影响炭纤维增强纸基摩擦材料孔隙率的因素研究

采用SEM和液体渗透法研究了炭纤维增强纸基摩擦材料孔隙的形成和影响孔隙率大小的因素,结果显示:炭纤维的架桥作用使摩擦材料形成孔隙,随着炭纤维含量增加,孔隙率增大,粘结剂树脂在摩擦材料中的弥漫和增大固化压力使材料孔隙率减小。试验结果对调节和控制炭纤维增强纸基摩擦材料的孔隙率有指导意义。

温度对炭纤维增强纸基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

以自制炭纤维增强纸基摩擦材料和45#钢为摩擦副,采用惯量试验方法研究了温度对摩擦副摩擦性能的影响.结果表明:温度不仅影响其摩擦力矩曲线的形态,也影响动、静摩擦力矩和摩擦系数的大小;在较低温度下,摩擦力矩曲线形态较为对称,动、静摩擦系数较高,随着温度升高,摩擦力矩曲线尾部翘起程度增大,动、静摩擦系数减小,制动拖曳时间延长;试验结果对纸基摩擦材料的性能设计和自动变速器工作参数设计具有指导意义.

孔隙率对碳纤维增强纸基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

碳纤维增强纸基摩擦材料是应用于汽车自动变速器中的一种新型湿式摩擦材料.在固定原材料配比和含量的基础上,通过改变摩擦材料厚度,制备出几种孔隙率不同的碳纤维增强纸基摩擦材料.采用液体渗透法测试摩擦材料的孔隙率.利用扫描电镜观察试样形貌.通过惯量试验机研究孔隙率对碳纤维增强纸基摩擦材料湿态摩擦磨损性能的影响.试验结果表明:短切碳纤维在树脂基体中均匀分散,相互桥接,形成了大小不一的贯穿性孔隙;随着孔隙率的增大,摩擦力矩曲线趋于平稳;动摩擦系数升高,静摩擦系数降低,磨损率增大.

炭纤维对纸基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

研制了几种炭纤维增强纸基摩擦材料,采用热分析仪和惯量摩擦试验机研究了炭纤维含量同摩擦材料的耐热性能和摩擦磨损性能的相关性.结果表明:炭纤维含量对摩擦材料的耐热性能、动摩擦系数、静摩擦系数和磨损率有较大影响;随着炭纤维含量增加,摩擦材料的起始分解温度升高,热分解速率减慢,动摩擦系数呈增大趋势,静摩擦系数和磨损率呈现减小趋势;当炭纤维含量超过5%时,动摩擦系数达到0.13左右且保持恒定;当炭纤维含量超过10%时,静摩擦系数降至0.15左右且保持恒定,纸基摩擦材料的体积磨损率小于4.5×10-8cm3/J.

碳纤维增强纸基摩擦材料磨损机理研究

以碳纤维为主要增强纤维,采用湿法工艺制备出1种纸基摩擦材料.研究了不同制动次数条件下样品的摩擦磨损行为,通过分析不同制动次数后样品磨损表面的粗糙度特征、三维轮廓形貌、微观形貌和热失重过程,探讨了碳纤维增强纸基摩擦材料的磨损机理.结果表明:随着制动次数的增加,磨损表面粗糙度大幅度降低,材料磨损过程经历了从"跑合磨损"到"稳定磨损"的转变;材料在磨损过程中微凸体逐渐被磨平,孔隙逐渐被填充,表现出疲劳磨损的特征;磨损后样品表层的热重曲线在320～450℃之间出现了新的剧烈失重峰,表明产生了热磨损;但是磨粒磨损的特征并不明显.

