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《中南大学》 2009年
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炭纤维及树脂对C/C-SiC摩擦材料性能的影响

秦明升  
【摘要】:由于具有密度低、耐腐蚀、抗氧化性好、优异的摩擦磨损性能等优点,C/C-SiC复合材料作为最新一代的摩擦材料具有广阔的应用前景。本论文结合课题组前期已有的研究成果,采用周期短、成本低的温压-原位反应法制备C/C-SiC,研究了硅化及热处理对纤维结构及强度的影响,树脂的热分解过程和不同短纤维和树脂对C/C-SiC力学和摩擦磨损性能的影响。结果表明: (1)HTA炭纤维硅化处理后拉伸强度由处理前的3.15GPa下降到0.32GPa。320K预氧丝热处理后表面粗糙度降低较多,强度由处理前的0.26GPa提高到处理后的1.62GPa。 (2)硼改性酚醛树脂850℃炭化后残碳率为64%,线收缩和体积收缩分别为14.6%和37.9%,该树脂在室温-200℃和500-700℃两阶段热失重速率较大。无机纳米改性酚醛树脂850℃炭化后残碳率为58%,线收缩和体积收缩分别为23.4%和48.4%,该树脂在350-700℃阶段热失重速率较大。 (3)不同纤维增强的C/C-SiC试样中,T700增强的材料的力学性能较好,其抗压强度随纤维体积含量的增加先增后减,其垂直、平行抗压强度在含量为10%时有最大值75.44MPa.58.14MPa;冲击强度随着纤维含量的增加而增加,在23%时有最大值为1.74 KJ/m2。预氧丝增强的C/C-SiC试样的垂直抗压强度表现为先增后减,在10%时有最大值49.34MPa,而平行抗压强度逐渐降低,在8%有最大值49.34MPa;冲击强度表现先增后降,在15%有最大值1.50KJ/m2。 (4)不同树脂做粘结剂制备的C/C-SiC试样中,树脂含量较低时,硼改性树脂做粘结剂制备的材料的抗压强度较高,冲击强度较低。硼改性树脂做粘结剂制备的材料的抗压强度随树脂含量的增加而减小,垂直、平行抗压强度在22.5%时有最大值86.18MPa.64.77MPa;冲击强度表现为先增后降,在37.5%有最大值1.80KJ/m2。无机纳米改性树脂做粘结剂制备的试样的抗压强度随着树脂含量的增加先增后减,其垂直、平行抗压强度在37.5%时有最大值84.07MPa,71.1MPa,冲击强度表现为逐渐下降,在22.5%有最大值1.95 KJ/m2。 (5)不同纤维增强的C/C-SiC试样中,T700增强的试样的摩擦系数在0.50-0.73范围内,纤维含量为10%的试样的摩擦系数波动较大,23%含量的试样的摩擦系数的波动较小;纤维含量为10%的试样的磨损率在0.17~19.2×10-7·cm3·N-1·m-1内波动;纤维含量为23%的试样的磨损率在0.7~0.81×10-7·cn3·N-1·m-1内波动。预氧丝增强的试样的摩擦系数在0.54-0.72范围内,纤维含量为23%的试样的摩擦系数较小且波动较小;预氧丝含量为15%的试样的磨损率在0.46-1.09×10-7·cm3·N-1·m-1内变化,波动较小;而10%的试样的磨损率在0.66~16.67×10-7·cm3·N-1·m-1呈正弦波动,波动较大。整体来看,预氧丝增强的材料的摩擦系数和磨损率较大。 (6)不同树脂做粘结剂制备的C/C-SiC试样中,硼改性树脂制备的试样的摩擦系数在0.50-0.72范围内,40%树脂含量的试样的摩擦系数波动较小;22.5%树脂含量的试样的磨损率在0.42-21.76×10-7·cm3·N-1·m-1范围变化,波动较大,30%树脂含量的试样的磨损率在0.7~0.8×10-7·cm3·N-1·m-1范围变化,波动较小。无机纳米改性的树脂制备的试样的摩擦系数在0.56-0.78范围内,30%树脂含量的试样的摩擦系数波动较小;40%树脂含量的试样的磨损率在0.38-1.18×10-7·cm3,N-1·m-1范围变化,波动较大,37.5%树脂含量的试样的磨损率在0.47-0.64×10-7·cm3·N-1·m-1范围变化,波动小。整体来说,无机纳米改性的树脂制备的材料的摩擦系数较大,磨损较小。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TB332

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【参考文献】
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