纤维种类对C/C复合材料力学及摩擦磨损性能的影响

更新时间:2023-05-28

【摘要】为了制备性能优异、成本低廉的炭/炭(C/C)复合材料,以聚丙烯腈(PAN)基炭纤维预氧丝纤维(OPF)和炭纤维(CF)为原料,采用化学气相渗积致密化工艺,制备出两种密度均为1. 7 g/cm~3左右的C/C复合材料,研究了不同种类纤维C/C复合材料的力学性能及不同刹车条件下的摩擦磨损性能,并观察其微观结构,分析纤维种类对摩擦磨损性能的影响机制。结果表明:两种C/C复合材料弯曲性能均表现出假塑性断裂,且弯曲强度相近,弯曲强度分别为127 MPa(CF C/C复合材料)、113 MPa(OPF C/C复合材料); OPF C/C复合材料的层间剪切强度为13. 4 MPa,较CF C/C复合材料的层间剪切强度(10. 01 MPa)提高了30. 26%;与炭纤维相比,采用预氧丝作为原材料更易获得粗糙层热解炭,并且预氧丝纤维的硬度较低,易磨合形成光滑的摩擦面,在不同的刹车条件下,以预氧丝为原料制备的C/C复合材料具有更稳定的摩擦系数和更低的线性磨损;当刹车压力为0. 65 MPa,刹车速度为20～25 m/s时,OPF C/C复合材料的摩擦系数稳定在0. 35附近,同时表现出良好的抗磨损性能,线性磨损为1. 3～1. 5μm/(面·次)。

【关键词】 纤维种类 CVI C/C 弯曲强度 摩擦磨损性能

阅读全文