Al_2O_3含量对碳纤维增强纸基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用造纸工艺制备出4种不同Al2O3含量的碳纤维增强纸基摩擦材料。通过液体渗透法测试了摩擦材料的孔隙率。利用扫描电镜和金相显微镜观察试样形貌。通过惯量试验机研究了Al2O3含量对碳纤维增强纸基摩擦材料湿态摩擦磨损性能的影响。结果表明:碳纤维在树脂基体中均匀分散,形成了大小不一的贯穿性孔隙;Al2O3含量对摩擦材料的孔隙率影响较小;随着Al2O3含量的增大,摩擦力矩曲线趋于平稳,摩擦因数升高,磨损率增大。

增强纤维对纸基摩擦材料性能的影响

分别以碳纤维、芳纶纤维和纤维素纤维为增强体,采用湿法工艺制备出3种纸基摩擦材料。借助扫描电镜、热重分析仪和摩擦磨损性能试验机研究不同增强纤维纸基摩擦材料的微观形貌、耐热性能和摩擦磨损性能。结果表明:增强纤维在树脂基体中随机分布,形成大小不一的孔隙;纸基摩擦材料的热失重过程可以分为4个阶段,碳纤维增强纸基摩擦材料的第一阶段失重量仅为1.3%,耐热性能优异;在压力和转速变化条件下,碳纤维增强纸基摩擦材料动摩擦因数的稳定系数分别为91.7%和97.3%,磨损率为2.56×10-5mm3/J,远优于其他2种纤维增强的纸基摩擦材料。

连续制动条件下碳纤维增强纸基摩擦材料摩擦磨损性能研究

采用湿法工艺制备出一种碳纤维增强纸基摩擦材料,通过惯量试验机研究了长时间连续制动条件下碳纤维增强纸基摩擦材料的摩擦磨损性能变化规律.利用扫描电子显微镜和三维轮廓仪观察磨损表面形貌并分析其磨损机理.结果表明:随着制动次数的增加,摩擦力矩曲线波动现象严重,摩擦系数减小,摩擦表面由于形成了光滑的摩擦膜使磨损率大幅度降低.

一种新型短切碳纤维增强纸基摩擦材料研究

以短切碳纤维为增强纤维 ,采用湿法工艺研制成功一种新型无石棉纸基摩擦材料 ,采用TG DTA热分析方法、定速摩擦试验和惯量摩擦研究了摩擦材料耐热性能、摩擦性能和磨损性能。试验结果表明 ,新研制的炭纤维增强纸基摩擦材料的起始分解温度和失重速率等耐热性能指标优良 ,动摩擦系数高达 0 .136～ 0 .14 9,且摩擦系数稳定 ,磨损率低 ,是一种理想的新型无石棉纸基摩擦材料。

酚醛纤维增强纸基摩擦材料的性能研究

采用湿式成型工艺制备出5种不同酚醛纤维含量的纸基摩擦材料,研究了酚醛纤维含量对纸基摩擦材料各项性能的影响.通过力学试验机测试了材料剪切强度和压缩-回弹性能,利用同步热分析仪和湿式摩擦试验机测试了材料热性能及摩擦磨损性能,通过扫描电镜观察材料摩擦表面和剪切断裂面的微观形貌.结果表明:随着酚醛纤维含量的增加,材料层间剪切强度逐渐提高,而压缩率变化较小,回弹率先增大后减小;材料耐热性随酚醛纤维含量的增加而降低;随着酚醛纤维含量的增加,磨损率逐渐降低,同时摩擦系数保持稳定.

混杂纤维增强纸基摩擦材料压缩回弹特性的研究

研究了混杂纤维增强的纸基摩擦材料压缩回弹特性与压缩压力、纤维含量及孔隙率之间的关系。研究结果表明,纸基摩擦材料与多孔固体材料压缩过程相似,不同之处是纸基摩擦材料卸载后又会发生回弹;随着纤维含量的增加,模量降低,压缩率增加,孔隙率基本相同的纸基摩擦材料的回弹率先增加后减小并出现一个最大值;在组分相同、孔隙率不同的纸基摩擦材料中,孔隙率为45%左右的纸基摩擦材料的模量最高,压缩率最低,回弹率最高。

