徐永东
,
张立同
,
成来飞
,
范尚武
,
袁毅东
,
张富宽
,
田广来
,
陈志军
,
楼建军
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2007.01.007
采用三维针刺的碳纤维预制体,通过化学气相渗透方法制备具有一定密度的C/C复合材料,然后采用反应熔体浸渗方法进行后续致密化处理,得到高致密度的C/SiC复合材料,系统研究了材料的组织结构特征、刹车性能以及摩擦磨损机理.在纤维束内部每根C纤维单丝之间由化学气相渗透的碳充填形成致密的C/C区域,而在纤维束之间则主要由反应熔体浸渗法生成的SiC、残留Si和C组成.C/SiC复合材料具有非常优异的摩擦磨损性能,摩擦系数变化规律呈典型的马鞍状.平均摩擦系数为0.34,摩擦性能稳定,磨损率低(1.9 μm/次·面);摩擦性能几乎不受湿度的影响,湿态衰减仅为2.9%.在摩擦磨损过程中,C/SiC复合材料的表面能够形成连续稳定的摩擦面,磨损表现为典型的磨粒磨损.
关键词:
三维针刺
,
碳/碳化硅复合材料
,
摩擦磨损性能
董本兴
,
徐永东
,
蔡艳芝
,
姜娟
,
范尚武
,
张立同
,
成来飞
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2009.05.010
以石墨粉为填料,采用单向加压浸渍-热解制备了多孔C/C复合材料,然后利用反应熔体浸渗法制备低成本针刺毡C/Sic刹车材料,研究了材料的微结构变化及石墨粉对摩擦磨损性能的影响,结果表明:在C/Sic刹车材料中,大量石墨粉分布在纤维束间和胎网层;材料的摩擦系数高且稳定,在10m/s刹车时摩擦系数和稳定系数分别达到最大值为0.60,0.78;添加石墨粉后,材料的摩擦曲线平稳,磨损率及摩擦面温度显著降低.在高速刹车过程中,极易在摩擦面形成一层均匀稳定的摩擦膜,减缓摩擦面直接接触,有利于改善材料的摩擦磨损性能.
关键词:
石墨粉
,
针刺毡
,
C/Sic刹车材料
,
摩擦磨损性能
陈超
,
徐永东
,
张立同
,
成来飞
,
范尚武
,
刘小灜
,
夏卿
耐火材料
doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2006.02.005
以酚醛树脂作为结合剂,以冷等静压方法成型制备氮化烧结Si3N4-SiC复相陶瓷,研究了结合剂对坯体强度和生成材料物相组成的影响.坯体强度随酚醛树脂含量增加而提高,最高强度达到23 MPa,实现坯体可直接机械加工.经过氮化烧结,生成材料物相中含有SiC,含量达到7.1%～15.7%,并观察到细小的等轴颗粒α-Si3N4、棒状晶粒β-Si3N4以及少量针状和晶须状Si3N4.SiC颗粒与Si3N4结合在一起,被Si3N4包裹.Si3N4-SiC复相材料的生成机理:300～600 ℃,酚醛树脂发生裂解,形成单质C,残碳率为50%;1000～1100 ℃,C开始与Si发生固相反应,形成SiC;1100 ℃后,Si开始发生氮化反应,生成Si3N4.
关键词:
Si3N4-SiC
,
酚醛树脂
,
氮化烧结
,
复相陶瓷
徐芳
,
张立同
,
孟祥康
,
陈延峰
,
徐永东
,
范尚武
,
张羿
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2008.00233
采用反应熔体渗透法(reactive melt infiltration, RMI)制备了碳/碳化硅(C/SiC)刹车材料, 利用X射线衍射分析了材料组成, 并通过光学、扫描电子和透射电子显微镜从不同尺度观察了刹车材料的微观结构. 结果发现, 反应生成的SiC是面心立方的β-SiC, 主要分布在胎网层、针刺纤维附近以及无纬布层的纤维束间; 残余的单质Si分布在SiC的颗粒间. SiC在SiC-Si界面上, 以大约5～15μm的粗大颗粒存在; 而在SiC-C界面上, 以粒径100nm左右的细小颗粒存在.
