C/C复合材料及高强石墨高温摩擦磨损性能对比研究

采用MG-2000型摩擦磨损试验机对比考察了C/C复合材料及航空发动机主轴密封环拟用材料高强石墨的高温摩擦磨损行为,采用显微激光拉曼光谱仪及扫描电子显微镜分析了C/C复合材料磨损表面组成及形貌.结果表明:具有粗糙层和光滑层复合结构的C/C复合材料的高温摩擦磨损性能明显优于高强石墨材料,适合用作航空发动机主轴密封环材料;C/C复合材料的高温摩擦磨损性能取决于磨粒磨损、粘着磨损及氧化磨损的共同作用.

预浸涂对航空刹车副用C/C复合材料抗氧化涂层性能的影响

采用在C/C复合材料基体表面预先浸涂浸渍剂 ,再涂刷涂层并进行涂层固化处理的工艺方法 ,可制备出抗氧化性能良好的涂层。预浸涂处理可使C/C复合材料的起始氧化温度提高近 2 0 0℃。单独预浸涂以硼酸或TEOS为主的浸渍剂后 ,试样抗氧化效果不明显 ,而预浸涂以磷酸或磷酸 +硼酸混合液为主的浸渍剂效果较好 ,90 0℃ ,2h静态氧化质量损失率分别为 0 .4 0 %和 0 .33%。并对以硼酸 。

冲击刮削法评价封严涂层的可磨耗性

利用研制成功的新型电子冲击刮削试验机可较好地模拟航空发动机叶片刮削封严涂层的工况，测试涂层冲击刮削载荷—位移曲线及刮削功等。用刮削单位体积涂层所消耗的功评价涂层的可磨耗性。对某类涂层随涂层硬度增加，刮削功上升并有一阈值，以此值可确定生产中检验硬度范围的上限。对于相近硬度的涂层在相同条件下，３１３类涂层的刮削功小，可磨耗性较好，６０１类次之，３０７类较差。３００℃试验时，刮削功下降，但不同类型的涂层下降幅度不同。

等离子喷涂铁－镍－钴－碳化钨涂层制动摩擦特性的研究

重载制动摩擦磨损特性制约着刹车装置的刹车性能及其使用寿命．在ＭＭ－１０００试验机上，对等离子喷涂Ｆｅ－Ｎｉ－Ｃｏ－ＷＣ涂层的重载制动摩擦特性进行了试验研究．结果表明：在相同的试验条件下，等离子喷涂涂层分别与石棉摩擦材料和半金属摩擦材料对摩时的摩擦系数均比与基体３５ＣｒＭｏ钢对摩时的高，制动时间短，制动效率和耐磨性能都明显提高，制动力矩峰比小，刹车平稳，制动特性好；制动摩擦系数与制动压力、速度和转动惯量等参数密切相关，压力增大，摩擦系数减小，速度和转动惯量增大，石棉材料摩擦副的摩擦系数降低，半金属材料摩擦副的摩擦系数升高。

不同基体炭结构的C/C复合材料摩擦表面特性和摩擦磨损机理

与表面镀Cr的40Cr钢配副进行滑动摩擦实验后,在JSM 6360LV扫描电镜上观察6种具有不同基体炭结构的C/C复合材料的磨损表面形貌。结果表明:完全光滑层(SL)炭结构的C/C复合材料摩擦表面在任何载荷下均难以形成完整的磨屑膜;完全粗糙层(RL)炭结构、粗糙层/树脂炭(RL/RC)的材料摩擦表面在低载荷时能形成较厚的磨屑膜,在高载荷时表面摩擦膜均很薄;完全RC结构试样摩擦表面在低载荷时完整、致密,在高载荷时有显著的磨屑膜剥落;RL/SL/RC、SL/RC结构试样在低载荷时的表面摩擦膜薄,而高载荷时,RL/SL/RC材料的基体炭磨损比SL/RC的严重;RL/SL或SL炭在摩擦中的损伤呈现阶梯状磨损形貌,RL炭在摩擦后难以分辨出原始形貌,RC炭在部分摩擦表面则为条纹状磨损形貌;RL/SL/RC、SL/RC结构的C/C复合材料摩擦形貌的稳定性高,材料耐磨性好,在一定载荷范围内有利于降低材料的摩擦因数和体积磨损。