混杂纤维增强纸基摩擦材料的压缩回弹和摩擦磨损性能研究

研究了纸浆纤维与Kevlar纤维浆粕混杂纤维中纸浆纤维的含量对其压缩回弹性能的影响,评价了不同比压和转速条件下纸基摩擦材料的摩擦磨损性能,分析了材料的压缩回弹性能与摩擦性能的关系.结果表明,纸浆纤维含量对压缩率和回弹率影响不明显,但随着加载压力增加,材料的压缩率和回弹率明显增大.在相同比压和转速条件下,纸浆纤维含量对纸基摩擦材料动摩擦系数的影响不明显,但随着比压和转速的增加,纸基摩擦材料的摩擦系数降低,其中含有17.5%纸浆纤维的纸基材料在循环制动条件下的摩擦系数最稳定,磨损率最低.

碳纤维增强纸基摩擦材料的研究现状及进展

纸基摩擦材料是一种多孔性湿式摩擦材料,因其具有良好的摩擦特性而广泛应用于车辆湿式离合器和制动器中.碳纤维具有摩擦系数稳定,耐磨性优异,机械强度高,化学稳定性良好等优点,作为增强体已经广泛应用于各类复合材料中,是纸基摩擦材料的理想增强纤维.综述了国内外碳纤维增强纸基摩擦材料的研究现状,着重论述了碳纤维增强纸基摩擦材料组分配方、摩擦磨损性能与机理等方面的研究进展,并展望了其发展趋势.

ZnO晶须对碳纤维增强纸基摩擦材料性能的影响

以ZnO晶须作为材料改性剂,制备了不同晶须含量的碳纤维增强纸基摩擦材料.通过测试不同晶须含量样品的孔隙率、粗糙度以及微观形貌,研究材料结构随晶须含量的变化规律;测试样品的力学性能和摩擦学性能,探究了材料性能随晶须含量变化的关系.结果表明:ZnO晶须可以改善纸基摩擦材料的均匀性,随着晶须含量的增加,材料孔隙率先上升后下降,样品剪切强度随晶须含量增加而上升.当晶须含量在20%~30%之间时,样品具有最佳综合性能.

改性碳纤维增强纸基摩擦材料摩擦磨损性能

采用双-[γ-(三乙氧基硅基)丙基]四硫化物(Si69)和乙烯基三乙氧基硅烷(A151)对PAN基碳纤维(CF)进行表面改性处理,利用SEM、FTIR、EDX对改性前后的CF进行表征,测量接触角和表面能、力学性能和界面性能;通过湿法成形技术,制备不同改性CF增强聚酰亚胺纸基摩擦材料,并测试其孔隙率和摩擦学性能。结果表明:与未改性CF相比,Si69和A151能够有效地增加CF表面粗糙度,且新基团的引入使接触角变小,提高了CF表面活性,改善了纤维与树脂之间的结合力,使得A151-CF表面能增加了37.3%,Si69-CF表面能增加了109.4%,A151-CF/聚酰亚胺复合材料界面性能增加了19.1%,Si69-CF/聚酰亚胺复合材料界面性能提高了45.3%;相比未改性CF,Si69改性CF使纸基摩擦材料孔隙率下降了20.2%,A151改性CF使纸基摩擦材料孔隙率下降了8.8%;表面改性CF能够提高纸基摩擦材料的摩擦学性能,其中Si69改性CF增强纸基摩擦材料摩擦学性能优于A151改性CF增强纸基摩擦材料。