关键词:
碳/碳化硅
,
braking material
,
microstructure
田广来
,
徐永东
,
范尚武
,
张立同
,
柯少昌
,
成来飞
,
刘海平
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2008.02.018
对比分析了C/C和C/SiC刹车材料的力学性能和摩擦磨损性能.结果表明,C/SiC刹车材料的力学性能比C/C的高,而且C/SiC刹车材料克服了C/C静态摩擦系数低和湿态摩擦性能严重衰减的不足,说明C/SiC刹车材料是一种新型高性能刹车材料.以C/C复合材料为基础,在深入分析机轮刹车盘服役环境特点的基础上,探讨了C/SiC刹车材料的力学性能、热物理性能、摩擦磨损性能、复合材料结构和制造工艺等方面的优化设计途径和方法,为实现材料微结构-力学性能-摩擦磨损性能的协同设计与制造奠定基础.
关键词:
碳/碳化硅
,
刹车材料
,
力学性能
,
摩擦磨损性能
,
优化设计
徐芳
,
张立同
,
孟祥康
,
陈延峰
,
徐永东
,
范尚武
,
张羿
无机材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2008.02.006
采用反应熔体渗透法(reactive melt infiltration,RMI)制备了碳/碳化硅(C/SiC)刹车材料,利用X射线衍射分析了材料组成,并通过光学、扫描电子和透射电子显微镜从不同尺度观察了刹车材料的微观结构.结果发现,反应生成的SiC是面心立方的β-SiC,主要分布在胎网层、针刺纤维附近以及无纬布层的纤维束间;残余的单质Si分布在SiC的颗粒间. SiC在SiC-Si界面上,以大约5～15um的粗大颗粒存在;而在SiC-C界面上,以粒径100nm左右的细小颗粒存在.
关键词:
碳/碳化硅
,
刹车材料
,
显微结构
武恒
,
范尚武
,
袁晓雯
,
成来飞
,
邓娟丽
新型炭材料
doi:10.1016/S1872-5805(13)60093-1
黄麻纤维经预氧化和炭化后制备出低成本炭纤维。采用差示扫描量热仪( DSC)研究黄麻纤维在空气和氩气中的热行为。采用傅立叶变换红外光谱仪( FTIR)、元素分析仪、X射线衍射仪( XRD)研究预氧化过程中黄麻纤维的化学结构和晶体结构,采用扫描电子显微镜( SEM)研究黄麻纤维的形貌变化。最佳的预氧化温度范围为250~340℃。在250℃黄麻纤维发生显著的氧化反应, C=O 官能团强度也达到最大值。同时,纤维素晶态结构消失并出现一新的环化结构。随着温度由250℃升高到340℃, C=O 官能团强度逐渐减弱而环化结构逐步发展。黄麻纤维基碳纤维(JBCFs)的拉伸强度与环化结构的特征峰值成正比,与 C=O 官能团强度无关。黄麻纤维基碳纤维(JBCFs)的最大拉伸强度达到(200.4±41.0) MPa。
关键词:
黄麻
,
炭纤维
,
预氧化
姜娟
,
李开元
,
范尚武
,
王晓芳
材料导报
以三维针刺碳毡作为预制体,先采用树脂单向加压浸渍-热解工艺制备出C/C多孔体,再通过反应熔体浸渗法获得C/SiC复合材料.重点研究了C/C多孔体的高温热处理对C/SiC复合材料结构和力学性能的影响.结果表明,C/C多孔体的高温热处理不会改变C/SiC复合材料的相组成,但可使复合材料中的SiC含量提高,C含量降低；高温热处理有利于熔融Si浸渗,使复合材料致密度增大,孔隙率降低,从而使其弯曲断裂强度提高约28％；高温热处理还可使纤维-基体界面结合强度降低,改善复合材料的断裂韧性.
关键词:
C/C多孔体
,
高温热处理
,
C/SiC复合材料
,
显微结构
,
力学性能
范尚武
,
徐永东
,
张立同
,
成来飞
,
楼建军
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2006.00927
通过化学气相渗透法(CVI)结合反应熔体浸渗法(RMI)制备了低成本、高性能的C/SiC飞机摩擦材料, 并模拟飞机正常着陆条件进行了摩擦磨损实验. 实验结果表明: C/SiC是比C/C更优的飞机摩擦材料, 具有动、静摩擦系数高(分别为0.34、0.41), 湿态几乎无衰减(约2.9%), 磨损小(约1.9μm/次), 摩擦性能稳定等特点. 并采用金相显微镜、扫描电镜等对C/SiC摩擦材料的摩擦面以及磨屑形貌进行了观察, 并对其磨损机理进行了探索. 结果表明, 磨损机理以磨粒磨损为主, 同时由于垂直于摩擦面的纤维束增强了其层间抗剪切能力, 从而提高了其抗磨损性能.
关键词:
C/SiC
,
friction materials
,
tribological properties
