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《西北工业大学》 2007年
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三维针刺碳/碳化硅摩擦材料的制备及性能

余林  
【摘要】:碳/碳化硅(C/SiC)刹车材料是近年来发展起来的一种新型摩阻复合材料。与传统的金属、半金属和碳/碳复合材料相比,C/SiC具有密度低、摩擦系数稳定、磨损量小、制动比大和使用寿命长等突出优点,在高速列车、汽车、飞机等领域具有广泛的应用前景。如何降低C/SiC复合材料的制造成本和提高性能,是目前需要解决的关键性问题。 本文在系统研究真空压力浸渗工艺的基础上,提出一种单向气压浸渗新工艺,利用聚合物浸渗裂解(PIP)结合熔融硅浸渗(LSI)工艺制得密度为1.68 g/cm~3的低成本轻质针刺C/4SiC;复合材料,并对其摩擦磨损性能进行了测试与分析。主要研究内容和结果如下: (1) 研究了真空压力浸渗致密化的影响因素。结果表明:真空压力浸渗致密工艺受多因素综合影响,浸渗液浓度、粘度、真空度、浸渗压力、温度之间相互制约,致使3D针刺碳毡难以完全致密化。 (2) 用单向气压浸渗裂解法制备了密度为1.22g/cm~3、气孔率为24.7%的多孔C/C材料。研究了单向气压浸渗裂解法3D针刺毡致密化的影响因素。结果表明:浸渗液浓度、气压、保压时间、高温热处理及处理次数均影响3D针刺毡的致密化。经浸渗固化后的试样进行高温处理可使再次单向气压浸渗增重率和密度显著增大。运用单向气压浸渗-固化-热处理循环致密工艺,能大大提高致密效率。 (3) 以单向气压浸渗裂解法制备的多孔C/C为预制体采用LSI工艺制备了密度为1.68g/cm~3、气孔率为16.9%的轻质C/SiC摩擦材料。利用XRD、SEM技术分析了其相组成。结果表明:渗硅后材料物相组成为SiC、C及Si。其显微组织为以C为核心、以SiC;C、SiC、Si为基体逐层包裹的多层复合结构。 (4) 研究了C/SiC复合材料的摩擦磨损性能。结果表明:随制动速度的增加,摩擦系数先增大后下降,而磨损量逐渐升高。增大制动压力,摩擦系数逐渐下降,质量磨损增加,而线性磨损呈无规律性变化。增大转动惯量,摩擦系数和线磨损逐渐下降,质量磨损先减小后增大。C/SiC摩擦材料在湿态下的摩擦性能不存在衰减。C/C的石墨化处理能够明显提高C/SiC材料的摩擦系数及摩擦系数的稳定性。在刹车过程中C/SiC材料主要表现为磨粒磨损。
【学位授予单位】:西北工业大学
【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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