碳陶刹车材料的研究进展

碳陶(C/SiC)刹车材料是近年来发展的一种新型刹车材料,具有密度低、耐高温、摩擦性能高且稳定等优点,在高速列车、飞机等高能刹车领域具有广泛的应用前景。刹车材料是结构/功能一体化材料,纤维预制体结构对材料的热物理性能、摩擦磨损性能和力学性能有很大影响。针对不同预制体类型,对C/SiC刹车材料的制备、微结构和摩擦磨损性能进行了系统介绍。同时,介绍了C/SiC刹车材料的改性方法。     

石墨粉对针刺毡C／SiC刹车材料摩擦磨损性能的影响

以石墨粉为填料,采用单向加压浸渍-热解制备了多孔C/C复合材料,然后利用反应熔体浸渗法制备低成本针刺毡C/Sic刹车材料,研究了材料的微结构变化及石墨粉对摩擦磨损性能的影响,结果表明:在C/Sic刹车材料中,大量石墨粉分布在纤维束间和胎网层;材料的摩擦系数高且稳定,在10m/s刹车时摩擦系数和稳定系数分别达到最大值为0.60,0.78;添加石墨粉后,材料的摩擦曲线平稳,磨损率及摩擦面温度显著降低.在高速刹车过程中,极易在摩擦面形成一层均匀稳定的摩擦膜,减缓摩擦面直接接触,有利于改善材料的摩擦磨损性能.     

三维针刺碳／碳化硅陶瓷基复合材料及其摩擦磨损性能

采用三维针刺的碳纤维预制体,通过化学气相渗透方法制备具有一定密度的C/C复合材料,然后采用反应熔体浸渗方法进行后续致密化处理,得到高致密度的C/SiC复合材料,系统研究了材料的组织结构特征、刹车性能以及摩擦磨损机理.在纤维束内部每根C纤维单丝之间由化学气相渗透的碳充填形成致密的C/C区域,而在纤维束之间则主要由反应熔体浸渗法生成的SiC、残留Si和C组成.C/SiC复合材料具有非常优异的摩擦磨损性能,摩擦系数变化规律呈典型的马鞍状.平均摩擦系数为0.34,摩擦性能稳定,磨损率低(1.9 μm/次·面);摩擦性能几乎不受湿度的影响,湿态衰减仅为2.9%.在摩擦磨损过程中,C/SiC复合材料的表面能够形成连续稳定的摩擦面,磨损表现为典型的磨粒磨损.     

三维针刺C/SiC复合材料与30CrSiMoVA对偶的摩擦磨损性能与机理

通过MM-1000Ⅱ摩擦试验机,研究了三维针刺C/SiC复合材料与30CrSiMoVA对偶的摩擦磨损性能,并结合SEM,XRD,EDS、热力学计算以及刹车过程温度场有限元模拟,分析了刹车过程中的摩擦磨损机理和物相转变.结果表明:随着初始刹车速率的增加,三维针刺C/SiC复合材料与30CrSiMoVA对偶刹车的平均摩擦系...     

韩国高性能C/C刹车盘的开发

介绍了韩国国防开发署与大宇重工合作开发的飞机C/C刹车盘的制造工艺和动力矩试验结果。韩国使用专门设计的预形体通过沥青浸渍和化学气相沉积工艺制备了具有要求的摩擦磨损性能、密度、热性能及机械性能的C/C刹车盘,在无损检测、机械加工、金属夹组装和防氧化处理等工序之后进行鉴定试验。包括动力矩试验和服役寿命试验的全部鉴定试验根据MIL—W—5013规范和洛克希德公司的GD16ZL001B规范在惯性动力仪上进行。全部鉴定试验结果显示新的刹车装置与已鉴定过的现役C/C刹车盘相比具有良好的刹车性能,达到了全部要求。     

国外航空刹车材料的发展

随着高性能飞机的发展,需要高可靠性的刹车装置,为此,研制优秀的刹车材料十分重要。本文简要介绍了飞机刹车材料的发展历史,阐述了美国、日本等先进工业国家研制和应用情况,并介绍了两种主要的飞机刹车材料—金属陶瓷摩擦材料和碳/碳复合材料的性能及其发展前景。     

液相炭化致密叠层针刺C/C材料的制备及性能

为了研究C/C材料快速致密的工艺,采用常压炭化和高压炭化联合致密的纯沥青液相炭化工艺,对叠层针刺C/C材料进行致密化处理,使预制体密度由 0.48 g/cm3增至 1.92 g/cm3,对该材料的力学及热学性能进行了测试,与整体毡C/C材料性能进行了对比,并利用扫描电子显微镜观察了材料的显微结构.结果表明,该材料具有较好的力学与热学性能,微观结构界面结合良好.     

