徐惠娟
,
熊翔
,
张红波
,
彭剑昕
中国有色金属学报
在MM-1000摩擦试验机上,对一种针刺毡结构的炭/炭(C/C)复合材料在不同热处理温度下的摩擦磨损性能进行了测试,并对摩擦表面进行了光学形貌观察;采用X射线衍射技术测试了其在不同热处理温度下的石墨化度,并对石墨化度与材料的摩擦性能之间的关系进行了探讨.结果表明:随着热处理温度升高,针刺毡结构的炭/炭复合材料的石墨化度提高,摩擦磨损性能也相应发生变化,即摩擦因数开始随热处理温度升高而增大,到2 300 ℃时出现峰值,线性磨损和质量磨损则在2200 ℃时出现峰值,氧化磨损则随热处理温度升高而下降.石墨化度对材料的摩擦磨损性能有一定影响,合理控制石墨化度可以得到理想性能的材料,对本研究所用的C/C复合材料其最佳的热处理温度为2 300 ℃.
关键词:
炭/炭复合材料
,
热处理
,
摩擦磨损性能
,
石墨化度
熊翔
,
黄伯云
,
徐惠娟
,
吉冬英
,
彭剑昕
中国有色金属学报
用模拟刹车制动的方法探讨了一种炭纤维布叠层炭/炭复合材料在不同制动速度下的摩擦磨损行为, 并用扫描电子显微镜对摩擦表面进行了观察和分析. 研究结果表明: 在5m/s的制动速度下, 该种材料表现出低的摩擦因数, 但随制动速度升高至20m/s时, 摩擦因数迅速升高至最大值0.40; 当制动速度增大到28m/s或30 m/s时, 摩擦因数仅略降低至0.35, 该材料表现出优良的高速高能摩擦性能. 另一方面, 制动速度升高至2 0m/s时, 即摩擦因数最大时, 磨损才变得明显, 而且随制动速度的继续升高, 磨损呈直线增大. 表面显微组织观察表明, 在较低制动速度下, 在摩擦表面产生了薄膜, 对应摩擦因数较低, 磨损小; 在20～25m/s制动速度下, 摩擦表面形成较厚的表面膜层, 对应摩擦因数高, 磨损大; 在28～30m/s制动速度下, 剧烈的摩擦剪切和氧化作用使摩擦表面严重破坏, 表面基质炭氧化严重, 纤维则被拉断或拔出.
关键词:
炭/炭复合材料
,
炭布叠层
,
制动速度
,
摩擦磨损
徐惠娟
,
易茂中
,
熊翔
,
黄伯云
,
梁月明
,
郭瑞
中国有色金属学报
以炭纤维针刺整体毡为预制体,经化学气相渗透和树脂浸渍增密方式得到C/C复合材料.采用有限元分析软件,模拟飞机在正常着陆条件下,刹车盘在制动过程中的热应力分布,并研究热应力对C/C复合材料磨损表面形貌的影响.结果表明:热应力是由于摩擦热的不均匀分布引起的.在摩擦表面外径处温度较高,产生的热应力较大,最大值约为3.15 MPa;而在靠近内径处温度较低,热应力较小,约为1.78 MPa.内、外径处热应力的差异导致磨损表面具有两种不同的组织形貌;靠近外径处的磨损表面比较粗糙,摩擦膜不完整,颜色暗淡,为"暗带"的组织形貌,摩擦性能较差;而靠近内径处的磨损表面光滑,摩擦膜连续稳定,颜色明亮,为"亮带"的组织形貌,摩擦性能较好.
关键词:
C/C复合材料
,
有限元
,
热应力
,
磨损表面
郝红卫
,
李麦海
,
徐惠娟
,
武旭鹏
,
王礼营
,
杜录国
中国材料进展
doi:10.3969/j.issn.1674-3962.2007.03.007
运用英国声纳公司生产的SONTEST MASTERSCAN340数字型探伤仪和2.5 MHz的0°～80°可变角探头,对自行设计制作的8 mm厚TA1材质的人工伤试板(通孔型试板、平底槽型试板)和自然伤试板(自然分层型试板)进行了板波探伤的实验研究.研究结果表明,对8 mm厚钛板采用板波法探伤是可行的,也是可靠的,且具有探伤工作量小,探伤效率高的优点,值得推广.该方法已在8 mm厚ASME SB265 Gr17钛板(约10t)的探伤检验中得到了应用,并得到了用户的认可.同时该试验的成功也表明目前使用的超声波探伤教材中的"小于6 mm厚的金属板材可采用板波法探伤"的提法值得商榷.
关键词:
超声波
,
探伤
,
板波
,
钛板
,
薄板
徐惠娟
,
易茂中
,
熊翔
,
黄伯云
,
雷宝灵
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2009.00133
利用有限元热分析软件仿真了三种不同基体炭结构的炭/炭复合材料在制动过程中瞬态温度场，并通过模拟制动试验进行了验证，对比仿真计算结果与实验测试结果表明：三种样品的温度场仿真结果与实验结果基本吻合，在轴向方向存在明显的温度梯度，具有树脂炭基体的样品的温度场变化与具有粗糙层热解炭基体的样品类似，但树脂炭基体的样品的最高温度及温度梯度大于粗糙层热解炭基体的样品，而光滑层热解炭基体的样品在刹车过程中的最高温度均低于粗糙层热解炭和树脂炭基体的样品，达到最高温度的速度远远落后于前两种样品，且其温度梯度最小.炭/炭复合材料在制动过程中的瞬态温度场分布与材料的摩擦磨损性能及热传导性能密切相关，制动功率大会导致材料的摩擦表面温升高，达到最高温度的时间缩短；材料的导热性能好会导致热量的传递速度加快，使温度梯度减小.
