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《中南大学》 2007年
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温压—原位反应法制备C/C-SiC制动材料的摩擦磨损性能

杨阳  
【摘要】: 20世纪末,C/C-SiC复合材料作为最新一代的制动材料应用于摩擦领域,其具有密度低、耐腐蚀、抗氧化性好、优异的摩擦磨损性能等优点,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,采用温压—原位反应法制备C/C-SiC复合材料。系统研究了不同处理工艺,不同材料成分以及短炭纤维对材料摩擦磨损性能的影响。并对摩擦表面及磨屑进行了扫描电镜观察和X射线衍射分析。研究结果表明: (1)短炭纤维增强复合材料中,纤维的分布状态是影响复合材料强度的一个重要因素。纤维分散能充分发挥纤维的增强作用,提高材料的整体强度,从而提高材料摩擦性能。树脂浸渍有利于提高材料的致密度,提高摩擦因数,降低磨损量。有机树脂在摩擦过程中有利于摩擦膜的形成,但热氧化磨损严重,导致材料磨损加大。材料经过后续炭化,树脂转变成较硬的树脂炭,以磨粒的形式增大摩擦力,同时可有效降低材料的磨损率。 (2)在C/C-SiC复合材料中,SiC含量对C/C-SiC制动材料的耐磨性有两方面的影响,一方面可以提高材料的硬度,从而提高耐磨性;另一方面,SiC含量过高,导致材料的脆性加大,塑性降低,从而使材料抵抗表面剥落磨损的能力下降,加剧了材料的磨损。所以SiC的含量对复合材料的摩擦磨损有一个最佳值。石墨种类影响C/C-SiC制动材料的摩擦磨损性能,其中采用颗粒石墨制备的材料具有最佳的摩擦磨损性能,而鳞片石墨制备的材料磨损相对较大。适量单质Si的存在,能有效降低C/C-SiC复合材料的开孔隙率,提高材料的导热能力,降低材料的磨损率。 (3)短炭纤维长度及体积含量对C/C-SiC制动材料的摩擦磨损性能有显著的影响,随炭纤维体积含量的增加,材料摩擦因数先升后降,磨损率先降后升。采用长纤维制备的材料具有较好的摩擦磨损性能。 (4)根据对C/C-SiC复合材料摩擦表面形貌的观察和分析,以表面温度为基准,将表面由表至里划分为三层:高温摩擦层,裂纹层和基体。C/C-SiC复合材料的摩擦机理是犁沟和粘着的共同作用,磨损以磨粒磨损为主。提高材料的硬度以及断裂韧性可以有效降低C/C-SiC复合材料的磨损率。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TB332

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【引证文献】
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