《复合材料 Composites》课程教学资源（学习资料）第六章碳/碳复合材料_不同转速及载荷下炭/炭复合材料的摩擦磨损性能.pdf_大学文库

第24卷第3期材料科学与工程学报总第101期 Vol 24 No. 3 Journal of Materials Science Engineering Jun.2006 文章编号16732812(2006)03-030 不同转速及载荷下炭/炭复合材料的摩擦磨损性能黄荔海,李贺军,李克智,胡志彪 (西北工业大学炭/炭复合材料工程技术研究中心,陕西西安710072) 【摘要】在MM200型摩擦磨损试验机上,对3K炭布叠层结构的炭/炭(C/C)复合材料进行低能条件下的摩擦磨损实验,用扫描电子显微镜对其磨损表面形貌进行观察分析。结果表明:在干摩擦条件下,随转速增加,复合材料的摩擦系数降低,磨损量增大。随载荷増加,复合材料的摩擦系数降低,磨损量增大。摩擦初始时主要磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损,润滑膜产生后主要磨损机理为疲劳磨损。炭/炭复合材料在低能条件下的磨损是正常磨损,其摩擦系数在0.1~0.2,温度在0~100℃之间【关键词】CC复合材料;低能条件;摩擦学性能中图分类号O481.1 文献标识码:A Influences of velocity and pressure on the Tribological Properties of Carbon/Carbon Composites in Low Energy HUANG Li hai, LI He-jun, LI Ke-zhi, HU Zhi biao Engineering Technology Research Center of C/C Composites, Northwestern Polytechnical University, Xi' an 710072, China) (Abstract] The tribological propoties of C/C composites which weaved in 3K colth composites have been studied on MM200 tribological machine, and the microstructure of the friction surface was observed. The experiments showed that the coefficient of friction has been increased when the velocity improved while the wear rate has improved at the same time. The friction coefficient has been decreased when the load improved while the wear rate has impoved at the same time. The results indicate that the tribological behaviors were abrasive wear and adhesion wear at the beginning and the tribological behavior were fatigue wear when the fricton film have appeared. According to the result, it was ormal wear of C/C composites on low energy while the friction coefficient changed between0. 1-0. 2 and the temperature riction surface was0~100℃ Key words] friction carboncarbon composites; low energy; tribological behavior 分数、结构、纤维增强形式、摩擦面方向和实际使用条件等 1引言以前研究工作主要是对各种工艺制备不同的预制体的CC 复合材料在摩擦制动时的摩擦性能进行研究,而在转速 CC复合材料具有比强度、比模量和断裂韧性高,密度低于400pm,摩擦面温度低于200℃下的低能条件下CC复低,热性能、摩擦磨损性能及承载能力优良,使用寿命长等合材料的摩擦学性能的研究报道较少。转速和载荷对炭炭优点,作为摩擦元件已广泛用作新一代民用及军用飞机复合材料的摩擦磨损性能有直接影响,因此,考察3K叠层刹车材料即。CC复合材料作为摩擦制动材料具有一系列结构的CC复合材料在不同压力和转速下的摩擦学性能优点,如质量轻、寿命长、刹车过程平稳、热容高、高温稳定对于拓展CC复合材料的应用范围和指导生产具有现实意性好及可超载使用等。