三維針刺碳-碳化硅摩擦材料的制備及性能.pdf

1、碳/碳化硅(C/SiC)剎車(chē)材料是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型摩阻復(fù)合材料。與傳統(tǒng)的金屬、半會(huì)屬和碳/碳復(fù)合材料相比，C/SiC具有密度低、摩擦系數(shù)穩(wěn)定、磨損量小、制動(dòng)比大和使用壽命長(zhǎng)等突出優(yōu)點(diǎn)，在高速列車(chē)、汽車(chē)、飛機(jī)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。如何降低C/SiC：復(fù)合材料的制造成本和提高性能，是目前需要解決的關(guān)鍵性問(wèn)題。 本文在系統(tǒng)研究真空壓力浸滲工藝的基礎(chǔ)上，提出一種單向氣壓浸滲新工藝，利用聚合物浸滲裂解(PIP)結(jié)合熔融硅浸滲(

2、LSI)工藝制得密度為1.68 g/cm<'3>的低成本輕質(zhì)針刺C/SiC；復(fù)合材料，并對(duì)其摩擦磨損性能進(jìn)行了測(cè)試與分析。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下： (1)研究了真空壓力浸滲致密化的影響因素。結(jié)果表明：真空壓力浸滲致密工蕊受多兇素綜合影響，浸滲液濃度、粘度、真空度、浸滲壓力、溫度之間相互制約，致使3D針刺碳?xì)蛛y以完全致密化。 (2)用單向氣壓浸滲裂解法制備了密度為1.22g/cm<,3>、氣孔率為24.7﹪的多孔C/C材

3、料。研究了單向氣壓浸滲裂解法3D針刺氈致密化的影響因素。結(jié)果表明：浸滲液濃度、氣壓、保壓時(shí)間、高溫?zé)崽幚砑疤幚泶螖?shù)均影響3D針刺氈的致密化。經(jīng)浸滲固化后的試樣進(jìn)行高溫處理可使再次單向氣壓浸滲增重率和密度顯著增大。運(yùn)用單向氣壓浸滲-固化-熱處理循環(huán)致密工藝，能大大提高致密效率。 (3)以單向氣壓浸滲裂解法制備的多孔C/C為預(yù)制體采用LSI工藝制備了密度為1.68g/cm<'3>、氣孔率為16.9﹪的輕質(zhì)C/SiC摩擦材料。利用XR

4、D、SEM技術(shù)分析了其相組成。結(jié)果表明：滲硅后材料物相組成為SiC、C及Si。其顯微組織為以C為核心、以SiC、C、SiC、Si為基體逐層包裹的多層復(fù)合結(jié)構(gòu)。 (4)研究了C/SiC復(fù)合材料的摩擦磨損性能。結(jié)果表明：隨制動(dòng)速度的增加，摩擦系數(shù)先增大后下降，而磨損量逐漸升高。增大制動(dòng)壓力，摩擦系數(shù)逐漸下降，質(zhì)量磨損增加，而線(xiàn)性磨損呈無(wú)規(guī)律性變化。增大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，摩擦系數(shù)和線(xiàn)磨損逐漸下降，質(zhì)量磨損先減小后增大。C/SiC摩擦材料在濕念