碳纤维增强摩擦材料的摩擦表面层

利用D-MS摩擦磨损试验机研究了碳纤维增强摩擦材料的摩擦磨损性能,并利用扫描电镜和能谱仪对其表面结构和微区成分进行了观察和测定,对热重分析试验的结果和摩擦磨损性能试验的结果进行了分析。结果表明:碳纤维摩擦材料在100～300℃内随温度升高摩擦磨损性能无明显降低,摩擦因数有所提高。碳纤维摩擦材料摩擦表面可分为富铁层、热力疏松层、变形强化层三层。摩擦表面工作层对材料表面获得稳定的摩擦磨损性能起重要作用。碳纤维的高导热性对材料的摩擦表面层结构有重要影响,它有利于减少热影响表面层深度,在本试验条件下,摩擦热影响表面层的深度约为0.55mm。     

碳纤维增强纸基摩擦材料的研究现状及进展

纸基摩擦材料是一种多孔性湿式摩擦材料,因其具有良好的摩擦特性而广泛应用于车辆湿式离合器和制动器中.碳纤维具有摩擦系数稳定,耐磨性优异,机械强度高,化学稳定性良好等优点,作为增强体已经广泛应用于各类复合材料中,是纸基摩擦材料的理想增强纤维.综述了国内外碳纤维增强纸基摩擦材料的研究现状,着重论述了碳纤维增强纸基摩擦材料组分配方、摩擦磨损性能与机理等方面的研究进展,并展望了其发展趋势.     

碳纤维增强PTFE复合材料的摩擦磨损性能研究

实验选用螺旋碳纤维(CMCs)和直碳纤维(SCF)填充改善聚四氟乙烯(PTFE)的综合性能。测试了纯PTFE及其复合材料的摩擦磨损、硬度、抗压强度等性能,并利用扫描电镜对磨损表面及残留在表面的磨屑和转移膜进行形貌观察。结果表明:添加其中任何一种碳纤维都会不同程度地提高PTFE复合材料的摩擦因数,高载下的摩擦因数稍低于低载下的摩擦因数,另外,随着碳纤维含量的增加,其耐磨性能逐步提高,磨损率下降;直纤维增强复合材料的硬度呈先增大后减小的趋势,螺旋碳纤维增强复合材料的硬度则缓慢提高,两种纤维均可使抗压强度提高,且螺旋碳纤维的效果更为明显,从断裂位移可以看出,碳纤维的添加大大改善了纯PTFE的塑性性能。     

碳纤维/环氧树脂复合材料摩擦性能研究

采用液相氧化法合成氧化碳纤维,制备碳纤维/环氧树脂复合材料,研究了复合材料的力学性能和摩擦性能。结果表明,碳纤维经液相氧化后,复合材料的力学强度有所降低,但模量均有明显提高;碳纤维和氧化碳纤维能改善环氧树脂复合材料的摩擦性能,降低摩擦系数和减少磨损率,提高复合材料的耐磨性;复合材料的摩擦系数和磨损率均随着载荷和时间的增加而增大。由材料磨损表面的扫描电镜可知碳纤维/环氧树脂复合材料以磨粒磨损与粘着磨损为主,氧化碳纤维/环氧树脂复合材料以疲劳磨损和磨粒磨损为主。碳纤维和氧化碳纤维可以作为环氧基摩擦材料的增强材料,这一研究对于拓宽摩擦材料领域的研究发展具有重要意义和促进作用。     

碳纤维对增强的摩阻材料的摩擦磨损特性的影响

利用Ｄ－ＭＳ摩擦磨损试验机，用自制的碳纤维增强摩阻材料中碳纤维含量，表面状态，强度和长度对摩擦磨损性能的影响进行了试验研究。     

碳纤维与铜颗粒增强聚甲醛复合材料摩擦磨损性能研究

利用热压成型工艺制备了不同含量的碳纤维、铜颗粒增强聚甲醛复合材料,研究了碳纤维、铜颗粒含量对聚甲醛复合材料摩擦磨损性能的影响规律及其磨损机制。结果表明,碳纤维、铜颗粒显著提高了聚甲醛的耐磨性,在0.628m/s,100N实验条件下,碳纤维10%+铜颗粒10%构成的复合材料的磨损率最低,其磨损率比单独添加碳纤维10%降低了48.5%。摩擦表面形貌分析表明,添加铜颗粒使复合材料摩擦表面光滑,但却增大了摩擦系数。     

