本文選題：摩擦材料　切入點(diǎn)：硼改性酚醛樹(shù)脂　出處：《南京農(nóng)業(yè)大學(xué)》2015年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：碳纖維增強(qiáng)復(fù)合摩擦材料是以碳纖維為主要增強(qiáng)纖維的復(fù)合耐摩材料,其在諸多運(yùn)動(dòng)機(jī)械和裝備中起傳動(dòng)、減速、制動(dòng)等作用,廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、賽車(chē)、摩托、高速列車(chē)等。碳纖維增強(qiáng)復(fù)合摩擦材料具有力學(xué)性能高、耐熱性好、質(zhì)量輕、膨脹系數(shù)小、耐磨損等優(yōu)點(diǎn),一直是人們研究的重點(diǎn)。本文分別以3廠家硼改性酚醛樹(shù)脂(FB樹(shù)脂)以及普通酚醛樹(shù)脂為基體,以碳纖維(CF)、陶瓷纖維、芳綸為增強(qiáng)劑,添加碳化硅粉(SiC)、碳酸鈣粉(CaCO3)、石墨、二氧化硅(SiO2)等填料,對(duì)增強(qiáng)劑和填料進(jìn)行硅烷偶聯(lián)劑(KH550)與超聲波復(fù)合處理,利用熱壓成型的方法制備出不同種類(lèi)的碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合摩擦材料。對(duì)比分析摩擦材料的密度、硬度、壓縮強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度等物理力學(xué)性能,以及摩擦磨損性能和耐熱性能。用掃描電鏡對(duì)摩擦磨損的表面進(jìn)行觀察,分析其磨損機(jī)理。具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)對(duì)比分析了3廠家的硼改性酚醛樹(shù)脂和普通酚醛樹(shù)脂為基體摩擦材料性能,結(jié)果表明:不同廠家的酚醛樹(shù)脂基體對(duì)摩擦材料的物理性能、力學(xué)性能、摩擦磨損性能和熱性能有明顯影響;且3廠家硼改性酚醛樹(shù)脂作為基體時(shí)摩擦材料的力學(xué)性能、摩擦磨損性能以及熱性能均優(yōu)于未改性的酚醛樹(shù)脂,其中C廠家硼改性酚醛樹(shù)脂基摩擦材料有最大的硬度、最大的壓縮強(qiáng)度以及最好的沖擊強(qiáng)度,分別為:93.42HRL、118.6MPa、3.46KJ/m2。200N載荷壓力下,C廠家硼改性酚醛樹(shù)脂制成的復(fù)合摩擦材料有穩(wěn)定的摩擦系數(shù),為0.65磨損率最低,且高溫下磨損較小。C廠家硼改性酚醛樹(shù)脂制成的復(fù)合摩擦材料有最穩(wěn)定的熱膨脹性能,在200℃時(shí),其熱膨脹系數(shù)為11.689× 10-6/℃,比普通酚醛樹(shù)脂的復(fù)合摩擦材料熱膨脹系數(shù)減小了約38.60%。(2)對(duì)比分析了碳纖維與碳酸鈣配比(2%/21%、4%/19%、6%/17%、8%/15%、10%/13%)對(duì)摩擦材料性能的影響結(jié)果表明:隨著碳纖維含量增加,摩擦材料的密度逐漸減小,當(dāng)碳纖維含量為2%時(shí),摩擦材料密度較大,為1.733g/cm~3,而碳纖維含量為10%時(shí),摩擦材料密度較小,為1.599 g/cm~3;隨著碳纖維含量的增加,材料的硬度呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì),其中當(dāng)碳纖維含量在8%時(shí),摩擦材料硬度較大,為79.46HRL,而當(dāng)碳纖維含量在10%時(shí),摩擦材料硬度較小,為58.93HRL;不同碳纖維含量試樣的壓縮強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度都呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì),其中當(dāng)碳纖維含量為6%時(shí),摩擦材料的壓縮強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度較大,分別為:111MPa和3.87KJ/m2;隨著碳纖維含量的增加,摩擦材料的摩擦系數(shù)有少量變化,而磨損率則是隨著碳纖維含量的增加呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)。當(dāng)碳纖維含量在6%時(shí),摩擦材料摩擦系數(shù)比較大,而且比較穩(wěn)定,200N載荷下僅為0.0087g,高溫下磨損較小。在100℃之前,五種摩擦材料的熱膨脹系數(shù)差距不大,100℃之后碳纖維含量越高,摩擦材料呈現(xiàn)熱膨脹系數(shù)越來(lái)越小的趨勢(shì)。