CC复合材料也可用作滑动轴承义材料和内燃机活塞材料阿等。CC复合材料作为摩擦材料将得到更广泛的应用 2实验方法对cC复合材料摩擦磨损性能的系统研究始于70年代末期,但至今在许多方面尚存在争议。影响CC复合材2.1摩擦试样的制备料摩擦磨损性能的因素很多,如材料的制备工艺、纤维体积本试验选取针刺3K碳布叠层结构预制体,经过等温收稿日期20050710;修订日期:20050916 基金项目:国家杰出青年基金资助项目(50225210) 作者简介:黄荔海(1973-),男,福建莆田人,博士研究生,主要从事CC复合材料方面的研究, mail huaihai (a63.aom通讯作者李贺军,教授,博导, mail liejun anPu. edu.cn. 01994-2010chinaAcademicournalElectronicPublishingHouseallrightsreservedhttp://ww.cn

© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 第24卷第3期 Vol 1 2 4 No 1 3 材料科学与工程学报 Journal of Materials Science & Engineering 总第101期 Jun . 2 0 0 6 文章编号 :167322812( 2006) 0320330205 不同转速及载荷下炭Π炭复合材料的摩擦磨损性能黄荔海 ,李贺军 ,李克智 ,胡志彪 ( 西北工业大学炭Π炭复合材料工程技术研究中心 ,陕西西安 710072) 【摘要】在 MM2200 型摩擦磨损试验机上 ,对 3K炭布叠层结构的炭Π炭(CΠC) 复合材料进行低能条件下的摩擦磨损实验 ,用扫描电子显微镜对其磨损表面形貌进行观察分析。结果表明 :在干摩擦条件下 ,随转速增加 ,复合材料的摩擦系数降低 ,磨损量增大。随载荷增加 ,复合材料的摩擦系数降低 ,磨损量增大。摩擦初始时主要磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损 ,润滑膜产生后主要磨损机理为疲劳磨损。炭Π炭复合材料在低能条件下的磨损是正常磨损 ,其摩擦系数在 0. 1～0. 2 ,温度在 0～100 ℃之间。【关键词】 CΠC 复合材料 ;低能条件 ;摩擦学性能中图分类号 :O481. 1 文献标识码 :A Influences of Velocity and Pressure on the Tribological Properties of CarbonΠCarbon Composites in Low Energy HUANG Li2hai , LI He2jun , LI Ke2zhi , HU Zhi2biao ( Engineering & Technology Research Center of CΠC Composites, Northwestern Polytechnical University , Xi’an 710072 , China) 【Abstract】 The tribological propoties of CΠC composites which weaved in 3K colth composites have been studied on MM2200 tribological machine , and the microstructure of the friction surface was observed. The experiments showed that the coefficient of friction has been increased when the velocity improved while the wear rate has improved at the same time. The friction coefficient has been decreased when the load improved while the wear rate has improved at the same time. The results indicate that the tribological behaviors were abrasive wear and adhesion wear at the beginning and the tribological behavior were fatigue wear when the fricton film have appeared. According to the result , it was normal wear of CΠC composites on low energy while the friction coefficient changed between 0. 1～0. 