碳布增強濕式摩擦材料摩擦學性能及機理研究.pdf

1、樹脂基復合材料作為濕式摩擦材料的重要組成廣泛應用于汽車自動變速器、同步器、差速器以及扭矩管理器等方面，隨著技術的不斷進步，高鐵、地鐵、大型工程機械、深海石油鉆井等的傳動/制動系統(tǒng)對樹脂基復合材料的工況適應性、傳動平穩(wěn)性以及使用壽命等方面提出了更為苛刻的要求。本文以碳布為增強體，研究了不同改性酚醛和不同對偶材料對碳布增強濕式摩擦材料摩擦學性能的影響，重點研究了水熱氧化法改性碳布和微波水熱法沉積納米SiO2改性碳布對摩擦材料的影響。

2、　　(1)采用硼改性、腰果殼油改性和丁腈橡膠改性酚醛樹脂制備了三種碳布增強濕式摩擦材料，并采用熱分析儀分析了樣品的熱降解特性，濕式摩擦試驗機測試了樣品的摩擦磨損性能，掃描電子顯微鏡分析了樣品的磨損機制。結果表明：由硼改性酚醛樹脂制備的碳布增強濕式摩擦材料表現(xiàn)出良好的耐熱性，更高的摩擦系數(shù)，優(yōu)異的摩擦穩(wěn)定性和較低的磨損率。
　　(2)采用水熱氧化法在不同水熱溫度下用濃硝酸處理碳布，詳細研究了水熱溫度對摩擦學性能的影響規(guī)律。結果表明：

3、經(jīng)不同水熱氧化溫度改性后的碳布表面形貌發(fā)生變化，同時出現(xiàn)了大量的羰基基團，碳纖維石墨化程度有所提高，碳布表面親水性能得到了明顯的改善，有效提高了碳布與樹脂的粘結強度。水熱氧化改性碳布增強濕式摩擦材料在100-120℃表現(xiàn)出最佳的摩擦磨損性能，磨損量分別降低到了未改性樣品的34.3％和44.7%。
　　(3)在水熱100℃條件下氧化處理碳布的基礎上，采用微波水熱法，在不同微波水熱溫度、硅溶膠濃度和微波水熱時間下引入納米 SiO2顆粒

4、，系統(tǒng)研究納米SiO2對碳布增強濕式摩擦材料的影響。結果表明：納米SiO2顆粒有效沉積到了碳纖維表面，增加了碳纖維表面的粗糙度和碳布親水性能，實現(xiàn)了復合材料的多尺度增強。微波水熱200℃、硅溶膠濃度9%和微波水熱60min條件下沉積納米SiO2改性碳布增強濕式摩擦材料的摩擦學性能最好，動摩擦系數(shù)和摩擦穩(wěn)定性均有所提高，同時磨損量降低到了未改性樣品的20.8%。
　　(4)在水熱100℃條件下氧化處理碳布的基礎上制備碳布增強濕式摩擦

5、材料，分別與以45＃鋼、Cr12鋼、不銹鋼、銅為對偶材料進行了摩擦磨損性能的測試，研究了不同對偶材料對碳布增強濕式摩擦材料摩擦學性能的影響。結果表明：以銅為對偶材料時，在磨損過程中銅逐漸從對偶面轉移到摩擦材料表面，主要以黏著磨損為主，大大降低了對摩擦材料的損傷；以45＃鋼為對偶材料時，摩擦材料以磨粒磨損和黏著磨損為主，耐磨性能有所下降；以不銹鋼、Cr12為對偶材料時，碳布增強濕式摩擦材料出現(xiàn)大量的纖維斷裂現(xiàn)象，磨損機理主要以磨粒磨損為主