C/C-SiC摩擦材料制备及性能研究

【摘要】：C/C-Si C复合材料是一种新型摩擦材料,具有广阔的应用市场。本课题结合温压原位反应法与液相融硅法,采用温压—液相融硅综合工艺制备具有周期短,成本偏低C/C-Si C摩擦材料,以短纤维为增强体,树脂为C基体运用温压成型技术制备C/C多孔体,再利用液相融硅法反应生成SiC基体,进而制备出C/C-SiC摩擦材料。实验以碳纤维分布、长度和碳纤维体积分数以及液相融硅温度为单一变量,研究它们的变化对材料性能的影响,主要包括弯曲强度,氧化性能,摩擦磨损性能。分析了制备材料弯曲断裂机理和摩擦磨损机理。研究结论如下:(1)熔融渗硅温度在1600℃条件下所制备出的C/C-SiC摩擦材料性能优异,弯曲强度最大。(2)实验中,对短纤维是否经过分散处理对材料的弯曲性能和摩擦磨损性能有着显著的影响。纤维的分散处理能使纤维在基体中更好的均匀分布,结合界面多,进而充分发挥短纤维的增韧效果,改善材料的性能。(3)C/C-SiC摩擦材料弯曲强度,摩擦磨损性能也与碳纤维的长度和体积分数有关,以纤维长度为10mm的,体积分数为15%条件下制备出的材料弯曲性能与摩擦磨损性能最佳。(4)C/C-SiC摩擦材料弯曲破坏时,碳纤维的脱粘和纤维拔出是增韧主要机制;在摩擦磨损过程中,主要的磨损机理是磨粒磨损和粘着磨损。(5)C/C-SiC摩擦材料在800℃氧化时会少量生成SiO_2,Si O_2以一种致密的保护膜的形式附着于碳化硅上阻止基体的进一步氧化,若氧化时间足够长,保护膜也会被破坏。