2 and the temperature on friction surface was 0～100 ℃. 【Key words】 friction carbon2carbon composites; low energy ; tribological behavior 收稿日期 :2005207210 ;修订日期 :2005209216 基金项目 :国家杰出青年基金资助项目 (50225210) 作者简介 :黄荔海 (1973 - ) ,男 ,福建莆田人 ,博士研究生 ,主要从事 CΠC复合材料方面的研究 ,E2mail :huanglihai @163. com. 通讯作者 :李贺军 ,教授 ,博导 ,E2 mail :lihejun @nwpu. edu. cn. 1 引言 CΠC 复合材料具有比强度、比模量和断裂韧性高 ,密度低 ,热性能、摩擦磨损性能及承载能力优良 ,使用寿命长等优点[1 ] ,作为摩擦元件已广泛用作新一代民用及军用飞机刹车材料[224 ] 。CΠC 复合材料作为摩擦制动材料具有一系列优点 ,如质量轻、寿命长、刹车过程平稳、热容高、高温稳定性好及可超载使用等[5 ] 。CΠC 复合材料也可用作滑动轴承材料[5 ]和内燃机活塞材料[6 ]等。CΠC 复合材料作为摩擦材料将得到更广泛的应用。对 CΠC 复合材料摩擦磨损性能的系统研究始于 70 年代末期[627 ] ,但至今在许多方面尚存在争议。影响 CΠC 复合材料摩擦磨损性能的因素很多 ,如材料的制备工艺、纤维体积分数、结构、纤维增强形式、摩擦面方向和实际使用条件等。以前研究工作主要是对各种工艺制备不同的预制体的 CΠC 复合材料在摩擦制动时的摩擦性能进行研究[8210 ] ,而在转速低于 400rpm ,摩擦面温度低于 200 ℃下的低能条件下 CΠC 复合材料的摩擦学性能的研究报道较少。转速和载荷对炭Π炭复合材料的摩擦磨损性能有直接影响 ,因此 ,考察 3K叠层结构的 CΠC 复合材料在不同压力和转速下的摩擦学性能 , 对于拓展 CΠC 复合材料的应用范围和指导生产具有现实意义。 2 实验方法 2. 1 摩擦试样的制备本试验选取针刺 3K碳布叠层结构预制体 ,经过等温

第24卷第3期黄荔海,等.不同转速及载荷下炭/炭复合材料的摩擦磨损性能 331· CⅥ工艺进行致密化处理,使密度达到1.73g/cm3的CC复式中,:相互作用的摩擦表面间所产生的分子间的剪合材料为研究对象。前驱气体为高纯丙烯,载气为氮气。切强度;Pc:接触点的实际压力;d2:滞后损失系数;K:决定 2.2摩擦试验方法与接触几何形状的系数;H:单位粗糙度沉陷于对偶件表面摩擦试样材料的尺寸为12mm×12m×m,用国产的深度;R:单位粗糙度的园角半径。 MM200型摩擦磨损试验机,试验条件为滑动摩擦,对偶件为式(2)中,第一项表示材料性质对摩擦系数的影响,第淬火45钢硬度为HRC45+3,外径为40m,内径Φ6m,二项表示材料表面状况对摩擦系数的影响。从式(2)可知, 厚度为omm。通过公式1计算摩擦系数。磨损量用精度为随载荷的增加,摩擦系数降低。实验结果与式(2)相一致。万分之一克的天平称重,每组做3个试样,以平均值作为标摩擦面形貌见图3所示。由于碳布在层面方向是一个准。用SEM分析摩擦面形貌。用2480R型数字万用表以及强度较高的整体,在低能条件下不会在摩擦面上产生裂纹镍烙烤铜热电偶测量摩擦面温度,将热电偶放到炭l炭摩擦所以摩擦后的显微照片上显示存在摩擦膜。图3中a,b是材料环块侧面距摩擦表面2m处进行测量,每五分钟计量载荷为735N时的摩擦面摩擦前后形貌,cd为载荷为196N 次。用热电偶冷端温度补偿器对温度进行补偿,从数字时的摩擦面摩擦前后形貌,可以看出,当载荷较大时,摩擦万用表上直接读出温度值。每次计量3个数据,取平均数膜相对于载荷较小时的摩擦膜厚。从图yd中可以看到纤据为最终摩擦面温度维的划痕,这是由于载荷较小时,形成的碎屑较少,摩擦膜摩擦系数=载荷(kg)×下试样轴半径(cm (1)较薄造成的,而在图yb中就无纤维划痕但摩擦膜中裂纹较多,这是由于载荷造成的摩擦力大于摩擦膜的结合强度 3结果与讨论使摩擦膜产生了裂纹。由图4,图5可以看出,磨擦系数随载荷的增加而减小,磨损量随载荷的增加而增加。这是由于载荷较大时,摩擦膜较厚,摩擦系数小,而要维持此摩擦 3.1载荷对CC复合材料摩擦系数、磨损率的影响载荷对摩擦系数,磨损率的影响如图1,图2所示。从膜的厚度,就需要不断有摩擦屑的产生,这样导致磨损量增大图1、图2可以看出:随着载荷增加,CC复合材料的摩擦系载荷对摩擦的影响主要在于形成的摩擦膜上,摩擦膜数下降,磨损率增加。的完整与否,厚度大小,都对摩擦系数、磨损率有着直接的 025 影响。CC复合材料的低耗摩擦行为,主要在于其有自润滑的特性,能形成固体润滑膜。在本试验中,由于润滑膜的存在,使CC复合材料与对偶件无法直接接触,如果压力过大,当压力超过形成的润滑膜的强度时,润滑膜产生裂纹裂纹扩展连接后贯穿整个润滑膜,使其破裂,这样摩擦系数、磨损率都急剧增大。