损性能最佳,100℃时的摩擦系数高达0.51,且磨损率最低,为1.2×10-8cm3/(N·m);其磨损机制从200℃时的粘着磨损转变为300℃时的典型磨粒磨损。     

多孔莫来石陶瓷制备与性能研究

为了改善多孔莫来石陶瓷结构与力学性能,以d_(50)=11. 48μm的氧化铝微粉和d_(50)=26. 84μm的分析纯SiO_2为原料,分别添加V_2O_5、含锆陶瓷纤维及炭黑,通过固相烧结法制得了莫来石多孔陶瓷。采用XRD、SEM等研究了温度、催化剂含量、陶瓷纤维以及炭黑的引入对莫来石多孔陶瓷结构与性能的影响。结果表明:V_2O_5的添加促进了莫来石的生长,降低了试样的体积密度;引入含锆陶瓷纤维,在V_2O_5液相的辅助作用下,形成了陶瓷纤维-莫来石晶须多级结构,显著提高了试样的耐压强度;炭黑的氧化为莫来石晶须提供了生长空间,有助于增大试样气孔率,降低体积密度。     

莫来石晶须/陶瓷纤维增强堇青石质隔热材料

基于改善高温工业使用的堇青石质隔热材料强度较低的问题,以蓝晶石、黏土、氧化镁粉为原料,以小麦淀粉为造孔剂和固化剂,引入适量的硅酸铝陶瓷纤维和MoO₃,通过MoO₃催化莫来石晶须在陶瓷纤维表面的原位形成,制备了具有莫来石晶须/陶瓷纤维互锁多级结构增强的堇青石质隔热材料。研究了硅酸铝陶瓷纤维在MoO₃的作用下于不同温度(1 200、1 250、1 300和1 350℃)热处理后对材料显微结构、常温力学性能和热导率的影响。结果表明：在MoO₃的作用下,莫来石晶须在硅酸铝纤维表面生长,基本呈现垂直趋势,部分穿插于发育良好的堇青石晶粒中;随着热处理温度的升高,硅酸铝陶瓷纤维表面的莫来石晶须由短棒状转变为细长针状,且长径比逐渐增大;这种具有纤维/晶须多级结构的堇青石质材料,其力学性能得以提高的同时热导率也降低,其中1 350℃热处理后试样的性能最佳。     

混杂纤维对摩擦材料性能影响的研究

本文采用腰果壳油、三聚氰胺改性粉末酚醛树脂为基体,陶瓷纤维、钛酸钾晶须和kevlar纤维混杂制备制动摩擦材料,研究了不同混杂纤维含量对摩擦材料摩擦磨损性能影响。结果表明,增强纤维含量过低或者过高均会导致摩擦材料摩擦性能的降低。陶瓷纤维、钛酸钾晶须和kevlar三种增强纤维混杂使用能够提高并稳定制动摩擦材料的摩擦系数,对降低摩擦材料的磨损率有明显的作用。推荐在纤维混杂摩擦材料配方中采用25％的纤维含量和3％的Kevlar纤维含量。     

超细γ-Al_2O_3对酚醛树脂基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用热压成型法制备了超细γ-Al2O3粉体改性酚醛树脂基摩擦材料,在定速摩擦磨损试验机上考察了不同含量γ-Al2O3对材料摩擦磨损性能的影响,通过扫描电子显微镜(SEM)观察材料磨损后的表面形貌并分析其磨损机理。结果表明,随着γ-Al2O3含量的增加,材料的摩擦系数明显增加,抗热衰退性能得到显著改善,磨损率稍有提高。SEM分析表明,添加γ-Al2O3后,磨损机理由粘着磨损转变为粘着磨损与磨粒磨损的复合形式。     

