稀土镧催化热解二甲苯制备炭/炭复合材料的导热与摩擦性能
发布时间：2021-11-27 20:56
采用薄膜沸腾CVI以LaCl3催化热解二甲苯、浸渍树脂及高温处理后获得密度为1. 72～1. 73 g/cm3的炭/炭（C/C）复合材料,应用激光热导仪、摩擦试验机及扫描电镜等研究了催化剂含量对材料导热和摩擦性能的影响。结果表明,催化剂含量由0增加至15 wt%时,材料的热导率先升高后降低,摩擦系数及磨损率的变化与之相反。含量6 wt%下材料的导热性能较高,垂直与平行摩擦面方向的热导率最大分别为40. 3和86. 1 W/（m·K）,较含量为0时提高约58. 5%和75. 6%;制动过程中,摩擦面易于形成纳米丝状碳增强的光滑摩擦膜,是该含量下材料摩擦系数和磨损较低、制动稳定性高的重要原因。
【文章来源】：新型炭材料. 2020,35(01)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
不同LaCl3含量下材料的热扩散率和比热容:(a)垂直方向，(b)平行方向
图3为不同催化剂含量下材料的平均摩擦系数和磨损率。随着催化剂含量的升高，材料的摩擦系数与磨损率先减小后增大，含量为6 wt%时数值较低，平均摩擦系数约为0.38，单个摩擦盘制动1次的质量与线磨损分别为2.5 mg和1.0μm。催化剂含量增至15 wt%时，材料的平均摩擦系数和磨损率升高，其摩擦系数、质量与线磨损率分别为0.41、6.5 mg/(side time)和1.7μm/(side time)。不同催化剂含量下材料典型的摩擦曲线见图4。可以看出，含量0和15 wt%下摩擦曲线的稳定性差，制动初期摩擦系数出现较低值，这可能与材料内部的结构缺陷高，摩擦面吸附的氧及水蒸气多而产生润滑作用有关[3-6]。催化剂含量3 wt%～10 wt%下材料的制动摩擦曲线相对较稳定。图4 不同LaCl3含量下材料的制动摩擦曲线
图5 不同LaCl3含量下材料磨屑的SEM形貌:(a)0,(b,c)6 wt%,(d)15 wt%催化剂含量为3 wt%～10 wt%时，由线磨损计算的质量磨损略高于测量值，而含量0和15 wt%下计算值与测量值接近(图3b)，意味着后两种含量下材料在制动过程中产生的氧化略高于前者，此与材料摩擦面温度高(图7)及高的结构缺陷容易吸附更多的氧和水蒸气有关[3-6]。由图6c可以看出，未被摩擦膜覆盖的纤维表面围绕一层白色相。EDS分析该相包含C、La和P元素(图6d)，其中La主要以LaC2形式赋存[14,15],P可能为浸渍树脂时固化剂磷酸与稀土反应的残留物。摩擦面上未观察到明显的磨损痕迹，说明稀土颗粒未产生磨粒磨损，原因在于LaC2呈现与PyC相似的片状结构，层片间易滑移而形成摩擦膜。
【参考文献】：
期刊论文
[1]稀土镧催化热解二甲苯制备C/C复合材料及其微观结构与力学性能[J]. 郑金煌,邓海亮,殷忠义,姚冬梅,苏红,崔红,张晓虎,王坤杰. 新型炭材料. 2016(05)
[2]纳米炭纤维改性对C/C复合材料摩擦磨损的影响[J]. 卢雪峰,肖鹏. 新型炭材料. 2016(01)
[3]薄膜沸腾CVI双热源加热法制备C/C复合材料及其致密化特性[J]. 邓海亮,李克智,李贺军,杨宗伦,曹伟锋,卢锦花. 新型炭材料. 2013(06)
[4]稀土氧化物催化碳纳米管的形成(英文)[J]. 宋金玲,赵江红,郑剑锋,朱珍平. 新型炭材料. 2013(03)
[5]航空刹车用炭/炭复合材料坯体结构研究进展[J]. 陈腾飞,龚伟平,黄伯云,刘根山. 矿冶工程. 2005(06)
