短炭纤维增强C/C-SiC制动材料的摩擦磨损性能

采用温压?原位反应法制备C/C-SiC复合材料,利用QDM150型摩擦试验机研究短炭纤维(SCF)长度和纤维体积分数对C/C-SiC制动材料摩擦磨损性能的影响。结果表明:C/C-SiC制动材料能够保持较高且稳定的摩擦因数;SCF的体积分数将影响C/C-SiC制动材料的摩擦磨损性能,纤维体积分数为10%时,材料具有适中的摩擦因数和较低的磨损率;SCF长度对C/C-SiC制动材料的摩擦磨损性能有显著影响,炭纤维长度为12 mm时,材料具有最佳的摩擦磨损性能。

短炭纤维增强碳化硅复合材料氧化行为的研究

采用低温模压工艺制备了短炭纤维增强碳化硅 (C/C SiC)复合材料 ,密度约为 1.7g/cm3 ,研究了短炭纤维增强碳化硅复合材料在空气中的氧化行为。结果表明 :在 60 0～ 10 0 0℃范围内 ,随着氧化温度升高 ,材料的氧化加剧 ,失重率增加 ;在同一温度点 ,随着氧化时间的延长 ,材料的失重率增加 。

短炭纤维/树脂炭复合材料导热系数与石墨化度之间的关系

采用脉冲激光闪光法和XRD,分析了一种中间相沥青基短炭纤维/树脂炭复合材料的导热系数与石墨化度之间的关系,建立了两者之间的定量数学模型,并运用声子导热机制对其机理进行了探讨。结果表明,复合材料在平行于层面方向的室温导热系数约为垂直方向的6倍,但均随石墨化度的升高、石墨微晶尺寸的增大而逐渐升高,两个方向导热系数λ与石墨化度g之间关系分别符合公式:λ=53.78+0.28exp(g/13.75)及λ=4.95+0.94exp(g/25.22)。

短炭纤维对铜-石墨复合材料冲击值的影响

以高性能受电弓滑板为应用前景 ,研究了短炭纤维对铜 -石墨复合材料冲击性能的影响 .用粉末冶金法制备了短炭纤维增强铜 -石墨复合材料 ,分析了短炭纤维的含量、分布和取向对复合材料冲击值的影响 .结果表明 ,在纤维体积分数从 1 .5 %增大到 1 1 .5 %时 ,复合材料冲击值先增大后逐渐减小 ;纤维的分布和取向对复合材料的冲击值也有较大影响 .试验证明 ,短炭纤维对于提高铜 -石墨复合材料的冲击值非常有效 ,短炭纤维增强铜

均化法对短炭纤维均匀化效果及C/C复合材料性能的影响

采用模压半炭化成型工艺和普通压力机,在大气环境下制备出了短炭纤维增强沥青炭基C/C复合材料。借助无级变速搅拌机、材料万能试验机和电子扫描显微镜,研究了均化法对短炭纤维均匀化效果和C/C复合材料力学性能的影响。结果表明,在所试验的6种分散剂中,含有CPB和PVA的分散液不仅对PAN基炭纤维的分散性能较好,而且对炭纤维、沥青粉和焦炭颗粒也具有良好的均匀化效果;均化法对C/C复合材料的抗压强度具有重要的影响,就C/C复合材料的力学性能、制备成本和作业环境而言,湿混法的综合性能最好。

短炭纤维增强酚醛树脂基石墨复合材料力学性能

以短炭纤维(Cf)为增强相,超细石墨(Gr)为填充组分,热固性酚醛树脂(PF)为基体,采用热模压法制备Cf-PF/Gr复合材料。使用万能材料试验机测定材料弯曲强度,利用扫描电子显微镜观察其断口形貌。研究了树脂、炭纤维含量及纤维空气氧化处理对Cf-PF/Gr复合材料力学性能的影响。研究结果表明:随着PF含量减少,复合材料弯曲强度降低,当PF含量小于20%时,材料力学性能明显变差;Cf含量增加,材料弯曲强度呈先增大后减少趋势,当纤维质量分数为4%时,材料弯曲强度达到极大值57MPa;炭纤维空气氧化处理能够明显改善纤维与基体的界面状态,提高复合材料弯曲强度。

化学镀镍(SCF-Ni)短炭纤维增强铝基复合材料的显微组织与力学性能

利用化学镀技术在短炭纤维(short carbon fiber, SCF)表面镀镍,制备镍层包覆的炭纤维(SCF-Ni)。采用湿混法将不同含量的镀镍短炭纤维(SCF-Ni)与铝硅合金粉(Al-Si)均匀混合,用放电等离子烧结技术(SPS)制备镀镍炭纤维增强铝基复合材料(SCF-Ni/Al-Si复合材料)。通过SEM观察炭纤维和复合材料的组织与形貌;用XRD分析复合材料界面物相,探究SCF-Ni质量分数对复合材料微观结构及力学性能的影响。结果表明,随SCF-Ni含量增加,SCF-Ni/Al-Si复合材料密度下降,硬度增加,室温抗拉强度先升高后降低,在SCF-Ni质量分数为9%时达到最大值152 MPa,较Al-Si基体的抗拉强度(90 MPa)提升了68%。