如果压力过低,则没有足够的摩擦屑使之形成完整的摩擦膜,摩擦系数出现不稳定的现象。如果载荷的大小能形成完整的润滑膜,且使润滑膜无法脱图1载荷对CC复合材料摩擦系数的影响 3.2对偶件转速对摩擦系数、磨损量的影响 Fig. 1 The influence of load on friction coefficient of C/C composites 图4图5为转速对3k碳布叠层CC复合材料摩擦系数、磨损量的影响示意图由图可以看出,转速越高,摩擦系数越低,这符合经验关系式=ue"。式中山为静摩擦系数,v是速度,c是常数。摩擦面摩擦前后形貌SM分析如图6(a,b,c,d)所示。其中图6(a,b)为低转速时摩擦面形貌图6(c,d)为高转速时摩擦面形貌。从图6b中可以看出,转速低时的摩擦膜上有较多的裂纹,而转速较高时摩擦膜较为完整。提高摩擦材料与摩擦面之间的相对滑动速度,可以增加摩擦膜的厚度这样就降低了摩擦系数2 3.3对偶件转速及载荷对摩擦面温度的影响图2载荷对CC复合材料摩损量的影响载荷和转速都对CC材料摩擦面温度有一定的影响 Fig. 2 The influence of load on wear rate of C/C coposites 从图7可以看出,载荷越大,摩擦面的温升越快,且稳定后的 CC复合材料的摩擦系数为温度越高,到达稳定后摩擦面的温度波动越大。由图8可以 a 看出,转速可以很明显地提高摩擦面的温度,根据热平衡, f=-+ dgk (2)摩擦过程中产生的摩擦热等于向外散出的热量,可以列出 2 01994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved hip: /n. cnki. net

© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net CVI工艺进行致密化处理 ,使密度达到 1. 73gΠcm 3 的 CΠC 复合材料为研究对象。前驱气体为高纯丙烯 ,载气为氮气。 2. 2 摩擦试验方法摩擦试样材料的尺寸为 12mm ×12mm ×6mm ,采用国产 MM2200 型摩擦磨损试验机 ,试验条件为滑动摩擦 ,对偶件为淬火 45 # 钢 ,硬度为 HRC45 ±3 ,外径为Φ40mm ,内径Φ16mm , 厚度为 10mm。通过公式 1 计算摩擦系数。磨损量用精度为万分之一克的天平称重 ,每组做 3 个试样 ,以平均值作为标准。用 SEM分析摩擦面形貌。用 2480R 型数字万用表以及镍烙烤铜热电偶测量摩擦面温度 ,将热电偶放到炭Π炭摩擦材料环块侧面距摩擦表面 2mm 处进行测量 ,每五分钟计量一次。用热电偶冷端温度补偿器对温度进行补偿 ,从数字万用表上直接读出温度值。每次计量 3 个数据 ,取平均数据为最终摩擦面温度。摩擦系数 = 力矩(kg·cm) 载荷(kg) ×下试样轴半径(cm) (1) 3 结果与讨论 3. 1 载荷对 CΠC 复合材料摩擦系数、磨损率的影响载荷对摩擦系数 ,磨损率的影响如图 1 ,图 2 所示。从图 1、图 2 可以看出 :随着载荷增加 ,CΠC 复合材料的摩擦系数下降 ,磨损率增加。图 1 载荷对 CΠC 复合材料摩擦系数的影响 Fig. 1 The influence of load on friction coefficient of CΠC composites 图 2 载荷对 CΠC 复合材料摩损量的影响 Fig. 2 The influence of load on wear rate of CΠC composites CΠC 复合材料的摩擦系数为[11 ] : f = σ0 pC + dg k h R (2) 式中 ,σ0 :相互作用的摩擦表面间所产生的分子间的剪切强度 ; PC :接触点的实际压力 ; dg :滞后损失系数 ; K:决定与接触几何形状的系数 ; H:单位粗糙度沉陷于对偶件表面的深度 ; R :单位粗糙度的园角半径。式 (2) 中 ,第一项表示材料性质对摩擦系数的影响 ,第二项表示材料表面状况对摩擦系数的影响。从式 (2) 可知 , 随载荷的增加 ,摩擦系数降低。实验结果与式(2) 相一致。摩擦面形貌见图 3 所示。由于碳布在层面方向是一个强度较高的整体 ,在低能条件下不会在摩擦面上产生裂纹 , 所以摩擦后的显微照片上显示存在摩擦膜。图 3 中 a ,b 是载荷为 735N 时的摩擦面摩擦前后形貌 ,c ,d 为载荷为 196N 时的摩擦面摩擦前后形貌 ,可以看出 ,当载荷较大时 ,摩擦膜相对于载荷较小时的摩擦膜厚。从图 32d 中可以看到纤维的划痕 ,这是由于载荷较小时 ,形成的碎屑较少 ,摩擦膜较薄造成的 ,而在图 32b 中就无纤维划痕 ,但摩擦膜中裂纹较多 ,这是由于载荷造成的摩擦力大于摩擦膜的结合强度 , 使摩擦膜产生了裂纹。由图 4 ,图 5 可以看出 ,磨擦系数随载荷的增加而减小 ,磨损量随载荷的增加而增加。