压力在烧结摩擦材料过程中的作用

重点介绍压力在烧结航空刹车摩擦材料过程中的作用及其对结合性、密度、硬度、孔隙率、翘曲度等性能的影响。     

飞机碳刹车与钢刹车的技术经济比较

C/C复合刹车材料具有重量轻、热物理性能好、摩擦效率高、寿命长等优点。粉末合金等钢刹车材料具有抗油污能力强、对潮湿不敏感、生产周期短、成本低等优点。可根据钢刹车与碳刹车的重量差、飞机平均飞行时间、单位时间飞行成本及飞机载荷等参数来确定飞机选用碳刹车还是钢刹车更有经济效益。     

碳／碳化硅复合材料摩擦磨损性能分析

采用化学气相渗透法制备了碳纤维增强碳化硅(C/C SiC)陶瓷基复合材料,得到不同密度和组分含量的C/C SiC刹车盘试样。对C/C SiC复合材料进行了摩擦磨损性能测试,平均摩擦系数达到 0 23,摩擦稳定性达到0 43,线性磨损率为 9 3μm/次·面,质量磨损率为 2 6mg/次·面。当C/C SiC复合材料的密度增大 (1 6g·cm-3→2 2g·cm-3 ),碳含量增大(35%→55% ),摩擦系数和稳定性提高(约 70% ),且摩擦系数随制动次数增加的波动幅度减小;SiC含量升高则反之。C/C SiC复合材料经过多次刹停测试,摩擦系数对制动次数不敏感,表现出良好的摩擦稳定性。经过连续刹车试验,摩擦系数不随表面的起始和最终温度升高而衰退,材料尚无热衰竭趋势。对C/C SiC刹车盘试样的磨损表面形貌及缺陷进行了观察,发现表面磨损质量在航标允许范围内。     

A review of friction stir joining of SiCp/Al composites

SiCp/Al composites have excellent comprehensive properties and have been widely used in aerospace, automotive industry and other fields. Due to the huge difference in performance between SiC particles and matrix alloys, traditional fusion welding methods are difficult to meet the join requirements of SiCp/Al composites. Friction stir joining (friction stir welding), as a solid phase joining process, has been proved to be a new technology with fine prospect in joining SiCp/Al composites compared with fusion welding process. Although some progress has been made in recent years, there are still full of challenges. In this paper, the research status of friction stir joining of SiCp/Al composites in recent years is expatiated, including the weldability of SiCp/Al composites, the macrostructure and the microstructure of joints, mechanical properties of joints, and tool wear and monitoring. Furthermore, the existing challenges of friction stir joining of SiCp/Al composites are summarized and the future development directions are prospected.     

C/C素坯密度对GSIC/C-SiC复合材料摩擦磨损性能的影响

采用气相渗硅工艺(GSI)制备C/C-Si C复合材料,研究了C/C素坯密度对GSI C/C-Si C复合材料物相组成与摩擦磨损性能的影响,分析了C/C-Si C复合材料的制动过程,并归纳了其摩擦磨损机理。结果表明,随着C/C素坯密度的增大,GSI C/C-Si C复合材料的密度呈递减趋势,且C含量和开气孔率逐渐增加,而Si C含量和残余Si含量逐渐减少;自对偶条件下,复合材料的平均摩擦系数、磨损率均呈现先增大后减小的趋势,当C/C素坯密度为1.25g/cm3时有最大值,而制动稳定系数则不断增大。GSI C/C-Si C复合材料的制动过程是犁沟效应和粘着效应共同作用的结果,制动初始阶段和刹停阶段以犁沟效应为主,中间阶段以粘着效应为主。     

大型商用飞机炭刹车盘材料的应用进展

炭刹车盘材料具有质量轻、摩擦特性好、使用寿命长、吸热能力高等一系列优良特性。从20世纪70年代问世以来,炭刹车盘复合材料的研制和应用总共经历了五代发展历程,已经成为商用飞机炭刹车副的首选材料,被广泛应用于空客和波音系列飞机。经过几十年的发展,国内炭刹车材料取得了长足的发展,已经作为PMA件应用于B757和A320机型,...     