200攝氏度時(shí),B5的線(xiàn)膨脹系數(shù)為5.089× 10-6/℃,而B(niǎo)1的熱膨脹系數(shù)為7.663× 106/℃。隨著碳纖維含量的增大,復(fù)合摩擦材料的熱性能逐漸增強(qiáng),當(dāng)碳纖維含量為10%時(shí),摩擦材料初始分解溫度為390℃,700℃時(shí)的剩余質(zhì)量為75.6%。(3)對(duì)比分析了不同硅烷偶聯(lián)劑處理順序?qū)δΣ敛牧闲阅苡绊懡Y(jié)果表明:由偶聯(lián)劑先處理增強(qiáng)劑與填料的摩擦材料的密度較大,為1.699g/cm~3,未用偶聯(lián)劑處理的的摩擦材料密度較小,為1.653 g/cm~3;隨著偶聯(lián)劑處理方式不同,摩擦材料硬度、壓縮強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度均均有變化,當(dāng)偶聯(lián)劑先處理增強(qiáng)劑與填料時(shí),摩擦材料硬度、壓縮強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度均較大,分別為99HRL、146MPa和3.926kJ/m2;將偶聯(lián)劑先處理增強(qiáng)劑時(shí),摩擦材料摩擦系數(shù)隨著壓力的增加變化不大,穩(wěn)定性高,其波動(dòng)范圍為0.498～0.481,波動(dòng)幅度△ u為0.017。隨著載荷的增加,摩擦材料的磨損量逐漸升高,四種摩擦材料不同壓力下(100N～200N)下總磨損率分別為:3.48× 10-2,2.56×10-2,3.15×10-2,3.37×10-2g,偶聯(lián)劑先處理增強(qiáng)劑的摩擦材料耐磨性能最好,且高溫下的磨損較小。偶聯(lián)劑先處理增強(qiáng)劑的摩擦材料熱膨脹性能最好。200攝氏度時(shí),C2的線(xiàn)膨賬系數(shù)為5.844×106/℃,而C1的熱膨脹系數(shù)為8.711×10~(-6)/℃,C2的線(xiàn)膨脹系數(shù)比C1減小了約32.91%,同時(shí)比C3、C4分別減小約14.45%和25.53%。偶聯(lián)劑先處理增強(qiáng)纖維的摩擦材料耐熱性能較好,其初始分解溫度為362.5℃,700℃的殘余質(zhì)量為 75.0%。(4)對(duì)比分析了樹(shù)脂基體含量對(duì)摩擦材料性能影響結(jié)果表明:當(dāng)樹(shù)脂基體含量為10%時(shí),摩擦材料有較大的密度,為1.723g/cm~3,當(dāng)樹(shù)脂基體含量為30%時(shí),摩擦材料有較小的密度,為1.633 g/cm~3;隨著樹(shù)脂基體含量不同,摩擦材料硬度、壓縮強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度均有變化,當(dāng)樹(shù)脂基體含量為25%時(shí),摩擦材料有較大的硬度、壓縮強(qiáng)度以及沖擊強(qiáng)度,分別為:90.5HRL、146.9MPa、4.028KJ/m2。當(dāng)樹(shù)脂含量為20%時(shí),此時(shí)樹(shù)脂基體能很好的將其他組分粘結(jié),此時(shí)摩擦系數(shù)較小,200N載荷下為0.504。當(dāng)樹(shù)脂基體含量繼續(xù)增大時(shí),材料摩擦系數(shù)變化不大。還可以看出,樹(shù)脂含量為20%和25%的摩擦材料摩擦系數(shù)穩(wěn)定性較高,摩擦系數(shù)隨著載荷的增加變化不大,高溫下的磨損較小。200℃C時(shí)五種材料的線(xiàn)膨脹系數(shù)分別為:9.772×10~(-6)/℃、10.021×10~(-6)/℃C、18.622×10~(-6)/℃、23.473×10~(-6)/℃、22.168×10~(-6)/℃,線(xiàn)膨脹系數(shù)變化明顯。當(dāng)樹(shù)脂基體含量為10%時(shí),摩擦材料耐熱性能較好,其初始分解溫度為378.5℃,700℃時(shí)的殘余質(zhì)量為81.7%;當(dāng)樹(shù)脂基體含量在15-25%之間時(shí),三種摩擦材料耐熱性能較接近,初始分解溫度為362.5℃,700℃時(shí)的殘余質(zhì)量約為76.0%;當(dāng)樹(shù)脂基體含量為30%時(shí),摩擦材料初始分解溫度為350.5℃,700℃時(shí)的殘余質(zhì)量為69.0%。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TB39

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本文編號(hào)：1616733