这是由于载荷较大时 ,摩擦膜较厚 ,摩擦系数小 ,而要维持此摩擦膜的厚度 ,就需要不断有摩擦屑的产生 ,这样导致磨损量增大。载荷对摩擦的影响主要在于形成的摩擦膜上 ,摩擦膜的完整与否 ,厚度大小 ,都对摩擦系数、磨损率有着直接的影响。CΠC 复合材料的低耗摩擦行为 ,主要在于其有自润滑的特性 ,能形成固体润滑膜。在本试验中 ,由于润滑膜的存在 ,使 CΠC 复合材料与对偶件无法直接接触 ,如果压力过大 ,当压力超过形成的润滑膜的强度时 ,润滑膜产生裂纹 , 裂纹扩展连接后贯穿整个润滑膜 ,使其破裂 ,这样摩擦系数、磨损率都急剧增大。如果压力过低 ,则没有足够的摩擦屑使之形成完整的摩擦膜 ,摩擦系数出现不稳定的现象。如果载荷的大小能形成完整的润滑膜 ,且使润滑膜无法脱吸 ,则润滑效果较好。 3. 2 对偶件转速对摩擦系数、磨损量的影响图 4、图 5 为转速对 3k 碳布叠层 CΠC 复合材料摩擦系数、磨损量的影响示意图。由图可以看出 ,转速越高 ,摩擦系数越低 ,这符合经验关系式[11 ] :μ=μ0 e 2cv 。式中μ0 为静摩擦系数 ,v 是速度 ,c 是常数。摩擦面摩擦前后形貌 SEM 分析如图 6 (a ,b ,c ,d) 所示。其中图 6 (a ,b) 为低转速时摩擦面形貌 ,图 6 (c ,d) 为高转速时摩擦面形貌。从图 62b 中可以看出 ,转速低时的摩擦膜上有较多的裂纹 ,而转速较高时摩擦膜较为完整。提高摩擦材料与摩擦面之间的相对滑动速度 ,可以增加摩擦膜的厚度 ,这样就降低了摩擦系数 [12 ] 。 3. 3 对偶件转速及载荷对摩擦面温度的影响载荷和转速都对 CΠC 材料摩擦面温度有一定的影响。从图 7 可以看出 ,载荷越大 ,摩擦面的温升越快 ,且稳定后的温度越高 ,到达稳定后摩擦面的温度波动越大。由图 8 可以看出 ,转速可以很明显地提高摩擦面的温度 ,根据热平衡 , 摩擦过程中产生的摩擦热等于向外散出的热量 ,可以列出第 24 卷第 3 期黄荔海 ,等. 不同转速及载荷下炭Π炭复合材料的摩擦磨损性能 ·331 ·

© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 图 3 载荷对摩擦面摩擦膜的影响 Fig. 3 The influence of load on friction film of CΠC composites 图 4 转速对 CΠC 复合材料摩擦系数的影响 Fig. 4 The influence of velocity on friction coefficient of CΠC composites 热传导方程 ,而根据热传导方程可以求得摩擦面平均最高温升[13 ] ,如公式 3 所示 : Tf = KμL (V1 - V2 ) ( C1 V1 + C2 V2 b 2 (3) 式中 , K2常数 ;μ2摩擦系数 ; L2单位长度上的法向载荷 ; V1 、 V2 2摩擦体与对偶件的表面速度 ; C2 2摩擦体与对偶件的材料常数 ,其中 C =λρC’,λ是导热系数 ,ρ是密度 , C’是比热 ; b2接触带宽度。根据固体物理学中的相关原理可知 ,导热系数λ与比热 C’之间成正比的变化关系 ,随着石墨化度的提高 ,CΠC 材料的导热系数和比热增大 ,使表面温升较慢 ,摩擦面最高温度值降低。3k 碳布结构预制体炭Π炭复合材料摩擦面温度呈一定规律的周期性变化。经分析认为 ,这种温度差异是图 5 转速对 CΠC 复合材料摩损量的影响 Fig. 5 The influence of velocity on wear rate of CΠC composites 与其结构有关的 ,载荷越大 ,这种规律越明显。大载荷下 , 摩擦初始时是磨粒磨损 ,磨粒堆积挤压后产生摩擦膜 ,摩擦膜又与对偶件产生粘着磨损 ,由于载荷较大 ,载荷产生的剪切应力超过了摩擦膜的强度 ,使摩擦膜产生裂纹 ,这些细小裂纹与粘着磨损产生的小空隙和裂纹相结合后 ,使裂纹扩展加剧 ,贯穿整个摩擦膜 ,使摩擦膜碎裂脱落 ,这样又开始了磨粒磨损 ,从温度变化曲线上可以看出这种规律的存在。从温度曲线可以看出 ,在本试验条件下产生的摩擦磨损行为 ,摩擦面温度基本在 0 ℃2100 ℃之间 ,证实其属于正常磨损区域。所以扫描电镜照片上的摩擦面上不存在氧化磨损 , 摩擦膜并不是由氧化膜屑产物产生的。 ·332 · 材料科学与工程学报 2006 年 6 月