惰性气氛中含氧氮化硅陶瓷纤维的热稳定性研究

将γ辐照聚碳硅烷先驱丝法制备的含氧氮化硅陶瓷纤维在惰性气氛中进行高温处理,利用抗拉强度测试、体积密度测试、XRD、SEM、TG-DSC和元素分析等手段研究了氮化硅陶瓷纤维在惰性气氛中的热稳定性,探讨了陶瓷纤维性能退化机理.结果表明,含氧氮化硅陶瓷纤维在惰性气氛中可经受1200℃高温,其微观形貌致密完整,抗拉强度保留率在93％左右;温度超过1200℃时,陶瓷纤维中SiNxOy相的分解使得陶瓷纤维表面出现大量微观缺陷并使得力学性能降低,在1400℃时氮化硅陶瓷纤维完全失去力学性能,晶形结构从无定型结构转变为α-Si3N4结构;高温下SiNx0y相分解产生的SiO2在陶瓷纤维表面呈现液相聚集状态并使得陶瓷纤维间熔并粘连,而分解产生SiO和N2的气体一方面导致了陶瓷纤维的失重,另一方面使得O含量降低而N含量升高.     

PET/Elvaloy4170共混材料的研究

通过力学性能测试和扫描电子显微镜(SEM)侧试,表征了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)/Elvaloy4170共混材料的力学性能和结构形态.研究了PET/Elvaloy4170共混材料的流变特性、动态黏弹性和加工性能.结果表明,当EI-valoy4170用量在20份时,共混材料和纯PET相比,冲击强度提高,拉伸强度和弯曲强度下降,熔体流动速率(MFR)降低,同时加工性能得到改善.     

Research and application prospect of short carbon fiber reinforced ceramic composites

With the advantage of high temperature resistance, low expansion, low density and excellent thermal stability, carbon fiber reinforced ceramic composites have a very wide range of applications in aerospace, military, energy, chemical industries and transportation. Short carbon fiber reinforced ceramic composites are characterized by simple processes, low manufacturing costs, short preparation times and automated production, can be used in fields such as friction materials and thermal protection system. This paper reviews the current status and recent advances in research on homogenization techniques, mechanical properties, thermal properties and frictional properties of short carbon fiber reinforce ceramic composites. Different processing routes for short carbon fiber reinforced ceramic composites, including reactive melt infiltration (RMI), hot pressing (HP), spark plasma sintering (SPS) and pressureless sintering, the advantages and drawbacks of each method are briefly discussed. The future development direction of low-cost manufacturing short carbon fiber reinforced ceramic composites is prospected.     

Tribological behavior of carbon fiber reinforced ZrB2 based ultra high temperature ceramics

The tribological behavior of ultra-high temperature ceramic matrix composites (UHTCMCs) was investigated to understand these materials in friction applications. Samples consisting of pitch-based randomly orientated chopped carbon fiber (CF) reinforced ZrB₂-10 vol% SiC were prepared (ZS). The tribological behavior was tested on a self-designed dynamometer, coupling the UHTCMC pads with either carbon fiber reinforced carbon−silicon carbide (C/C-SiC) or steel disks, with two applied contact pressures (1 and 3 MPa) and the surface microstructures were analyzed to unravel the wear mechanisms. Even at high mechanical stresses, tests against the C/C-SiC disk showed stable braking performance and wear. The abraded material from a steel disk formed a stable friction film by fusing together harder pad particles with abraded steel, which reduced wear and stabilized the braking performance. The high values of coefficient of friction obtained (0.5–0.7), their stability during the braking and the acceptable wear rate make these materials appealing for automotive brake applications.     

纤维增强陶瓷摩擦材料研究现状

纤维增强陶瓷材料具有较高的摩擦系数、抗滑动磨损性、抗蚀性,较高的抗压强度和较低的热膨胀系数,因此在摩擦材料领域引起了越来越多的关注和研究。本文对纤维增强陶瓷摩擦材料的研究进展进行了简要的综述。     

玄武岩纤维和钢纤维含量对树脂基摩擦材料性能的影响研究

以酚醛树脂、丁腈橡胶、重晶石、玄武岩纤维和钢纤维等为原料进行摩擦材料的制备,研究了玄武岩纤维和钢纤维含量对摩擦材料力学性能和摩擦磨损性能的影响.结果表明,当玄武岩纤维含量为10％～25％(质量分数,下同)时,随着纤维含量的减少,摩擦材料的冲击强度增大、压缩强度减小;当纤维总量占30％且玄武岩纤维与钢纤维质量比为1:1时...     

