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載流條件下電弧對(duì)C/C復(fù)合材料摩擦磨損性能的影響

發(fā)布時(shí)間:2021-09-02 23:32
  在HST-100銷(xiāo)盤(pán)式高速載流摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行了試驗(yàn),用高速攝像機(jī)拍攝電弧圖像,研究了載流條件下電弧對(duì)C/C復(fù)合材料摩擦磨損性能的影響。研究結(jié)果表明:電弧面積和電弧能量有很好的相關(guān)性。隨著電弧面積的增大,C/C復(fù)合材料的磨損率升高,摩擦因數(shù)先減小后增大,材料的磨損機(jī)制由磨粒磨損為主轉(zhuǎn)化為電弧侵蝕為主。在電弧侵蝕下,材料磨損后的表面被氧化。 

【文章來(lái)源】:河南科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2016,37(03)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】:6 頁(yè)

【部分圖文】:

載流條件下電弧對(duì)C/C復(fù)合材料摩擦磨損性能的影響


HST-100銷(xiāo)盤(pán)式高速載流摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

曲線,電弧,電弧能量,面積


第3期牛曉彬,等:載流條件下電弧對(duì)C/C復(fù)合材料摩擦磨損性能的影響圖2C/C復(fù)合材料的電弧面積和電弧能量隨時(shí)間的變化曲線間表現(xiàn)出一定的相關(guān)性。電弧面積和電弧能量之間的相關(guān)程度可用相關(guān)系數(shù)[11]來(lái)表示。相關(guān)系數(shù)r為:r=1nΣ(x-x)(y-y)1nΣ(x-x)槡21nΣ(y-y)槡2,其中:x和y分別為電弧面積和電弧能量,x和y分別為電弧面積和電弧能量的平均值。r值在-1和+1之間,r>0為正相關(guān),r<0為負(fù)相關(guān),r=0表示不相關(guān),其絕對(duì)值愈接近1表示兩個(gè)變量間的相關(guān)程度愈密切,愈接近0表示相關(guān)程度愈不密切。本試驗(yàn)中,電弧面積和電弧能量的相關(guān)系數(shù)r=0.7236,可見(jiàn)在載流摩擦磨損過(guò)程中,電弧面積和電弧能量表現(xiàn)出比較好的相關(guān)性。2.2電弧面積與C/C復(fù)合材料摩擦磨損性能的關(guān)系表1不同摩擦盤(pán)速度下的平均電弧面積速度/(m/s)2030405060平均電弧面積/mm27.28.811.613.817.2表1為載荷70N、電流60A,不同摩擦盤(pán)速度下的平均電弧面積。根據(jù)表1中的平均電弧面積,繪制其與C/C復(fù)合材料摩擦磨損性能的關(guān)系曲線,見(jiàn)圖3。由圖3a可以看出:當(dāng)平均電弧面積相對(duì)較小時(shí),材料磨損率增加較為平緩;當(dāng)平均電弧面積急劇增加時(shí),材料磨損率急劇增加。主要原因?yàn)?在載流摩擦過(guò)程中,由于電弧的出現(xiàn),大量的電弧熱使材料界面的溫度急劇升高,致使材料性能軟化,甚至直接導(dǎo)致C/C復(fù)合材料熔化和氣化,加速了材料的轉(zhuǎn)移,發(fā)生電氣磨損[12];同時(shí),在高溫作用下,界面材料更容易發(fā)生氧化磨損。平均電弧面積越大,材料接觸面上的電氣磨損區(qū)域和氧化磨損區(qū)域就會(huì)越大;同時(shí),隨著平均電弧面積的增大,電弧能量增大,對(duì)于同一塊區(qū)域,其相應(yīng)的燃弧時(shí)間也會(huì)增大。電弧的強(qiáng)弱和持續(xù)時(shí)間直接決定了該區(qū)域電弧的侵蝕程度[13]?

曲線,電弧,摩擦磨損性能,復(fù)合材料


相關(guān),r=0表示不相關(guān),其絕對(duì)值愈接近1表示兩個(gè)變量間的相關(guān)程度愈密切,愈接近0表示相關(guān)程度愈不密切。本試驗(yàn)中,電弧面積和電弧能量的相關(guān)系數(shù)r=0.7236,可見(jiàn)在載流摩擦磨損過(guò)程中,電弧面積和電弧能量表現(xiàn)出比較好的相關(guān)性。2.2電弧面積與C/C復(fù)合材料摩擦磨損性能的關(guān)系表1不同摩擦盤(pán)速度下的平均電弧面積速度/(m/s)2030405060平均電弧面積/mm27.28.811.613.817.2表1為載荷70N、電流60A,不同摩擦盤(pán)速度下的平均電弧面積。根據(jù)表1中的平均電弧面積,繪制其與C/C復(fù)合材料摩擦磨損性能的關(guān)系曲線,見(jiàn)圖3。由圖3a可以看出:當(dāng)平均電弧面積相對(duì)較小時(shí),材料磨損率增加較為平緩;當(dāng)平均電弧面積急劇增加時(shí),材料磨損率急劇增加。主要原因?yàn)?在載流摩擦過(guò)程中,由于電弧的出現(xiàn),大量的電弧熱使材料界面的溫度急劇升高,致使材料性能軟化,甚至直接導(dǎo)致C/C復(fù)合材料熔化和氣化,加速了材料的轉(zhuǎn)移,發(fā)生電氣磨損[12];同時(shí),在高溫作用下,界面材料更容易發(fā)生氧化磨損。平均電弧面積越大,材料接觸面上的電氣磨損區(qū)域和氧化磨損區(qū)域就會(huì)越大;同時(shí),隨著平均電弧面積的增大,電弧能量增大,對(duì)于同一塊區(qū)域,其相應(yīng)的燃弧時(shí)間也會(huì)增大。電弧的強(qiáng)弱和持續(xù)時(shí)間直接決定了該區(qū)域電弧的侵蝕程度[13],因此,面積越大的電弧對(duì)材料磨損的影響越大。圖3平均電弧面積與C/C復(fù)合材料摩擦磨損性能的關(guān)系由圖3b可以看出:C/C復(fù)合材料的摩擦因數(shù)隨平均電弧面積的增大先減小后增大,表明當(dāng)平均電弧面積超過(guò)某一定值時(shí),C/C復(fù)合材料的摩擦磨損機(jī)制發(fā)生了改變。主要原因?yàn)?一方面,當(dāng)電弧面積較小時(shí),隨著電弧面積的增大,電弧產(chǎn)生的高溫使摩擦接觸面溫度升高,界面材料軟化,材料界面上接觸點(diǎn)的抗剪切能力降低,接觸點(diǎn)更容易被剪斷,摩擦因數(shù)降?


本文編號(hào):3379944

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