第24卷第3期刘均波,等等离子熔敷αrC3金属陶瓷增强耐磨复合涂层组织与耐磨性 357· 耐磨增强相αC3高温稳定性好,高温硬度高,虽然有摩擦 transferred are weld- surfacing process [J]. Wear, 2002, 249:846 热的作用涂层仍能保持较高的硬度,对摩环微凸体难以有52 效地压入涂层产生磨料磨损及切削,因而涂层同时具有优21 R. lakoyou L., bounties, Papadimitriou. Synthesis of bonde 异的抵抗磨料磨损及切削的能力。载荷增加,导致接触应 coatings on steel using plasma transferred arc(PTA) process and its 力升高,摩擦升温加剧,但不足以使等离子熔敷Cr7CFe wear performance J]. Wear, 2002, 252: 1007--1015. 复合涂层产生显著变形或使材料产生软化、强度降低,故涂[3] Jong Ning Aoh, Yaur Ren Jeng, ErrLo Chu, Long Tien Wu. On the 层的粘着磨损抗力及磨料磨损抗力并不随载荷增加出现明 wear behavior of surface clad layers under high temperature JJJ 显降低的趋势,即涂层具有优异的载荷特性 wear,1999,225-229:1114~1122. 而对于调质C级钢来讲,随着载荷的增加,摩擦副之间[4]T. M. Chen,I.S.Liu,L.Hhen. Overlaying of Stellite6 接触应力升高,摩擦表面变形加剧,产生粘着磨损及犁沟变 superalloy on austenitic manganese steel by PTA method [C],in 形的程度增加;同时,随着载荷的增加,摩擦升温加剧,摩擦 Proceedings of the Sixth Conference on Surface mdification 表面产生软化,变形程度增加,粘着磨损程度也要相应加 Techologies. Chicago. USA: 1992.2- 重,受上述两方面因素的影响,导致调质C级钢试样的磨损15]刘元富韩建民杨思泽.[1中国物理快报.2004,21,(7) 质量损失随载荷增加而急剧升高 1314~1316 [6 Peiqing La, Qunji Xue Liu. Tribochemical investigation of 4结论 tnborcouples under aqueous lubrication P]. Wear, 2001, 249: 94-100 采用 FeRc合金粉末对C级钢进行等离子熔敷,制得了以C2C金属陶瓷为增强相以QC3与yF固溶体二元71s.angn,A.Mas,A. Di Bartolome. Cr7 Ca-based cerm 共晶为基体的快速凝固复合涂层,涂层具有很高的硬度,在 coating deposited on stainless steel by electrospark process: structural 室温干滑动磨损试验条件下具有优异的耐磨性,随载荷增 characteristics and corosion behavior [J. Suface and Coatings 加涂层磨损质量损失增加极为缓慢,对载荷变化不敏感,涂 Techology,2002,149:279~286 层具有优异的载荷特性 [8 Wu Xoedbng, Wang Dapu, Yang Shengrong, Xue Qunji. Tnbo 参考文献 under aqueous lubrcation J]. Wear, 2000, 237: 28 [1 Hyung-Jun Kim, Young Hyun Yoon, Chang Hee Lee. Wear [9E K soms. The refractory carbides I M). New York: Academic perfomance of the Fe-based alloy coatings produced by plasm Press. 1967 (上接第333页) 2」徐惠娟,熊翔,张红波,等.不同热处理温度下炭/炭复合材料 Advanced Ceramics Matenal. 1988 的制动摩擦性[J]中国有色金属学报,2002,12(5):991~[8〕邵菏生摩擦与磨损[M].机械工 [9]SKPhee, KL Lawson. a study of wear rates and transfer films of [3 Lu R Y, Huai X L, Qu J W, et al. Hect of treatment on the frictional materials J). Bendix Research Laboratones, 1980, 10(3) tribological behavior of 2D carbon/carbon composites [J]. Carbon 003,41:2693~2701 0]邹志强,汤中华,熊杰用热梯度CwD增密技术制造CC复合 [4 Fitzer E. The future of carboncarbon composites[J. Carbon, 1987 25(2):163~190 刹车盘]新型炭材料,2000,15(2):227 ]NM费多尔欣科,等现代摩擦材料[M]徐润泽,等,译,冶金 [5 Hutton TJ, M Enaney B, Crelling J C. Structural studies of wear debris fiom carboncarbon composite aircraft brakes [ J. Carbon 1999,37(6):907~16 12]李江鸿,熊翔,徐惠娟等.