原位反应法制备C/C-SiC复合材料的摩擦性能及氧化性能研究

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制动材料是高速列车正常运行的重要保证。C/C-SiC复合材料作为制动材料具有密度低、抗热冲击性强、抗氧化性好、好的摩擦性能等优点。本文采用原位反应法制备短纤维增强C/C-SiC复合材料,测试了其摩擦性能,研究了C/C-SiC复合材料摩擦性能的影响因素,并且对C/C-SiC复合材料的氧化性能进行了研究,讨论了其氧化规律。研究的结果表明: (1)C/C-SiC复合材料的摩擦性能与其摩擦组元碳化硅的含量有重要关系,在刹车线速度为20m·s-1,压力0.5MPa,惯量1.0Kg·m-2的试验条件下,碳化硅体积含量为37%的C/C-SiC复合材料与碳化硅体积含量为22%的C/C-SiC复合材料相比,具有摩擦系数高、磨损低、对偶件磨损小等优点。 (2)碳化硅含量的不同,C/C-SiC复合材料的摩擦性能随刹车速度的变化有不同的变化规律。对于碳化硅含量低(10%)的样品,在5 m·s-1到28 m·s-1的刹车速度范围内,随着刹车速度的升高,样品的摩擦系数先降低后升高再降低;对于碳化硅含量高(33%)的样品,样品的摩擦系数随着刹车速度的升高先增大后降低。 (3)在0.35MPa到1.7MPa的刹车压力范围内,随着刹车压力的增大,C/C-SiC复合材料的摩擦系数先增加后降低,材料与对偶件的磨损量一直增加。 (4)随着刹车能量的增高,材料的摩擦系数降低,磨损量加大,对偶的磨损也加剧。在干态环境和湿态环境下C/C-SiC复合材料的摩擦性能没有表现出明显的变化。 (5)在600℃下,空气中C/C-SiC复合材料的氧化失重率随时间先呈直线关系增长后增长速度减慢,当氧化54个小时后,复合材料的失重率达到一个恒定值,SiC基本不氧化;800℃以上时,SiC开始氧化生成SiO2;1000℃碳化硅的氧化较之800℃更加剧烈。
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