纳米碳纤维的高效分散及其对纸基摩擦材料性能的影响

本研究通过添加表面活性剂并结合超声分散的方式实现了纳米碳纤维(CNFs)在水体系中的稳定分散,探究了分散剂种类及含量、CNFs质量分数、超声条件对分散稳定性的影响。CNFs最佳分散条件为:羧甲基纤维素钠(CMC)质量分数7.5%(相对于CNFs质量),CNFs质量分数0.7%,超声输出振幅强度40%,超声时间20 min。随后将CNFs分散液与增强纤维等原料共混制备湿式纸基摩擦材料,探究了CNFs质量分数对材料表面形貌、孔隙结构、洛氏硬度值、抗张指数、导热性能及摩擦磨损性能的影响。结果表明,添加CNFs可有效消除纸基摩擦材料两面匀度差,增加表面粗糙度。当CNFs质量分数为4%时,相对于未添加CNFs的试样,纸基摩擦材料的法向导热系数提高了8.5%,平面导热系数提高了9.1%;在2.96 MPa压力下平均动摩擦因数提高了20%,有效提高了摩擦因数稳定性;动/静摩擦因数比达0.82,磨损率为0.92×10^(-7) m^(3)/(N·m),较未添加CNFs的样品减少了58%,增强效果最佳。

短切炭纤维增强沥青基C/C复合材料的力学性能

利用模压半炭化成型工艺在大气环境下制备出了短切炭纤维增强沥青基C/C复合材料(简称SCFRC)。研究了短切炭纤维的体积分数对SCFRC材料的体积密度和力学性能的影响规律。借助光学显微镜和扫描电镜对其微观组织和断口形貌进行了观察,分析了短切炭纤维对SCFRC材料的增强机制。结果表明,当短切炭纤维的体积分数由0%增大到11.8%时,SCFRC材料的力学性能随之呈线性增加;短切炭纤维增强SCFRC材料的机制主要有裂纹偏转效应、桥联效应以及脱粘和拔出效应。

碳纤维长度与取向对纸基摩擦材料热负荷及摩擦学性能影响

采用湿法成型工艺制备了碳纤维长度为0．1—12mm的5种碳纤维增强纸基摩擦材料．采用梯度能量试验方法测试了所制备材料承载热负荷的能力以及在各级能量负荷条件下的摩擦磨损性能．借助扫描电镜及热导率测试仪，研究了材料承载热负荷的机理．结果表明：碳纤维长度与取向对材料的热负荷及摩擦学性能有显著影响；当碳纤维长度为6mm时，材料承载热负荷的能力最高；长度为3～12mm的碳纤维能够在摩擦面形成稳固的框架结构，使材料在不同能量负荷条件下保持稳定的摩擦磨损性能；纤维长度对碳纤维在材料中的排列取向有直接影响，垂直于摩擦面排列的碳纤维能够显著提高材料的热导率并降低材料所承受的最大功率密度．

纤维表面改性对纸基摩擦材料原纸强度性能的影响

采用高温空气氧化法对碳纤维表面进行改性处理,同时采用磷酸氧化法对芳纶短切纤维表面进行处理,对改性前后的两种纤维分别进行表征;采用芳纶浆粕、竹浆、海泡石绒以及改性前后的碳纤维和芳纶短切纤维混合来抄造纸基摩擦材料原纸;探究纤维的表面改性处理对纸基摩擦材料原纸强度性能的影响。结果表明,改性后的纤维表面产生了很多沟壑,纤维表面粗糙程度增加,纤维表面的接触点和面积更多,结合力更大,同时引入了大量的活性基团;用改性纤维配抄的纸张层间结合强度比未改性纤维配抄的纸张层间结合强度提高了21%。

炭纤维增强人工关节软骨材料——超高分子量聚乙烯的摩擦学特性

用炭纤维对超高分子量聚乙烯进行填充改性,测试了炭纤维填充量对其硬度及摩擦学性能的影响,用光学显微镜和扫描电子显微镜观察了填充复合材料磨损表面形貌.结果表明:随着炭纤维含量增加,复合材料的硬度上升,耐磨性增强;炭纤维可大幅度降低超高分子量聚乙烯在蒸馏水润滑条件下的摩擦系数;超高分子量聚乙烯在干摩擦下的磨损主要表现为粘着、犁沟及塑性变形,而炭纤维填充复合材料的磨损表现为炭纤维的剥离.