航空刹车副用C/C复合材料的氧化行为

对B(波音 ) 75 7和B76 7飞机用C/C复合材料刹车盘试样的氧化行为进行了研究。在实验温度范围内 ,B75 7的刹车盘材料氧化损失率与温度有三段式关系 ,而B76 7的有二段式关系 ,所对应的氧化敏感温度分别约为6 0 0和 70 0℃ ;在氧化敏感温度以上和以下氧化动力学曲线分别为直线型和指数型 ;B75 7刹车材料为 2层薄炭毡中间夹 1层纤维布组成的单元叠层构成 ,纤维布的纤维方向互成 90 ;B76 7刹车材料为无捻长纤维按一定角度旋转铺层 ,并在层面上辅加适量随机取向的短纤维束。材料氧化时首先在纤维与基体交界处氧化 ,基体炭氧化较深 ,纤维炭氧化成针尖状 ;但B75 7刹车材料的炭毡纤维氧化程度较深而成管状。

可磨耗封严涂层的冲蚀磨损特性及模型

抗冲蚀性是可磨耗封严涂层最重要的性能。在自制的真空自由落砂试样旋转式冲蚀磨损试验机上对几种中温封严涂层的冲蚀磨损特性及机理进行了研究。实验结果表明，冲蚀失重与冲蚀时间具有良好的线性关系；在６０°时冲蚀率最大；冲蚀率与冲蚀速度有幂函数关系，速度指数随冲蚀角度增大而增大；９０°冲蚀时，涂层的冲蚀机理为冲击粒子在涂层表面冲击挤压，产生凹坑和凹坑边缘凸起的唇片，随后的冲蚀使唇片流失；粒子的不断冲击使表层金属相松动，导致呈颗粒状剥落。３０°冲蚀时涂层的冲蚀机理为切削、犁削并有孔洞、非金属相贯通效应。在此基础上提出了封严涂层的冲蚀磨损模型。

用涂层压入仪测定薄膜与基体结合强度的探讨

用新颖的能连续加载、卸载并配有声发射监测的涂层压入仪 ,对薄膜与基体的结合强度进行了探讨。实验结果表明 ,膜或膜 /基破坏的声发射信号各有特点 ,可区分压入过程中 (含卸载 )开裂和剥落及其对应的载荷值。压入法的临界载荷 pc 为加载过程中使膜发生初始剥落的外载 ,用涂层压入仪可精确测定。 pc 值对基体硬度和表面粗糙度的变化敏感。故用涂层压入仪可以实现用压入法考察膜

等离子喷涂层和钢的制动磨损特性

在ＭＭ—１０００制动摩擦磨损试验机上，试验了两种不同组成的Ｆｅ－Ｎｉ－Ｃｏ－ＷＣ复合涂层并与传统的钢制件作比较。试验结果表明，涂层比钢的耐磨性有较大的提高，ＷＣ质量分数高的涂层耐磨性更好。制动时涂层的磨损以磨粒磨损为主，有轻微的氧化和粘着。钢的氧化磨损和粘着比涂层严重。因摩擦热的影响，制动后钢的摩擦表面出现热震开裂和特有的浅层剥落，浅层剥落是一个塑性变形积累、裂纹形成和扩展的过程。但涂层无热震开裂和浅层剥落现象。

涂层压入仪的研制及其应用

本文报导了涂层压入仪的研制背景、结构原理、主要技术特性及其应用举例。该仪器具有连续加载卸载功能并配有声发射和光学系统 ,能测量并记录连续的载荷与压入深度关系曲线 ,能用声发射系统对测试过程中涂层试样的开裂和剥落进行动态监测 ,并确定对应的载荷。用涂层压入仪作界面压入测得厚涂层与基体界面开裂的临界载荷 PW可反映涂层的结合强度 ;也可正面压入考察薄膜与基体的结合 ,区分薄膜开裂和剥落并精确测定其对应的载荷值 ,用加载过程中发生初始剥落的载荷表征膜的结合强度。涂层压入仪还可用于膜韧性、膜和膜 /基断裂韧性、离子氮化层脆性等的评价 ,测定块体材料硬度、塑性功、弹性功。

不同封闭处理ZrO_2热障涂层抗热震性的研究

研究了用有机硅树脂、ＮｉＣｒＢＳｉ涂层和水玻璃封闭的ＺｒＯ２热障涂层的抗热震性能。试验表明，有机硅树脂封闭的效果最好，ＮｉＣｒＢＳｉ涂层次之，水玻璃封闭效果不明显。当涂层氧化失效占主导地位时，涂层热震寿命短；当热应力导致涂层失效占主导地位时，涂层热震寿命较长。

