在高速载流摩擦磨损试验机上对碳/碳复合材料进行摩擦磨损试验, 研究了不同电流、载荷和滑动速度下复合材料的摩擦因数、磨损率及磨损表面形貌, 并分析了磨损机理。结果表明: 在一定载荷作用下, 随电流和滑动速度增大, 碳/碳复合材料的摩擦磨损性能先保持良好而后趋于恶化; 在电流和滑动速度一定的条件下, 较低和较高的载荷都会恶化碳/碳复合材料的摩擦磨损性能; 随着摩擦表面温度升高, 碳/碳复合材料基体开始氧化流失, 碳纤维脱落形成磨屑, 从而导致磨粒磨损; 随后摩擦表面的高温使磨屑软化, 磨屑在机械应力作用下逐渐被碾压成碳膜, 形成粘着磨损; 磨损表面温度的进一步升高以及高速冲击的作用破坏了碳膜的完整性, 从而恶化了碳/碳复合材料的摩擦磨损性能。

所属栏目

材料性能及其应用国家重点联合基金资助项目(U1034002); 河南科技厅省院科技合作项目(112106000034)

收稿日期

2013/8/42014/2/28

作者单位

宋联美:机械科学研究总院武汉材料保护研究所, 武汉 430030河南科技大学河南省材料摩擦学重点实验室, 洛阳 471023洛阳理工学院机电工程系, 洛阳 471023
张永振:河南科技大学河南省材料摩擦学重点实验室, 洛阳 471023
上官宝:河南科技大学河南省材料摩擦学重点实验室, 洛阳 471023
赵彦文:河南科技大学河南省材料摩擦学重点实验室, 洛阳 471023

备注

宋联美(1973-), 女, 河南新乡人, 讲师, 博士研究生。

引用该论文:

SONG Lian-mei,ZHANG Yong-zhen,SHANGGUAN Bao,ZHAO Yan-wen.Carrying Current Friction and Wear Properties and Mechanism of C/C Composite[J].Materials for mechancial engineering,2014,38(9):76～80
宋联美,张永振,上官宝,赵彦文.碳/碳复合材料的载流摩擦磨损性能及机理[J].机械工程材料,2014,38(9):76～80

参考文献

【1】

张永振, 陈跃, 邱明, 等.材料的干摩擦学［M］.北京: 科学出版社, 2007: 197-204.

【2】

李江鸿, 熊翔, 徐慧娟.炭/炭复合材料的摩擦学性能与摩擦磨损机理的研究现状［J］.粉末冶金材料科学与工程,2002, 7(9):221-227.

【3】

YEN B K. Influence of water vapour and oxygen on the tribo-logy of carbon materials with sp2 valence configuration［J］.Wear,1996,192:208-215.

【4】

MURDIE N, JU C P, DON J, et al. Microstructure of worn pitch/resin/CVI C-C composites［J］.Carbon,1991,29:335-342.

【5】

李江鸿, 熊翔, 张洪波, 等.不同制动速度下C/C复合材料摩擦面研究［J］.复合材料学报,2007,24(4):112-117.

【6】

OZCANS, FILIP P. Microstructure and wear mechanisms in C/C composites ［J］.Wear,2005,259:642-650.

【7】

TOBY J H, DAVID J, BRIAN M. Effects of fibro orientation on the tribology of a model carbon-carbon composite［J］.Wear, 2001,249:647-655.

【8】

MOHAMED S, HASSAN A, HATTA H. Comparison of 2D and 3D carbon/carbon composites with respect to damage and fracture resistance［J］.Carbon,2003,41(5):1069-1078.

【9】

PARIS J Y, VINCIENT L, DENAPE J. High- speed tribological behaviour of a carbon/ carbon composite［J］.Compo-sites Science and Technology,2001,61:417-423.

【10】

胡聪聪, 刘洪波, 肖绍懿, 等.基体炭对炭/炭复合材料摩擦磨损性能的影响［J］.机械工程材料, 2012,36(8):14-17.

【11】

黄海明, 杜善义, 吴林志, 等.C/C复合材料烧蚀性能分析［J］.复合材料学报, 2001,18(3):76-80.

【12】

熊翔, 黄伯云, 李江鸿.不同刹车压力下C/C复合材料的摩擦磨损性能［J］.中南大学学报, 2004,35(10):720-726.

【13】

易茂中, 葛毅成, 刘槟, 等.航空刹车副用C/C复合材料氧化行为研究［J］.粉末冶金材料科学与工程, 2000,5(2):95-99.

【14】

贾利晓, 张永振, 李健, 等.浸金属碳材料的载流摩擦磨损性能研究［J］.材料工程, 2008(12):11-18.

【15】

贾利晓, 张永振, 孙乐民, 等.两种炭材料的载流摩擦磨损性能比较［J］.材料工程, 2010(9):91-95.