论文部分内容阅读
C／C-SiC摩擦材料具有密度低、耐磨性好、摩擦系数稳定而适中、抗热冲击强、抗氧化性好等优点，是国际新材料领域重点发展的一种新型材料，并已成功应用于现代先进交通工具中。为了提高C／C-SiC摩擦材料与铁基制动盘对偶时的动摩擦系数和静摩擦系数，本文以针刺整体炭毡为坯体，采用熔融渗Si和Fe（RMI）工艺制备了不同Fe含量的改性C／C-SiC摩擦材料。采用扫描电镜（SEM）、X射线能谱分析（EDAX）、X射线衍射（XRD）、金相显微镜（OM）等测试手段，研究了材料的组织结构、形貌、纤维与基体界面，摩擦表面和磨屑形貌。系统研究了Fe含量对材料的弯曲、压缩、剪切等力学性能的影响，以及滑动速度、压力对不同Fe含量材料摩擦磨损性能的影响。研究结果表明：1)用Fe改性C／C-SiC摩擦材料时，随着Fe含量的增加，FexSiy相中Fe：Si的原子摩尔比逐渐增大，由FeSi2变为FeSi2和FeSi，当Fe含量最大时为Fe3Si和Fe5Si3。不含Fe的试样很致密，开孔率为5.2％，纤维与基体之间结合良好。且随着Fe含量的增加，材料的密度在2.3～2.4g·cm-3之间变化不大，开孔率略有增加。2)通过对摩擦材料力学性能的研究，Fe含量对C／C-SiC摩擦材料的压缩、剪切和弯曲性能的影响很大，随着Fe含量的增加其力学强度降低。不含Fe的C／C-SiC摩擦材料压缩强度最大为348.6MPa，从断口形貌和载荷-位移曲线可以看出，材料表现为典型的脆性断裂；含Fe 15％的Fe改性C／C-SiC摩擦材料压缩强度最小为121.1MPa。3)不含Fe的C／C-SiC摩擦材料摩擦系数随滑动速度的增加先降低后增加，磨损率随着滑动速度的增加先增加，后降低，然后再增加。16m·s-1时，摩擦系数最低（0.31），磨损率也较低为0.232×10-7cm3·N-1·m-1；当速度达到最大24m·s-1时摩擦系数最高为0.46，磨损率较大为0.750×10-7cm3·N-1·m-1，摩擦表面有大块的转移层，此时磨损机制为粘着磨损和氧化磨损。4)当速度为8m·s-1、压力为1MPa时，随着Fe含量的增加，摩擦系数先增加到0.47后减低到0.28；磨损率随Fe含量增加，波动很大，当含Fe 15％时，材料的磨损率达到最大0.586×10-7cm3·N-1·m-1，以粘着磨损和氧化磨损为主。5)含Fe 5％的材料摩擦系数随压力增加先升高后降低，摩擦系数比较高且稳定在0.37～0.54间变化；磨损率逐渐降低，在0.119～0.589×10-7cm3·N-1·m-1间变化，在压力1.5MPa时，摩擦系数达到最大0.54，磨损率为0.198×10-7cm3·N-1·m-1，摩擦表面犁沟明显，表现为磨粒磨损；压力增加为1.75MPa时，摩擦系数为0.47，磨损率最小为0.119×10-7cm3·N-1·m-1，以粘着和氧化磨损为主，具有很好的摩擦磨损性能。