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。

短切炭纤维增强沥青基C/C复合材料的组织特征

利用新型、高效的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复合材料制品,并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。通过分析,解释了短切炭纤维增强沥青基C/C复合材料中炭纤维损伤的形成机制,提出了作为增强体相的短切炭纤维和焦炭颗粒与基体炭之间独特的界面结构模型。研究还表明:复合材料中明显存在着基体相和颗粒相。基体相的显微结构不仅呈层片状,而且层片状的结构好像数层桔子皮,将颗粒相包裹起来,这种"桔皮包裹"式的结构与炭纤维表面的POG结构基本相似。

短切炭纤维/酚醛树脂胶粘剂的配方研究

为确定最佳组分含量,采用正交实验法对“酚醛树脂(PF)+纳米S iO2粉+石墨粉+ZrO2粉+短切炭纤维”胶粘剂体系进行了配方研究,并探讨了组分含量对胶粘剂性能的影响。得到的最佳配方为“PF+2%纳米S iO2粉+1%石墨粉+1%ZrO2粉+4%短切炭纤维”,其对石墨材料的粘接强度达11.6 MPa,胶粘剂本体线烧蚀率为0.058 mm/s,质量烧蚀率为0.0732 g/s。胶粘剂可进一步用于粘接修复C/C复合材料喉衬构件的工艺缺陷。

短切炭纤维表面改性及其增强聚四氟乙烯复合材料性能的研究

采用偶联剂对短切炭纤维表面改性，然后和聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）粉料混合，冷压成型，烧结固化等手续制备了短切炭纤维增强ＰＴＦＥ复合材料。研究了不同类型偶联剂，其最佳用量和表面改性的工艺条件。结果表明，复合材料的力学性能和耐化学腐蚀性能均优于同类材料。

纳米TiO_2与炭纤维协同填充PTFE复合材料的摩擦磨损性能

考察了不同含量的纳米二氧化钛对炭纤维/聚四氟乙烯复合材料摩擦磨损性能的影响,采用扫描电子显微镜、光学显微镜分析了磨损面、磨屑及对偶面转移膜形貌,并探讨了其磨损机理。结果表明,纳米TiO2与炭纤维能够很好地协同增强聚四氟乙烯,改变磨屑形成机理,有利于形成均匀致密的转移膜,明显提高CF/PTFE复合材料的耐磨性。当纳米TiO2含量为5%时,10%CF/PTFE复合材料表现出最佳的耐磨性,耐磨性又提高了2.77倍,而磨屑尺寸只有未加时的1/20。

粉末冶金法炭纤维/Mg复合材料的界面对其力学性能的影响

采用表面化学镀镍前后的短炭纤维(Cf)做为增强体,纯镁粉为基体金属,通过粉末冶金法和热挤压制备镁基复合材料。采用SEM-EDS、TEM、XRD和拉伸等测试手段表征短炭纤维增强镁基复合材料的微观形貌、元素组成、物相组成及其力学性能。结果表明:炭纤维在复合材料中分布均匀且沿挤压方向定向排列;采用经过表面化学镀镍处理的短炭纤维与金属镁复合后界面结合状态优良,M g2N i物相的存在表明润湿性的改善是通过金属镁与涂层发生反应而实现;对比屈服强度测试值和理论计算值的大小,表明涂层炭纤维增强镁基复合材料的增强机理主要是界面载荷传递效应。

炭纤维的表面处理及其增强室温硫化硅橡胶烧蚀材料

以气相法白炭黑、Fe2O3、短切炭纤维为填料制备了室温硫化硅橡胶复合材料。研究了气相法白炭黑用量、炭纤维表面处理方法及用量对室温硫化硅橡胶性能的影响。基于力学性能和成型性能的综合考虑,确定了气相法白炭黑的最佳用量。炭纤维表面处理对材料的性能有提高作用,其中浓硝酸-KH550连续处理法效果最佳。随着炭纤维用量的增加,室温硫化硅橡胶的力学性能、耐热性和耐烧蚀性能均提高。当炭纤维用量为8 phr时,材料的拉伸强度和撕裂强度分别为5.7 MPa和23.2 kN/m,起始分解温度提高了10℃,质量烧蚀率和线烧蚀率分别降到0.046 g/s和0.060 mm/s。炭纤维在烧蚀过程中促进炭化层的形成,起到骨架作用而保持材料的整体结构。

