短碳纖維增強(qiáng)C-C-SiC制動(dòng)材料結(jié)構(gòu)及性能研究.pdf

1、本文采用溫壓-熔滲工藝(Warm Pressing-Liquid Silicon Infiltration，WP-LSI)制備短碳纖維增強(qiáng)C/C-SiC復(fù)合材料，結(jié)合國外某炭陶復(fù)合材料，以材料組成及顯微結(jié)構(gòu)為主線，以制動(dòng)應(yīng)用為背景，在研究了材料的組成及結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了材料的力學(xué)性能及摩擦磨損性能，并討論了纖維含量對材料的性能的影響。通過對比分析，明確了適合制動(dòng)用短碳纖維增強(qiáng)C/C-SiC復(fù)合材料的組成、結(jié)構(gòu)和性能，為進(jìn)一步低成

2、本制備性能優(yōu)異的C/C-SiC制動(dòng)材料明確了方向。研究成果及結(jié)論如下:
　　(1)研究了C/C-SiC制動(dòng)材料的組成、纖維分布和取向特點(diǎn)、纖維形貌、基體形貌及纖維/基體界面形貌等組織結(jié)構(gòu)特征并探討了復(fù)合材料中基體形成機(jī)制。研究結(jié)果表明:WP-LSI工藝制備的C/C-SiC制動(dòng)材料主要由C、β-SiC、單質(zhì)Si等組成，制動(dòng)材料中短碳纖維擇優(yōu)排布，SiC基體呈三維網(wǎng)狀。
　　(2)研究了C/C-SiC制動(dòng)材料的力學(xué)性能及其失效機(jī)

3、制并重點(diǎn)分析了碳纖維含量對自制材料力學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明:WP-LSI工藝制備的C/C-SiC制動(dòng)材料，纖維體積含量在20％～30％時(shí)，隨著含量的增加材料的力學(xué)性能提高，當(dāng)纖維含量為30％時(shí)，材料的抗彎強(qiáng)度達(dá)104.63MPa，垂直和平行抗壓強(qiáng)度分別為167.99MPa和90.03MPa;纖維含量的增加材料的失效形式由假塑性破壞轉(zhuǎn)為韌性破壞。
　　(3)研究了C/C-SiC制動(dòng)材料定速摩擦試驗(yàn)下的摩擦磨損性能并討論了不同制動(dòng)

4、速度及纖維含量對材料摩擦磨損性能的影響。研究結(jié)果表明:WP-LSI工藝制備的C/C-SiC制動(dòng)材料在不同速度下材料摩擦系數(shù)在0.30～0.55之間，磨損量在0.01～0.04cm3/MJ之間;速度為16m/s時(shí)，摩擦系數(shù)為0.41，磨損量僅0.0214cm3/MJ;低速時(shí)，材料主要表現(xiàn)為磨粒磨損，高速時(shí)，試樣表面出現(xiàn)摩擦膜，材料主要表現(xiàn)為磨粒磨損和疲勞磨損;纖維含量為30％的C/C-SiC制動(dòng)材料具有最優(yōu)的摩擦磨損性能。
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5、)研究了C/C-SiC制動(dòng)材料慣性摩擦磨損性能并討論了不同制動(dòng)速度對材料摩擦磨損性能的影響。研究結(jié)果表明:WP-LSI工藝制備的C/C-SiC制動(dòng)材料隨著制動(dòng)速度的增加摩擦系數(shù)降低，在0.30～0.40之間，穩(wěn)定系數(shù)增加，在0.65～0.70之間;模擬制動(dòng)曲線隨著速度增加波動(dòng)減小;制動(dòng)材料自身以及鋼對偶的磨損量隨著制動(dòng)速度增加而增加，材料的磨損也由磨粒磨損轉(zhuǎn)為磨粒磨損、氧化磨損及疲勞磨損等綜合作用。
　　(5)通過改進(jìn)WP-LSI