抗氧化处理对3D C/C复合材料性能的影响

研究了采用化学气相反应法制备的SiC抗氧化涂层对3D整体编织C／C复合材料的密度、力学性能以及微观结构的影响。结果表明，3D C／C复合材料经抗氧化处理后，其密度、开孔率以及力学性能均有不同程度的提高。由SEM微观结构可以看出，其力学性能提高是由于气态Si渗入到材料基体内部，并与内部的C反应生成SiC，在一定程度上弥合了材料中的缺陷所致。     

MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF PARTICULATE REINFORCED MATRIX COMPOSITE

Sprayatomizationandco-depositiontechnique,bywhichreinforcementparticulatesandmetalmatrixaremixedtopreparecomposite,belongstothecategoryofrapidsolidification[lj.Comparedwithsqueezecasting,stringcasting,powdermetallurgyandin-situmethod,sprayatomizationandco-depositiontechniquehasitsparticularadvantages["'J:Thestrengtheningfunctionofthereinforcementfineparticulateismadefulluseof;volumefractionofreinforce-mentparticulatecouldbeadjustedwithinacertainrange,andtheinterfacecohesionisgreatiyimprovedlha…     

LF6铝合金与不锈钢异种金属惯性摩擦焊工艺技术研究

铝合金与不锈钢物理化学性能较大的差异使两者采用常规焊接技术较难实现连接。本文采用惯性摩擦焊接技术进行了LF6铝合金与不锈钢异种金属连接,分析研究了接头的微观组织及拉伸力学性能。研究结果表明,LF6铝合金与不锈钢惯性摩擦焊接过程中,相对不锈钢一侧,LF6铝合金一侧发生了较大的塑性变形,飞边主要由LF6铝合金摩擦挤压而成;微观组织显示LF6铝合金一侧分为细晶区、拉长晶区和母材区,细晶区中呈现为细小等轴晶状组织,拉长晶区为摩擦剪应力作用下的板条状拉伸组织。EDX分析表明,在摩擦热和顶锻力的作用下,焊接界面存在明显的浓度梯度,形成了数微米的扩散反应层;力学断口断裂于铝合金一侧受力薄弱区。     

C/C-Cu 复合材料的弯曲性能

以碳纤维针刺毡为整体骨架,采用CVI工艺制备出不同密度的C/C复合材料,然后用挤压铸造成型方法制备了C/C-Cu复合材料。并对不同组分的C/C-Cu以及C/C复合材料的弯曲性能进行了研究,结果表明:密度为4.59 g/cm3的C/C-Cu复合材料的xy向弯曲强度高于密度为1.85 g/cm3的C/C复合材料,并且具有一定的塑性,铜基体发挥了增韧增强的作用;密度为2.04 g/cm3的C/C-Cu复合材料的xy向弯曲强度低于密度为1.85 g/cm3的C/C复合材料,且没有塑性出现,铜基体分散未发挥增强作用。     

焊接方法对2219铝合金性能及组织的影响

通过拉伸试验,利用扫描电镜与光学显微镜等手段,比较了搅拌摩擦焊(FSW)和变极性钨极氩弧焊(VPTIG)两种焊接方法对2219铝合金板材力学性能的影响.结果表明,无论何种焊接方法均使2219铝合金板材的强度和塑性下降,但是FSW焊接接头强度以及塑性等力学性能明显优于VPTIG焊熔焊接头.拉伸试样断口形貌以及显微组织分析显示,FSW焊核区组织均匀细密,断裂位置位于后退侧热影响区与焊核区的交界处.VPTIG焊接接头易出现气孔缺陷,熔合区是最薄弱环节.     

高导热C/ C 复合材料的发展现状

高导热C/ C 复合材料具有高热导率、低密度、低热胀系数和高温下高强度等性能,成为近年来最
具发展前景的散热材料之一。本文综述了国内外高导热C/ C 复合材料的发展现状,分析了C/ C 复合材料的热
物理性能及影响其热导率的因素,介绍了C/ C 复合材料的导热机理、碳纤维、基体炭的导热性能,以及高导热
C/ C 复合材料的制备和改性等。