炭/炭复合材料的摩擦磨损性能 6]易茂中,葛毅成冯一雷,等.CC复合材料及高强石墨高温 []中南工业大学学报2002,33(2):173~176 摩擦磨损性能对比研究[.摩擦学学报,00,24(3):235~13]enBK, Ishihara I. Surface morpology and structure ot [7 Awath S, Wood J L. C/C composite material for aircraft J I 174(1-2):11-117 2 01994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. all rights reserved. htp: /nnw. cnki ner

© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 耐磨增强相 Cr7C3 高温稳定性好 ,高温硬度高 ,虽然有摩擦热的作用 ,涂层仍能保持较高的硬度 ,对摩环微凸体难以有效地压入涂层产生磨料磨损及切削 ,因而涂层同时具有优异的抵抗磨料磨损及切削的能力。载荷增加 ,导致接触应力升高 ,摩擦升温加剧 ,但不足以使等离子熔敷 Cr7C3Πγ2Fe 复合涂层产生显著变形或使材料产生软化、强度降低 ,故涂层的粘着磨损抗力及磨料磨损抗力并不随载荷增加出现明显降低的趋势 ,即涂层具有优异的载荷特性。而对于调质 C 级钢来讲 ,随着载荷的增加 ,摩擦副之间接触应力升高 ,摩擦表面变形加剧 ,产生粘着磨损及犁沟变形的程度增加 ;同时 ,随着载荷的增加 ,摩擦升温加剧 ,摩擦表面产生软化 ,变形程度增加 ,粘着磨损程度也要相应加重 ,受上述两方面因素的影响 ,导致调质 C 级钢试样的磨损质量损失随载荷增加而急剧升高。 4 结论采用 Fe2Cr2C 合金粉末对 C 级钢进行等离子熔敷 ,制得了以 Cr7C3 金属陶瓷为增强相、以 Cr7C3 与γ2Fe 固溶体二元共晶为基体的快速凝固复合涂层 ,涂层具有很高的硬度 ,在室温干滑动磨损试验条件下具有优异的耐磨性 ,随载荷增加涂层磨损质量损失增加极为缓慢 ,对载荷变化不敏感 ,涂层具有优异的载荷特性。参考文献 [ 1 ] Hyung2Jun Kim , Byoung2Hyun Yoon , Chang2Hee Lee. Wear performance of the Fe2based alloy coatings produced by plasma transferred arc weld2surfacing process [J ]. Wear , 2002 , 249 : 846 ～852. [ 2 ] R. Iakovou ,L. Bourithis , G. Papadimitriou. Synthesis of boride coatings on steel using plasma transferred arc (PTA) process and its wear performance [J ]. Wear , 2002 , 252 : 1007～1015. [ 3 ] Jong2Ning Aoh ,Yau2Ren Jeng , En2Lo Chu , Long2Tien Wu. On the wear behavior of surface clad layers under high temperature [J ]. Wear ,1999 , 2252229 : 1114～1122. [ 4 ] T. M. Chen , T. S. Liu , L. H. Chen. Overlaying of Stellite 6 superalloy on austenitic manganese steel by PTA method [ C] , in : Proceedings of the Sixth Conference on Surface modification Technologies , Chicago , USA , 1992 , 2～5. [ 5 ] 刘元富 ,韩建民 ,杨思泽. [J ]. 中国物理快报. 