经密对2.5D碳纤维织造损伤影响的实验评价

为了研究织造时不同经密与碳纤维束损伤之间的关系,对3种不同经密度的2.5D碳纤维织物进行拉伸实验;通过摩擦实验研究法向载荷对碳纤维束造成的影响,并将其与具有3种不同经密的2.5D织物中经纱的损伤程度进行了对比;通过分析经密、拉伸断裂强力、法向载荷之间的关系,推导出了理论方程(y_2=-25.8x_1+562.8),实现了对碳纤维束上机前的性能损失预判。实验结果表明:纤维束的毛羽量随着2.5D织物中经密、摩擦实验中的法向负载的增加而增加;碳纤维纱线的拉伸断裂强度随着2.5D织物中经密、摩擦实验中的法向负载的增加而下降,最大下降率分别为39.9%和37.1%;理论方程所预判的拉伸断裂强力值与实际值相比,误差为4.24%,预判效果良好。     

碳纤维/铜复合涂层材料研究

采用碳纤维替代铜锡铅三元轴承合金中的铅组元,以提高铜基复合涂层的耐磨减摩性能及避免铅对环境的有害影响.通过金相显微镜观察添加了碳纤维的铜基复合涂层的微观组织,并对其显微硬度、磨损量和摩擦因数进行测量.结果表明:镀铜碳纤维与铜基体结合良好,当碳纤维体积分数(φ)为0～9％时,随碳纤维体积分数的增加,涂层的显微硬度、耐磨性能和减摩性能也随之提高,有望用于替代含铅铜基滑动轴承.     

二次上浆处理对国产碳纤维可织性的影响

将水性环氧树脂和一定的助剂配制成水性上浆剂,然后对碳纤维进行上浆处理,通过对上浆后纤维表观形态、耐磨性、摩擦后纤维表面毛羽、纤维集束性、纤维束的拉伸断裂强度等进行测试,评价了二次上浆对国产碳纤维可织性的影响.实验结果表明:助剂质量分数为5%、浆液质量分数为4%时,处理后的碳纤维综合性能优异,有利于织造的进行.     

碳纤维复合材料降低成本提高强度

比利时一公司开发出一种碳纤维增强酚醛树脂基复合材料，这种材料易于模塑成型，成本效益高，质量轻，可在恶劣环境条件下使用。据悉，这种取名Vyntec的短碳纤维增强复合材料在如图所示的水泵中应用，具有优异的综合机械和摩擦性能。通过添加轻质碳纤维增强剂，     

连续碳纤维增强尼龙复合材料的研究

研究了碳纤维对CCF/MCPA力学性能的影响以及CCF/MCPA的摩擦学性能和磨损机制。结果表明 ,CCF/MCPA的弯曲强度、弯曲弹性模量、冲击强度和平面剪切强度随碳纤维含量的增加而提高 ;CCF/MCPA的摩擦系数和磨损量随着载荷的增加而降低。其磨损机制主要是磨粒磨损和粘着磨损的特征     

指尖密封用炭-炭复合材料摩擦磨损性能

为确定指尖密封用炭-炭(炭纤维增强炭基体)复合材料的摩擦学性能,针对指尖密封的轻载使用条件,应用UMT-2摩擦磨损测试仪进行炭-炭复合材料摩擦磨损性能试验,测量摩擦系数与磨损率,并采用扫描电子显微镜(SEM)分析材料的摩擦磨损机理.结果表明,无纬布层垂直于摩擦平面时,材料的摩擦系数和磨损率较低.载荷增加,较高密度材料的磨损率增加缓慢,摩擦系数减小.与载荷相比,材料磨损率受频率的影响较小,且随频率升高摩擦磨损性能越好.磨损表面的SEM分析表明:低频、低载条件下材料发生磨粒磨损;频率的提高加快磨屑膜的成形,自润滑能力增强;载荷的增加虽使磨屑快速被挤压形成磨屑膜,但磨屑膜被不断挤出剥落,纤维裸露断裂产生严重磨损,这一点在材料密度较低时表现更为显著.选用较高密度的材料以及布置无纬布层垂直于摩擦平面可以有效缓解密封材料的磨损.     

玄武岩短纤维增强环氧树脂复合材料的研究

以环氧树脂为基体、玄武岩短纤维为增强材料,制备了玄武岩短纤维/环氧树脂复合材料.研究了不同玄武岩短纤维含量对复合材料拉伸强度和耐磨性能的影响,采用扫描电子显微镜（SEM）观察了复合材料的断面形貌和磨损表面形貌,分析了磨损机制.结果表明,玄武岩短纤维/环氧树脂复合材料的抗拉强度和耐磨性能与纯环氧树脂相比均有不同程度的改善和提高,当玄武岩短纤维的含量为8%时,复合材料的拉伸强度最大;当玄武岩短纤维的含量为6%时,磨损率最低.随着玄武岩短纤维含量的增加,复合材料的磨损机制由黏着磨损向磨粒磨损转化.     

填充聚四氟乙烯的某些性能研究

对9种成分的填充聚四氟乙烯进行了机械性能和热性能的测试。结果表明:与纯聚四氟乙烯相比,填充聚四氟乙烯的抗压、抗弯强度和硬度增高;抗拉强度、断裂伸长率和线膨胀系数则降低;摩擦磨损性能明显改善.填充聚四氟乙烯的性能改变与填充剂的成分配比及其结晶度有关。X射线结晶度的测量结果表明,填充聚四氟乙烯的结晶度亦随填充剂的結晶性质不同而变化.     

