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航空刹车用C/C复合材料摩擦磨损行为研究

作　者: 李江鸿
导　师: 熊翔
学　校: 中南大学
专　业: 材料学
关键词: C/C复合材料 石墨化度 导热系数 摩擦磨损 刹车压力 刹车速度
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
下　载: 297次
引　用: 3次
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内容摘要


C／C复合材料是最新一代的航空刹车材料，摩擦磨损性能是刹车材料的关键。本文研究了不同工艺制备的C／C复合材料的摩擦磨损性能，并分析了刹车压力与速度对摩擦性能的影响。采用金相、扫描电镜、X射线衍射、拉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C／C复合材料的磨损机理。 1)研究了不同基体炭C／C复合材料的摩擦磨损性能。研究表明：以粗糙层热解炭为主的C／C复合材料由于具有高石墨化度与热导，摩擦稳定性好，磨屑较细而均匀，且能在高速与高压刹车时保持好的稳定性和较低的磨损，线性磨损均控制在2μm／面.次以内；以光滑层热解炭为主的C／C复合材料山于石墨化度较低，磨屑不太均匀，摩擦稳定性差；纯沥青浸渍试样磨损非常大，线性磨损高达27.33μm／面.次。 2)研究了刹车压力与速度对C／C复合材料摩擦磨损性能的影响。研究表明：刹车压力恒为60N／cm~2时，刹车速度在10m／s时摩擦系数出现峰值，刹车速度大于10m／s，摩擦系数随刹车速度的升高而下降；磨损随刹车速度的增加而增加，在高速下由于氧化作用，质量磨损迅速增大，热导率低的C／C复合材料氧化尤其严重。摩擦系数随刹车压力的升高稍有降低；刹车压力对线性磨损的影响较复杂，但总趋势是随刹车压力的增大而增人，质量磨损随刹车压力的增大而迅速增加，热导率低的材料尤其显著。 3)首次用X射线衍射与拉曼光谱分析了不同刹车压力与速度条件下摩擦面的石墨化度变化。研究表明：刹车压力或速度较低时，摩擦面的石墨化度随刹车压力与速度的增加而降低；在28m／s高速刹车下，石墨化度低的C／C复合材料摩擦面石墨化度升高，而石墨化度高的C／C复合材料则仍是降低；高压刹车后C／C复合材料摩擦面的石墨化度均升高，这是由于摩擦面在高压刹车时发生了应力石墨化。摩擦面石墨化度的升高可导致摩擦系数降低。 4)探讨了C／C复合材料的磨损机理，主要有磨粒磨损、剥层磨损、氧化磨损、粘着磨损。

全文目录


中文摘要  6-7
英文摘要  7-9
前言  9-10
第一章 绪论  10-33
  §1．1 航空刹车用摩擦材料的要求与现状  10-15
    §1．1．1 航空刹车用摩擦材料的要求  10-11
    §1．1．2 航空刹车用摩擦材料的现状  11-15
  §1．2 航空刹车用C／C复合材料制作  15-20
    §1．2．1 坯体的成型与结构  15-16
    §1．2．2 致密化工艺  16-19
    §1．2．3 石墨化处理  19
    §1．2．4 C／C复合材料的抗氧化处理  19-20
  §1．3 石墨及C／C复合材料的摩擦磨损行为  20-33
    §1．3．1 石墨的摩擦磨损行为  20-22
    §1．3．2 C／C复合材料摩擦磨损性能的影响因素  22-26
    §1．3．3 C／C复合材料的摩擦磨损机理  26-31
    §1．3．4 研究背景及意义  31-33
第二章 研究内容及实验原理  33-42
  §2．1 研究内容  33
  §2．2 实验方案  33
  §2．3 试验方法  33-42
    §2．3．1 石墨化度的测定  35
    §2．3．2 热导率的测定  35-36
    §2．3．3 摩擦磨损性能的测定  36-39
    §2．3．4 金相观察  39
    §2．3．5 扫描电镜观察（SEM）  39-40
    §2．3．6 拉曼光谱微区分析  40-42
第三章 C／C复合材料的摩擦磨损性能与磨损机理  42-55
  §3．1 试样基本性能特征  42-44
  §3．2 摩擦实验结果及分析  44-46
  §3．3 刹车曲线形状  46-48
  §3．4 摩擦面与磨屑的特性  48-52
  §3．5 C／C复合材料模拟飞机刹车试验的磨损机理  52-54
    §3．5．1 C／C复合材料的磨损特征  52
    §3．5．2 C／C复合材料的磨损机理  52-54
  §3．6 本章小结  54-55
第四章 刹车速度对C／C复合材料摩擦磨损性能的影响  55-75
  §4．1 摩擦实验结果  55-58
  §4．2 刹车速度对刹车曲线形状的影响  58-62
  §4．3 刹车速度对摩擦面与磨屑的影响  62-68
  §4．4 摩擦磨损结果分析  68
  §4．5 刹车速度对摩擦面的石墨化度影响  68-72
    §4．5．1 2'磨擦面的拉曼光谱分析  68-71
    §4．5．2 1'磨擦面的石墨化度  71-72
  §4．6 C／C复合材料出现低能峰值点的理论分析  72-74
  §4．7 本章小结  74-75
第五章 刹车压力对C／C复合材料摩擦磨损性能的影响  75-89
  §5．1 摩擦实验结果  75-78
  §5．2 刹车压力对刹车曲线形状影响  78-81
  §5．3 刹车压力对摩擦面与磨屑的影响  81-85
  §5．4 摩擦磨损结果分析  85
  §5．5 刹车压力对摩擦面石墨化度影响  85-87
    §5．5．1 X射线衍射检测摩擦表面的石墨化度  85-86
    §5．5．2 拉曼光谱检测摩擦表面的石墨化程度  86-87
  §5．6 刹车压力对C／C复合材料摩擦磨损影响的理论分析  87-88
  §5．7 本章小结  88-89
第六章 结论  89-90
参考文献  90-96
致谢  96

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 复合材料 > 非金属复合材料
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