关键词:
炭/炭复合材料
,
matrix carbon
,
temperature field
,
braking
熊翔
,
黄伯云
,
徐惠娟
,
吉冬英
,
彭剑昕
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2003.03.009
用模拟刹车制动的摩擦试验机,研究探讨了一种针刺毡结构C/C复合材料在不同制动压力和制动速度下的摩擦磨损性能,并用扫描电子显微镜对摩擦表面进行了观察和分析.摩擦磨损机理由磨屑经挤压、剪切堆积在表面形成的磨屑层所决定.在5 m/s制动速度或静态条件下,表面温度低(<150～200 ℃)吸附水气未脱附,其润滑作用导致了较低的摩擦系数值;当制动速度达到10 m/s,摩擦使表面温度升高,达到了吸附水气脱附温度,引起摩擦系数急剧升高,达到了最大;此后,随制动速度及表面温度的继续升高,磨屑层间剪切强度降低,导致摩擦系数随之下降.在较高制动速度下,该种材料仍能保持较高的摩擦系数,显示出优良的高温高能摩擦性能.
关键词:
C/C复合材料
,
针刺毡
,
制动速度
,
摩擦磨损
雷宝灵
,
易茂中
,
徐惠娟
,
冉丽萍
,
葛毅成
,
彭可
复合材料学报
采用透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱(RMS)、扫描电子显微镜(SEM)等手段,研究了C/C复合材料在刹车过程中摩擦表面层微观结构变化,建立了微结构模型;利用有限元分析方法仿真了具有微凸体的试样在摩擦过程中的温度分布.研究表明:摩擦表面除了形成一层数微米厚的摩擦层外,还在摩擦层上不均匀地覆盖一层摩擦膜;TEM及选区电子衍射图(SAED)结果显示摩擦膜大部分区域为中等织构,随着到外表面距离的减小,织构度逐渐升高,且在摩擦膜的最表面发现高石墨化度的区域;RMS同样证实摩擦表面存在局部高石墨化度区域,摩擦过程中粗糙表面微凸体的最高温度远大于摩擦平面,是导致摩擦表面应力石墨化的主要因素之一.
关键词:
C/C复合材料
,
制动摩擦
,
微结构
,
有限元分析
,
应力石墨化
徐惠娟
,
易茂中
,
熊翔
,
黄伯云
,
雷宝灵
无机材料学报
利用有限元热分析软件仿真了三种不同基体炭结构的炭/炭复合材料在制动过程中瞬态温度场,并通过模拟制动试验进行了验证,对比仿真计算结果与实验测试结果表明:三种样品的温度场仿真结果与实验结果基本吻合,在轴向方向存在明显的温度梯度,具有树脂炭基体的样品的温度场变化与具有粗糙层热解炭基体的样品类似,但树脂炭基体的样品的最高温度及温度梯度大于粗糙层热解炭基体的样品,而光滑层热解炭基体的样品在刹车过程中的最高温度均低于粗糙层热解炭和树脂炭基体的样品,达到最高温度的速度远远落后于前两种样品,且其温度梯度最小.炭/炭复合材料在制动过程中的瞬态温度场分布与材料的摩擦磨损性能及热传导性能密切相关,制动功率大会导致材料的摩擦表面温升高,达到最高温度的时间缩短;材料的导热性能好会导致热量的传递速度加快,使温度梯度减小.
关键词:
炭/炭复合材料
,
基体炭
,
温度场
,
制动
雷宝灵
,
易茂中
,
徐惠娟
中国有色金属学报
利用有限元热分析软件ANSYS建立炭/炭复合材料制动过程三维有限元模型,确定相关热载荷计算方法和关键参数,仿真制动过程瞬态温度场.计算结果表明:在试环轴向存在明显温度梯度,而径向温度梯度微小,摩擦表面在t=12.7 s时达到最高温度662 ℃,且最高温度出现在靠近试环外径处,与实验结果基本相符,证实了仿真计算结果的正确性.
关键词:
炭/炭复合材料
,
温度场
,
有限元
,
制动
雷宝灵
,
易茂中
,
徐惠娟
复合材料学报
针对C/C复合材料飞机(B757)刹车盘制动过程中温度测量过程复杂和温度场难于表征的问题,采用有限元方法结合惯性台实验对其温度场进行了分析研究.根据刹车盘制动原理和传热原理,确定了温度场有限元分析中的载荷、边界条件和加载过程.通过仿真后处理形象地描述了制动过程中刹车盘温度场的变化,直观地表现了温度场分布状态.结果表明:在正常着陆的能量条件下中间静盘处测温点在46 s时达到最高温度659℃;承压盘和压紧盘的测温点则在48.5 s时达到最高温度,整个过程各点温度先升高后降低,中间静盘的热负荷最大,温升最快,承压盘次之,压紧盘最小.对比实验测量与仿真结果,两者吻合较好,证实温度场的有效性.
关键词:
C/C复合材料
,
刹车盘
,
温度场
,
测温
,
有限元