[6]C/C复合材料特性对其摩擦磨损性能的影响[J]. 李新春,易茂中,冯一雷,葛毅成,黄启忠. 新型炭材料. 2005(02)
[7]最终热处理对炭/炭复合材料摩擦磨损性能的影响[J]. 于澍,李溪滨,刘根山,浦继强,浦保健,熊翔. 航空材料学报. 2004(01)
本文编号：3523032
【文章来源】：新型炭材料. 2020,35(01)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
不同LaCl3含量下材料的热扩散率和比热容:(a)垂直方向，(b)平行方向
图3为不同催化剂含量下材料的平均摩擦系数和磨损率。随着催化剂含量的升高，材料的摩擦系数与磨损率先减小后增大，含量为6 wt%时数值较低，平均摩擦系数约为0.38，单个摩擦盘制动1次的质量与线磨损分别为2.5 mg和1.0μm。催化剂含量增至15 wt%时，材料的平均摩擦系数和磨损率升高，其摩擦系数、质量与线磨损率分别为0.41、6.5 mg/(side time)和1.7μm/(side time)。不同催化剂含量下材料典型的摩擦曲线见图4。可以看出，含量0和15 wt%下摩擦曲线的稳定性差，制动初期摩擦系数出现较低值，这可能与材料内部的结构缺陷高，摩擦面吸附的氧及水蒸气多而产生润滑作用有关[3-6]。催化剂含量3 wt%～10 wt%下材料的制动摩擦曲线相对较稳定。图4 不同LaCl3含量下材料的制动摩擦曲线
图5 不同LaCl3含量下材料磨屑的SEM形貌:(a)0,(b,c)6 wt%,(d)15 wt%催化剂含量为3 wt%～10 wt%时，由线磨损计算的质量磨损略高于测量值，而含量0和15 wt%下计算值与测量值接近(图3b)，意味着后两种含量下材料在制动过程中产生的氧化略高于前者，此与材料摩擦面温度高(图7)及高的结构缺陷容易吸附更多的氧和水蒸气有关[3-6]。由图6c可以看出，未被摩擦膜覆盖的纤维表面围绕一层白色相。EDS分析该相包含C、La和P元素(图6d)，其中La主要以LaC2形式赋存[14,15],P可能为浸渍树脂时固化剂磷酸与稀土反应的残留物。摩擦面上未观察到明显的磨损痕迹，说明稀土颗粒未产生磨粒磨损，原因在于LaC2呈现与PyC相似的片状结构，层片间易滑移而形成摩擦膜。
【参考文献】：
期刊论文
[1]稀土镧催化热解二甲苯制备C/C复合材料及其微观结构与力学性能[J]. 郑金煌,邓海亮,殷忠义,姚冬梅,苏红,崔红,张晓虎,王坤杰. 新型炭材料. 2016(05)
[2]纳米炭纤维改性对C/C复合材料摩擦磨损的影响[J]. 卢雪峰,肖鹏. 新型炭材料. 2016(01)
[3]薄膜沸腾CVI双热源加热法制备C/C复合材料及其致密化特性[J]. 邓海亮,李克智,李贺军,杨宗伦,曹伟锋,卢锦花. 新型炭材料. 2013(06)
[4]稀土氧化物催化碳纳米管的形成(英文)[J]. 宋金玲,赵江红,郑剑锋,朱珍平. 新型炭材料. 2013(03)
[5]航空刹车用炭/炭复合材料坯体结构研究进展[J]. 陈腾飞,龚伟平,黄伯云,刘根山. 矿冶工程. 2005(06)
[6]C/C复合材料特性对其摩擦磨损性能的影响[J]. 李新春,易茂中,冯一雷,葛毅成,黄启忠. 新型炭材料. 2005(02)
[7]最终热处理对炭/炭复合材料摩擦磨损性能的影响[J]. 于澍,李溪滨,刘根山,浦继强,浦保健,熊翔. 航空材料学报. 2004(01)
本文编号：3523032
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