界面压入法测定涂层结合强度的实验研究与理论分析

采用具有新颖性的涂层压入仪，在涂层与基体之间的界面压入，可测得压入过程中载荷与压入深度的关系曲线和界面开裂的临界载荷Ｐｗ，此值可反映涂层结合强度。界面压入法适合于评价高结合强度的涂层。根据能量守恒和转化原理，并结合Ｇｒｉｆｉｔｈ处理裂纹问题的思路，可得到结合应力表达式。在具体处理上采用数值计算与实验相结合的方法来近似处理，由此可得到结合应力值。

厚涂层结合强度测定方法研究进展

对多种厚涂层与基体结合强度测定方法进行了综合评述,并报道了一些有关研究进展.粘结拉伸法是目前普遍采用的方法,但还存在一些不足之处.压入法可望成为一种工程适用的方法,适合于评价高结合强度的涂层.动态结合强度与涂层的服役性能有更直接的相关性,对其测试与评价应予重视.

C/C复合材料抗氧化技术(Ⅱ)

讨论了C/C复合材料氧化的机制及其抗氧化途径的理论依据和具体方法;重点综述了涂层抗氧化的研究现状、制备方法、制备涂层的关键问题及典型的抗氧化涂层,指出该研究领域应加强的研究方向.

C/C复合材料抗氧化技术(Ⅰ)

讨论了C/C复合材料氧化的机制及其抗氧化途径的理论依据和具体方法;重点综述了涂层抗氧化的研究现状、制备方法、制备涂层的关键问题及典型的抗氧化涂层,指出该研究领域中应加强的研究方向。

试验条件对C/C复合材料滑动摩擦磨损特性的影响

在MM 2 0 0 0环 块摩擦试验机上测试了C/C复合材料的摩擦磨损行为。通过对试样在不同时间、不同载荷、不同润滑状态下的摩擦磨损试验得出 :随时间的延长 ,C/C复合材料的摩擦系数趋于稳定。在摩擦试验后期 ,材料摩擦系数一直保持在 0 .12。载荷对磨屑膜有着重要影响 ,材料平行试样和垂直试样在 15 0N摩擦 5h后 ,其摩擦系数仅为 0 .12。水润滑和油润滑状态下 ,材料的摩擦系数降低 ,仅为 0 .0 5～ 0 .0 8。水润滑时材料磨损量增加 ,油润滑时磨损量较小 。

可磨耗封严涂层粉料、喷涂工艺及基本性能的研究

分析了几种中温可磨耗封严涂层粉料的特性，并改变喷涂工艺制得不同硬度的涂层，分析了涂层的组织和相结构，探讨了粉料和喷涂工艺对组织结构和基本性能的影响。研究结果表明，国产307涂层粉料颗粒较粗，包覆不理想，涂层组织疏松，硬度偏低。国产310粉料细小，使硬度高出Metco所要求的硬度范围；从硬度方面考核，国产313、601涂层粉料尚可。对试验的几种封严涂层，火焰喷涂通过改变工艺参数容易调整涂层硬度，等离子喷涂则难以调整硬度；火焰喷涂时涂层中有氧化物，而检测不到等离子喷涂有氧化现象。封严涂层的结合强度不宜用粘结拉伸法评价。

用涂层压入仪界面压入测定结合强度的实验研究

用可实行单点连续加载卸载的涂层压入仪,测定热喷涂涂层与基体之间界面开裂的临界载荷Pw.此值可反映结合强度.与现有的压入法比较.用涂层压入仪只需一次压入就可测定Pw值.此方法比粘结拉伸法简捷,适合评价高结合强度的涂层.

钢的内氧化动力学理论分析及应用

本文简要评述了现有内氧化动力学方程;并根据扩散理论推导出了钢的内氧化动力学方程的具体表达式。由钢内氧化动力学的实验规律一抛物线规律,应用动力学方程,可计算氧在钢的内氧化层和钢中的扩散系数。

制动盘温度的有限元计算与实验研究

运用传热学中的有限元法，计算了钢制制动盘表面温度及温度分布，并在MM－1000摩擦磨损实验机上对钢与石棉和半金属摩擦材料组成的制动摩擦副进行了实验研究。计算结果表明，在实验研究条件下，当制动摩擦温度处于稳定状态后，制动盘表面温度可达1000℃以上，而且与对偶所用的摩擦材料有关。与散热能力强的半金属摩擦材料配副时，制前盘表面温度低。可测部位的测定值、制动后钢的热震开裂和组织变化均表明，实验结果与计算值基本一致。