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《中南大学》 2008年
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炭/炭复合材料的制动摩擦磨损特性及其温度场研究

雷宝灵  
【摘要】: 炭/炭复合材料(C/C)作为新型的航空刹车材料,摩擦磨损特性是其关键指标。本文研究了不同结构基体炭、工况对炭/炭复合材料制动过程的温度场及摩擦磨损特性的影响。分别采用金相、扫描电镜、X射线衍射、喇曼光谱等手段对不同试验条件下的摩擦表面、磨屑的形貌与结构进行了检测,探讨了炭/炭复合材料的摩擦磨损机理。 本文的主要研究内容和结论如下: (1)针对制动过程表面温度测量困难的问题,在表面测温方法上提出创新,能有效地测得制动过程中摩擦表面温度随时间变化,对于研究温度场和解释摩擦磨损机理有重要意义。 (2)研究了刹车速度与压力对具有不同结构基体炭的炭/炭复合材料摩擦磨损特性的影响。结果表明:具有粗糙层结构基体炭的炭/炭复合材料的摩擦系数在中低速条件下达到峰值,且随着刹车压力增大而减小;树脂炭结构样件摩擦系数在中低速条件下达到峰值,但随压力增加有上升趋势,且在高压下磨损剧增;光滑层结构样件的摩擦系数低、磨损小,随速度、压力变化不大。 (3)采用有限元分析软件仿真计算得到了三种不同基体炭结构的炭/炭复合材料在制动过程中的温度场随时间变化分布图,并实验验证。结果表明:实验室小样摩擦试环轴向存在明显的温度梯度,而在径向温度梯度较小,最高温度出现在靠近试环外径处;1∶1大样的中间静盘的温升最大,A320飞机刹车副的最高温度及温度梯度均高于B757飞机刹车副。 (4)具有粗糙层结构的炭/炭复合材料在各相应的取向上的导热系数最大,摩擦表面热量向基体内部传递的速度最快,温度梯度较小;树脂炭样件由于垂直于纤维方向导热性能差,摩擦表面热量向基体内部传递的速度慢,导致大量热量囤积在摩擦表面,基体内温度梯度最大;光滑层炭样件由于摩擦系数小,刹车时间长,导致其最高温度、温度梯度均最小。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TB332

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【参考文献】
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