2004 ,21 , (7) : 1314～1316. [ 6 ] Peiqing La ,Qunji Xue , Weimin Liu. Tribochemical investigation of tungsten carbidertitanium alloy tribo2couples under aqueous lubricationj [J ]. Wear , 2001 , 249 : 94～100. [ 7 ] S. Frangini , A. Masci , A. Di Bartolomeo. Cr7 C32based cermet coating deposited on stainless steel by electrospark process: structural characteristics and corrosion behavior [J ]. Surface and Coatings Technology , 2002 , 149 : 279～286. [ 8 ] Wu Xuedong , Wang Dapu , Yang Shengrong , Xue Qunji. Tribo2 chemical investigation of tungsten carbidertitanium alloy tribo2couples under aqueous lubrication [J ]. Wear , 2000 , 237 : 28～32. [ 9 ] E. K. Storms. The refractory carbides[ M]. New York : Academic Press , 1967. (上接第 333 页) [ 2 ] 徐惠娟 ,熊翔 ,张红波 ,等. 不同热处理温度下炭Π炭复合材料的制动摩擦性[J ]. 中国有色金属学报 ,2002 ,12 (5) : 991～ 995. [ 3 ] Luo R Y, Huai X L , Qu J W, et al. Effect of treatment on the tribological behavior of 2D carbonΠcarbon composites [J ]. Carbon , 2003 ,41 :2693～2701. [ 4 ] Fitzer E. The future of carbon2carbon composites[J ]. Carbon , 1987 , 25 (2) :163～190. [ 5 ] Hutton T J , McEnaney B , Crelling J C. Structural studies of wear debris from carbon2carbon composite aircraft brakes [J ]. Carbon , 1999 ,37 (6) :907～16. [ 6 ] 易茂中 ,葛毅成 ,冯一雷 ,等. CΠC 复合材料及高强石墨高温摩擦磨损性能对比研究[J ]. 摩擦学学报 ,2004 ,24 (3) :235～ 238. [ 7 ] Awathi S , Wood J L. CΠC composite material for aircraft [J ]. Advanced Ceramics Material , 1988 , 3 (5) :449～451. [ 8 ] 邵菏生. 摩擦与磨损[M]. 机械工业出版社 , 1992. [ 9 ] S K Phee , KL Lawson. A study of wear rates and transfer films of frictional materials[J ].Bendix Research Laboratories ,1980 , 10 (3) : 121～125. [10 ] 邹志强 ,汤中华 ,熊杰. 用热梯度 CVD 增密技术制造 CΠC 复合刹车盘[J ]. 新型炭材料 , 2000 ,15 (2) :2227. [11 ] N M 费多尔欣科 ,等. 现代摩擦材料[M]. 徐润泽 ,等. 译 ,冶金工业出版社 ,1983 ,14. [12 ] 李江鸿 ,熊翔 ,徐惠娟 ,等. 炭Π炭复合材料的摩擦磨损性能 [J ]. 中南工业大学学报 ,2002 , 33 (2) :173～176. [13 ] Yen B K, Ishihara T. Surface morphology and structure of carbon2 carbon composites at high2energy sliding contact [J ]. Wear , 1994 , 174 (122) :111～117. 第 24 卷第 3 期刘均波 ,等. 等离子熔敷 Cr7C3 金属陶瓷增强耐磨复合涂层组织与耐磨性 ·357 ·

《复合材料 Composites》课程教学资源（学习资料）第六章 碳/碳复合材料_不同转速及载荷下炭/炭复合材料的摩擦磨损性能

《复合材料 Composites》课程教学资源（学习资料）第六章碳/碳复合材料_不同转速及载荷下炭/炭复合材料的摩擦磨损性能