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炭纤维增强C/SiC双基体复合材料的制备及性能

李专 , 肖鹏 , 熊翔 , 黄伯云

新型炭材料 doi:10.1016/S1872-5805(09)60029-9

以针刺炭纤维整体毡为预制体, 联用化学气相沉积法与熔融渗硅法制得炭纤维增强C/SiC双基体(C/C-SiC)复合材料; 研究了C/C-Si材料的显微结构、力学性能和不同制动速度下的摩擦磨损性能及机理.结果表明: C/C-SiC材料具有适中的纤维/基体界面结合强度, 弯曲强度和压缩强度分别达240MPa和210MPa, 具有摩擦系数高(0.41～0.54), 磨损小(0.02cm3/MJ), 摩擦性能稳定等特点. 随着制动速度提高, C/C-Si材料的摩擦磨损机制也随之变化: 在低速制动条件下主要表现为磨粒磨损; 中速时以黏着磨损为主; 高速时以疲劳磨损和氧化磨损为主.

关键词: C/SiC复合材料 , 摩擦磨损性能 , 制动材料 , 化学气相沉积法 , 熔融渗硅

热处理温度对C/C-SiC摩擦材料组织结构的影响

李专 , 肖鹏 , 熊翔 , 刘建军

材料导报

以短切炭纤维为增强相,采用温压-原位反应法制备C/C-SiC材料,研究了热处理温度对C/C-SiC材料组织结构的影响,以及Si(1)-C原位反应机理.结果表明:试样中硅粉均匀分布于素坯内部,Si-C原位反应只需Si近程扩散即可.Si粉熔化后迅速在就近的炭源表面铺展,并与之反应生成SiC.Si(1)-C反应相对于Si(s)-C反应速度更快,反应更完全.温度越高,生成的SiC也就越多,残留Si相应减少.1500 ℃热处理后复合材料的SiC含量达到62.7%,残留Si仅为1.4%.

关键词: C/C-SiC复合材料 , 高温热处理 , 原位反应 , Si(1)-C反应机理

C/C-SiC材料不同制动速率下的湿式摩擦磨损性能

李专 , 肖鹏 , 岳静 , 熊翔

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2013.03.014

以炭纤维针刺毡为预制体,先采用化学气相渗透法制备炭基体,然后采用熔融渗硅法制备SiC基体,得到C/C-SiC摩擦材料；利用MM-1000型惯性试验台研究了C/C-SiC材料在不同制动速度下干态和CD15W-40柴油机油润滑状态下的摩擦磨损性能.研究结果表明:C/C-SiC摩擦材料与水的接触角为80.5°左右,为亲油性材料；C/C-SiC材料在CD15W40柴油机油润滑状态下,随制动速度从3000r/min升高到6000r/min,其摩擦因数和线性磨损量在4000r/min时达到最大值,分别是0.21μm/cycle和1.1μm/cycle,而在5000r/min和6000r/min时,其摩擦因数均为0.17,线性磨损量均为0;C/C-SiC摩擦材料在湿态条件下能保持较高的摩擦因数,制动曲线平稳,磨损率低,可作为新一代工程机械和重型车辆湿式离合器用摩擦材料的候选材料.

关键词: C/C-SiC , 湿式 , 摩擦磨损 , 炭纤维 , 制动速度

炭/炭复合材料表面SiC/ZrSiO4?SiO2复合涂层的氧化行为

李杨 , 肖鹏 , 李专 , 罗威 , 周伟

中国有色金属学报(英文版) doi:10.1016/S1003-6326(17)60045-1

为提高炭/炭(C/C)复合材料的高温抗氧化性,采用包埋–刷涂法在其表面制备SiC/ZrSiO4?SiO2(SZS)复合涂层.研究SZS复合涂层包覆C/C复合材料在1500℃下不同氧分压测试环境下的抗氧化性能以及1500℃至沸水(100℃)的热循环性能.结果表明:SZS复合涂层试样具有优异的高温抗氧化性能和热震性能.在1500℃等温高氧分压环境下(空气流量36 L/h)氧化50 h后试样仅轻微失重(约0.03%),而在1500℃低氧分压(静态空气)中氧化111 h后仍然增重0.54%.此外,SZS复合涂层试样在高氧分压下氧化50 h及低氧分压下氧化80 h后,其残余压缩强度分别为70%和72.5%.SZS复合涂层试样在经历30次热循环以后,其质量损失率仅为1.61%,残余压缩强度约为74%.SZS涂层表现出良好的抗氧化性能和抗热震性能,可在高温下为C/C复合材料提供长期的保护.

关键词: C/C复合材料 , SiC/ZrSiO4?SiO2复合涂层 , 氧分压 , 抗氧化性能 , 热震性能 , 残余压缩强度

温压-熔融渗硅法制备C/C-SiC摩擦材料及其摩擦磨损性能

韩团辉 , 肖鹏 , 李专

中国有色金属学报

以短切炭纤维、石墨粉、硅粉、树脂为原料,采用新开发的温压-熔融渗硅(WC-RMI)法制备C/C-SiC摩擦材料,对不同制动速度下材料的摩擦磨损性能进行研究,并对温压-熔融渗硅法的制备工艺过程进行理论分析.结果表明:C/C-SiC材料的密度可达1.78 g/cm3,残留单质Si的含量为0.3%,摩擦因数为0.36～0.43,体积磨损量低至0.6×10-2 cm3/MJ,且随着制动速度的增大,其磨损量迅速下降并趋于平稳;C/C-SiC材料在摩擦过程中能够形成光亮、平整、连续的摩擦膜,有效降低C/C-SiC材料的磨损量.

关键词: C/C-SiC摩擦材料 , 温压 , 熔融渗硅 , 摩擦磨损

温压-原位反应法制备C/C-SiC材料的压缩性能及其破坏机理

李专 , 肖鹏 , 熊翔

中国有色金属学报

以短炭纤维、炭粉、Si粉、树脂和粘结剂为原料,采用温压-原位反应法(WC-ISR)制备C/C-SiC制动材料,研究该材料的压缩性能及其破坏机理.结果表明:C/C-SiC制动材料的纵向压缩强度可达118.2 MPa,纵向压缩破坏表现为韧性断裂,以对角剪切破坏方式为主;横向压缩强度可达86.9 MPa,横向压缩破坏主要表现为脆性断裂,以多层复合剪切破坏方式为主.C/C-SiC制动材料的压缩性能分别随炭纤维和SiC含量的增加而增大,且炭纤维含量的影响更加显著;但随基体炭含量的增加而降低.

关键词: C/C-SiC , 温压-原位反应法 , 压缩性能 , 破坏机理

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