CF/SiC增强摩阻材料性能研究

采用模压法制备了碳纤维(CF)/碳化硅(SiC)增强摩阻材料,通过摩擦试验研究了CF和SiC质量分数及CF长度对材料摩擦磨损特性的影响。结果表明:随着SiC质量分数的增加,摩擦系数和磨损率都有明显提高,这是由于硬质颗粒的犁沟作用;当CF质量分数<10%时,CF质量分数和长度对摩擦磨损性能影响明显,这归因于CF本身具有良好的自润滑性能以及抗犁削作用。     

摩擦材料研究进展

对摩擦材料国内外发展现状进行了综述，简要叙述了摩擦材料的发展历史，以及各种摩擦材料的性能以及应用，阐述了它们的优缺点，说明了纤维在摩擦材料中的重要作用。同时指出陶瓷基复合摩擦材料是今后发展的趋势。     

混杂纤维/POE-g-MAH复合增强PA66耐磨材料

采用双螺杆挤出机制备聚酰胺66(PA66)/碳纤维/玻璃纤维材料和PA66/碳纤维材料,另外加入相容剂马来酸酐接枝聚烯烃弹性体(POE–g–MAH)来改善相界面的相容性,同时评价其力学性能和摩擦磨损性能。结果表明:在碳纤维增强PA66材料的研究过程中引入玻璃纤维可降低最高界面温度并且使摩擦系数降低,有助于改善PA66材料的摩擦学性能,共混物的摩擦过程以磨粒磨损和粘着磨损为主。此外,在添加入玻璃纤维后,15%混杂纤维填充比15%碳纤维单独填充的PA66材料拉伸强度提高9.89%,冲击强度提高34.02%;而添加入20%混杂纤维与20%碳纤维单独填充的PA66材料相比,拉伸强度提高了71.65%,冲击强度提高了26.23%。     

玻璃纤维增强MC尼龙力学性能的研究

用玻璃纤维对MC尼龙复合材料进行改性,研究了玻璃纤维含量及长度对MC尼龙复合材料力学性能的影响。结果表明:玻纤含量50%的MC尼龙同玻纤含量40%的MC尼龙相比,冲击强度、拉伸强度、弯曲强度分别提高29.63%、5.43%,6.47%;MC尼龙复合材料的拉伸强度、弯曲强度及冲击强度随玻璃纤维长度的增长而增加,玻纤的长度越长,MC尼龙复合料力学性能提升效果越好;MC尼龙复合材料弯曲强度与玻纤重均长度为正相关关系,随着玻纤重均长度增大而增大。     

Strengths of ceramic fiber bundles: Theory and practice

The Weibull modulus and reference strength of ceramic fibers can be inferred from measurements of the tensile stress‐strain response of a bundle of such fibers. The goal of the present article is to address issues in the fidelity of results stemming from fiber bundle tests and strategies to optimize outcomes. The issues are addressed through established theorems in uncertainty propagation, Monte Carlo simulations of fiber bundle fracture, and experimental measurements on bundles of SiC fibers of various length and surface condition. The study shows that optimal results are obtained when: (i) tests are performed on fiber bundles with a gauge length that exceeds a critical value (specifically, that needed to prevent mechanical instabilities in the post‐load‐maximum domain); (ii) bundles are lubricated with a low‐viscosity oil, to mitigate both inter‐fiber friction and dynamic coupling associated with release waves following fiber fracture; and (iii) the Weibull parameters are obtained by directly fitting the measured stress‐strain curves with the function predicted by fiber bundle theory, rather than using methods based on either linear regression analysis of Weibull probability plots or fitting of the peak stress and strain alone.     

纤维增强摩擦复合材料

本文对摩擦材料中增强纤维的选用进行了综述。探控讨了钢纤维，玻璃纤维，碳纤维等在摩擦材料中应用的优缺点及对摩擦材料性能的影响以及怎样优化纤维增强摩擦材料，并指出高性能纤维增强摩擦材料必然会替代石棉基摩擦复合材料。