含炭纤维湿式铜基摩擦材料的性能

采用粉末冶金方法制备含短炭纤维的湿式铜基摩擦材料,研究炭纤维含量对湿式摩擦材料的摩擦磨损性能和力学性能的影响,以及制动条件对动摩擦因数的影响。结果表明:随着炭纤维含量及材料的孔隙率增加、硬度及密度均降低,摩擦因数呈先增加后减小的变化趋势,磨损量呈先减小后增大的趋势。炭纤维含量为(质量分数)1%时材料的摩擦磨损性能最好,摩擦因数最大且最稳定,磨损量最小。材料摩擦因数随着载荷增大而增大,随炭纤维含量增加磨损率呈先减小后增大的趋势。炭纤维的加入提高了材料的能量许用值。

石墨化度及纤维含量对C/C复合材料性能的影响

以短切高模炭纤维为增强体.制备C/C复合材料,并采用XRD、SEM等方法研究了纤维体积含量和石墨化度对复合材料性能的影响.结果表明:当短切高模炭纤维体积含量小于7%时,随着炭纤维体积含量增加,C/C复合材料的力学性能逐渐升高,高于7%时力学性能降低;随着石墨化度提高,C/C复合材料的力学性能显著降低,短切高模炭纤维增强作用下降;C/C复合材料的石墨化度对电阻率影响大,纤维体积含量对电阻率几乎没有影响;C/C复合材料的石墨化度对材料的抗氧化性影响显著.

短切炭纤维制动摩擦片的制备和性能研究

采用硫酸炭化淀粉液相沉积法将国产短切炭纤维进行改性处理,并将其作为摩擦材料的增强体,以改性腰果壳油酚醛树脂为基体黏结剂,铜粉、重晶石、高温煅烧氧化铝、人造石墨、提纯石墨、橡胶粉、摩擦粉等为填料和性能调节剂,通过干法热压法制备了短切炭纤维制动摩擦片,并对其性能进行了研究。研究结果表明:短切炭纤维的含量为3%~11%时,平均摩擦系数为0.29~0.41,其含量对摩擦片的摩擦系数影响不大;当炭纤维含量为9%时,摩擦片的高低温摩擦系数差值为0.012,摩擦性能最稳定,而且其磨损率为0.12×10^(-7)cm^3·N^(-1)·m^(-1),磨损率最小,与未处理的炭纤维摩擦片相比较,其磨损率降低了74%。

垂直石墨烯对短切炭纤维纸性能的影响

结合垂直石墨烯的优异特性与质子交换膜燃料电池用短切炭纤维纸的性能要求,为拓展垂直石墨烯的应用,本研究探索了垂直石墨烯对短切炭纤维纸性能的影响。通过扫描电镜、X射线衍射、拉曼光谱等表征手段和力学性能、透气性、导热性能和导电性能等检测手段对制备的短切炭纤维纸进行结构和性能表征。研究结果表明,垂直石墨烯增强了基体与纤维的界面结合,垂直石墨烯在增强短切炭纤维纸力学性能的同时,还能增强短切炭纤维纸的透气性,但是垂直石墨烯在树脂中存在团聚现象,在导热性能和导电性能的改善上与理论不符,还需进一步研究和改善。

短切炭纤维负载γ-Fe_2O_3纳米粒子的溶剂热法制备与表征

采用溶剂热法在短切炭纤维表面均匀负载了磁性纳米粒子,并通过场发射扫描电子显微镜、X射线能谱仪、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、振动样品磁强计等仪器对短切炭纤维负载磁性纳米粒子前后的样品进行表征。研究结果表明:采用乙醇为溶剂的溶剂热法,在240℃下以乙酰丙酮铁为铁源,成功地在短切炭纤维表面负载了γ-Fe_2O_3纳米粒子而得到磁性短切炭纤维,γ-Fe_2O_3粒子在磁性短切炭纤维表面分布均匀,呈球形,其(311)晶面晶粒尺寸为12.7 nm,在磁性短切炭纤维中的含量为5.77%;磁性短切炭纤维具有1.2 emu/g左右的饱和磁化强度,且能够在弱磁场(≤0.12 T)诱导作用下,在乙醇分散液中沿磁场方向排列取向。

PPESK树脂基复合材料的摩擦磨损性能

以含二氮杂萘酮结构的聚醚砜酮（ＰＰＥＳＫ）树脂为基体，填加固体润滑剂和短炭纤维（ＣＦ）制备了新型耐热树脂基复合材料、研究了摩擦条件（如载荷、行程等）和ＣＦ含量对复合材料的摩擦磨损性能的影响，分析了ＰＰＥＳＫ树脂及其复合材料的磨损机理．结果表明，短ＣＦ和固体润滑剂的加入可有 效改善ＰＰＥＳＫ的摩擦磨损性能．当ＣＦ含量为１０％时，复合材料的摩擦系数与聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ） 相当，但比磨损率降低２个数量级；与纯树脂相比，摩擦系数减小为原来的二分之一，比磨损率下降１个数量级，显示出优良的减磨自润滑性能．纯树脂的磨损机理主要是刨削磨损和粘着磨损，而复合材料的磨损特性主要表现为粘着磨损.ＰＰＥＳＫ树脂基复合材料比基体、聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）具有更好的耐磨性和自润滑性．