Wear behavior of Cu matrix composites reinforced with mixture of carbon and carbon nanotubes

In order to improve wear resistance and decrease the cost, carbon and carbon nanotubes reinforced copper matrix composites were fabricated by the power metallurgy method. The effects of carbon (carbon and carbon nanotubes) volume fraction and applied load on the friction coefficient and wear rate under dry sliding of the composites were investigated at room temperature. By scanning electron microscopy (SEM), the worn surfaces and debris were observed, and wear mechanism was also analyzed and discussed. The experimental wear process consists of the run-in, steady wear and severe wear process with the increasing of sliding distance. Both the friction coefficient and wear rate of the composites first decrease and then increase with the increasing of carbon volume fraction. The minimum friction coefficient and wear rate are obtained when carbon is 4.0vol%. The wear mechanisms of the composites change from the adhesive wear and delamination wear to abrasive wear with the increasing of carbon volume fraction. Funded by the National Natural Science Foundation of China (50873047) and the Natural Science Foundation of Gansu Province (3ZS061-A25-039)     

GF增强尼龙1010复合材料的磨擦学性能研究

制备了玻璃纤维（GF）增强尼龙1010复合材料,在环一块磨损试验机上研究了复合材料的摩擦学性能。结果表明：GF含量对复合材料的摩擦学性能有显著影响,GF质量分数为35％时增强效果较好;随着滑速的增加,GF增强尼龙1010复合材料的摩擦系数和磨损量持续上升。干摩擦下的复合材料磨损以疲劳断裂和粘着为主,且纤维出现磨损、断裂及从基体中剥落的现象。在油润滑下材料向对偶产生轻微的转移,与干摩擦相比复合材料的摩擦系数和磨损量大为降低;水润滑下的尼龙以化学腐蚀磨损和磨粒磨损为主,此时复合材料摩擦系数也有较大程度的降低,但磨损量较干摩擦增大。     

不锈钢纤维/铜基摩擦材料的研究

以磁悬浮列车的制动材料为研究对象,探讨了奥氏体不锈钢纤维对不锈钢纤维/铜基复合材料摩擦磨损性能的影响.研究结果表明:加入不锈钢纤维后,材料的硬度明显增加,最大值为94HRF,摩擦系数略有增加,摩擦失重减小.材料的磨损机制主要为磨粒磨损与疲劳磨损,同时伴有粘着磨损.材料的断裂方式为韧性断裂.该制动材料的制动性能可以满足磁悬浮列车的制动要求.     

典型碳纤维连接件微观结构分析

金属连接件连接较为受限,需要利用碳纤维材料与金属材料共同连接才可满足实际应用,而碳纤维的微观结构对其性能影响较大,针对上述问题对碳纤维的微观结构进行了研究.制备了PAN100、PAN200型碳纤维材料,并以其作为研究对象进行微观结构分析.结果表明,PAN100碳纤维表面部分区域的纤维束之间出现交联、粘结或磨损现象,而PAN200碳纤维相比PAN100碳纤维更为光滑,表面结构比较均匀,纤维较为细密,且无裂纹和孔洞.PAN200碳纤维的物理性能优于PAN100碳纤维,且PAN200结构相比PAN100碳纤维更适合用作碳纤维连接件.     

不同工况下丁腈橡胶的摩擦磨损机理

为了合理选择螺杆泵定子橡胶材料以提高螺杆泵的使用寿命,分析了不同工况下丁腈橡胶与金属配副的摩擦磨损机理.采用MPV-600环块式摩擦磨损试验机对不同炭黑质量分数的丁腈橡胶在变载荷情况下进行摩擦磨损试验,利用体视显微镜观察橡胶磨损后的表面形貌,使用红外光谱仪分析表面官能团变化.试验结果表明:干摩擦情况下,磨损量在一定炭黑质量分数范围内随其增加而减小,磨损机制为黏着磨损和磨粒磨损;水润滑情况下,由于水的润滑及冷却作用,炭黑质量分数适中的橡胶耐磨性最好,磨损机制为磨粒磨损;原油润滑低载荷情况下,磨损量几乎不受炭黑质量分数的影响,而高载荷情况下,炭黑质量分数越高,磨损量越小,其磨损机制以腐蚀磨损为主.     

制约我国炭纤维工业发展的原因分析

指出了炭纤维原丝质量的优劣是制约炭纤维发展的首要原因 ,高精度预氧化和炭化装置是制备高性能炭纤维的关键 ,组织管理不善及经费投入不足是影响炭纤维工业顺利发展的重要原因 .同时提出发展我国炭纤维工业应走独立自主、自行研制之路 ,要重视基础研究 ,加强合作与交流