以水泥为黏结剂，碳（纤维）毡为增强材料，硅灰为摩擦性能调节剂，采用浸渍法制备了不同硅灰含量碳毡/水泥复合材料，研究了硅灰含量对复合材料摩擦学性能的影响，分析了摩擦磨损机理。结果表明：随着硅灰含量的增加，复合材料的密度先增大后减小，摩擦因数和磨损率则先减小后增大；在摩擦过程中，摩擦表面温度随时间的延长均呈先升高后平稳的变化趋势，稳定后的温度随硅灰含量的增加先减小后增大；当硅灰质量分数为20%时，复合材料摩擦学性能最好，密度最大（1.53 g·cm^-3），摩擦因数和磨损率最小，分别为0.55和5.32×10^-6 g·N^-1·m^-1，对应磨损表面上的磨痕短且浅，且存在由磨屑形成的均匀连续润滑薄膜。

所属栏目

材料性能及应用国家自然科学基金资助项目（51236003）；甘肃省自然科学基金资助项目（1506RJZA076）

收稿日期

2016/4/52017/3/6

作者单位

姜爱雄:兰州交通大学机电工程学院, 兰州 730070
徐立新:兰州交通大学机电工程学院, 兰州 730070
管厚兵:兰州交通大学机电工程学院, 兰州 730070
杨智伟:兰州交通大学机电工程学院, 兰州 730070
贾纮:甘肃新西北碳素科技有限公司, 兰州 730010

备注

姜爱雄(1990-),男,甘肃西和人,硕士研究生.

引用该论文:

JIANG Aixiong,XU Lixin,GUAN Houbing,YANG Zhiwei,JIA Hong.Effect of Silica Fume Content on Tribological Property of Carbon Felt/Cement Composite[J].Materials for mechancial engineering,2017,41(5):74～78
姜爱雄,徐立新,管厚兵,杨智伟,贾纮.硅灰含量对碳毡/水泥复合材料摩擦学性能的影响[J].机械工程材料,2017,41(5):74～78

参考文献

【1】

于川江, 姚萍屏. 现代制动用刹车材料的应用研究和展望[J]. 润滑与密封, 2010, 35(2):103-106.

【2】

张丛见, 吴其胜, 张少明. 汽车刹车片材料的研究与发展[J]. 非金属矿, 2008, 31(6):74-77.

【3】

MOHANTY R M. Climate based performance of carbon-carbon disc brake for high speed aircraft braking system[J]. Defence Science Journal,2013,63(5):531-538.

【4】

芮英宇, 俞成丙, 吕希林,等. 新型非石棉基刹车片的研究进展[J]. 宁波化工, 2010(4):16-21.

【5】

李绍忠, 罗成. 我国汽车用非石棉摩擦材料的现状[J]. 粉末冶金工业, 2000, 10(2):38-41.

【6】

陈辉, 吴其胜.制动摩擦材料中的新型增强材料[J]. 中国建材科技, 2010(6):71-75.

【7】

曲烈, 杨久俊, 乐俐,等. 改性粉煤灰微珠摩擦材料摩擦磨损性能的研究[C]//第十届(天津)国际摩擦密封材料技术交流暨产品展示会及首届国际汽车摩托车零部件专利新产品技术交流暨展示会. 天津:中国摩擦密封材料协会,2008(3):47-54

【8】

BALAJI M A S, KALAICHELVAN K. Tribological performance of a non asbestos organic brake pad using various organic and mineral fibers[J]. Advanced Materials Research, 2012, 585:559-563.

【9】

杨阳, 刘伯威, 熊翔. 一种新型陶瓷基汽车刹车片摩擦磨损性能的研究[J]. 粉末冶金技术, 2010, 28(5):336-340.

【10】

盛欢, 王泽华, 邵佳,等. 高速列车制动盘材料的研究现状与展望[J]. 机械工程材料, 2016,40(1):1-5.

【11】

李建利, 张元, 张新元. 碳纤维复合材料刹车片的发展及应用前景[J]. 材料开发与应用, 2012, 27(2):107-111.

【12】

宋联美, 张永振, 上官宝,等. 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.

【13】

徐立新, 管厚兵, 杨智伟,等. 真空吸浆法制备C/SiC复合材料及力学性能研究[J]. 材料工程, 2015,43(12):10-16.

【14】

杨智伟, 徐立新, 管厚兵,等. 碳毡处理对碳毡水泥基复合材料力学性能影响[J]. 非金属矿, 2015(6):23-26.

【15】

姚武, 吴梦雪, 魏永起. 三元复合胶凝体系中硅灰和粉煤灰反应程度的确定[J]. 材料研究学报, 2014(3):197-203.

【16】

SONG H W, PACK S W, NAM S H, et al. Estimation of the permeability of silica fume cement concrete[J]. Construction & Building Materials, 2010, 24(3):315-321.

【17】

BHANJA S, SENGUPTA B. Influence of silica fume on the tensile strength of concrete[J]. Cement & Concrete Research, 2005, 35(4):743-747.

【18】

谢乔, 朱冬梅, 徐洁,等. 碳化硅陶瓷基复合材料的摩擦磨损性能研究[J].摩擦学学报, 2007, 27(3):224-229.

【19】

倪成林, 谭红琳, 周小军,等. 胶凝材料对高强混凝土孔隙和抗压强度的影响[J].硅酸盐通报,2014(11):2790-2795.

【20】

KRENKEL W, HENKE T, KRENKEL W, et al. Design of high performance CMC brake discs[J]. Key Engineering Materials, 1998, 164:421-424.

【21】

吴刚, 何卓, 黄灿超,等. 刹车片表面结构对温度场影响分析[J]. 三峡大学学报(自然科学版), 2014, 36(3):84-87.