2.5维碳纤维/酚醛树脂摩擦材料的制备及其性能研究

发布时间：2023-02-19 14:27

　　碳纤维酚醛树脂基摩擦材料即C/F摩擦材料是一种以碳纤维为增强体,以酚醛树脂粘结剂、增磨剂、减磨剂、填料和其他摩擦性能调节剂的混合料为基体的新型摩擦材料,因其优异的性能而广泛应用于航空、汽车、轨道交通、军事等领域,并日益成为高性能摩擦材料研发的热点。C/F摩擦材料制备过程包括：纤维预制体设计、组分配方选取、复合固化工艺优化。其中碳纤维预制体的设计不仅影响着纤维增强效果的发挥,而且对制备工艺、材料性能都产生重要影响。目前,C/F摩擦材料多采用短切纤维或二维碳布作为增强体,其制品存在机械强度低、易分层破坏的严重缺陷,同时其氧化性能、摩擦磨损性能等均具有较大的提升空间。本课题将2.5D机织技术应用于C/F摩擦材料预制体的制备,以期克服传统C/F摩擦材料的结构缺陷并实现性能提升。本研究采用单元体模拟和近似计算的方法,得出2.5D预制体的纤维含量Z总关于纬密Pw、经密Pj的函数关系,设计和制备了碳纤维体积分数分别为30%、40%、50%的深交联结构(S-1、S-2、S-3)和浅交弯联结构(Q-1、Q-2、Q-3)的碳纤维机织预制体,研究了6种2.5D预制体的孔径分布；然后采用优选复合成型工艺制备了...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 碳纤维增强酚醛树脂基摩擦材料
        1.1.1 碳纤维增强酚醛树脂基摩擦材料的简介
        1.1.2 C/F摩擦材料的发展现状
        1.1.3 C/F摩擦材料的制备方法
    1.2 C/F摩擦材料的预制体
        1.2.1 短切纤维预制体
        1.2.2 二维碳布预制体
        1.2.3 2.5维碳布预制体
    1.3 本课题的目的、意义及内容
        1.3.1 研究目的及意义
        1.3.2 本课题的创新点
        1.3.3 研究内容
第二章 C/F摩擦材料的制备与测试
    2.1 2.5D碳纤维机织预制体的制备
        2.1.1 2.5D碳纤维机织预制体的结构设计
        2.1.2 2.5D预制体纤维体积分数计算
        2.1.3 2.5D预制体的制备
    2.2 2.5D预制体孔径测试
        2.2.1 实验仪器与方法
        2.2.2 预制体结构对其孔径分布的影响
        2.2.3 纤维体积分数对预制体孔径分布的影响
    2.3 C/F摩擦材料的制备
        2.3.1 实验原料与设备
        2.3.2 基体配方设计
        2.3.3 基体胶液制备
        2.3.4 C/F摩擦材料的复合成型工艺
    2.4 C/F摩擦材料的密度和孔隙率测试
        2.4.1 实验仪器与测试方法
        2.4.2 碳纤维增强体结构对C/F摩擦材料的密度和孔隙率的影响
        2.4.3 碳纤维含量对C/F摩擦材料的密度、孔隙率的影响
    2.5 本章小结
第三章 C/F摩擦材料的力学性能研究
    3.1 C/F摩擦材料的弯曲性能测试
        3.1.1 测试方法
        3.1.2 不同增强纤维存在形式对C/F摩擦材料弯曲性能的影响
        3.1.3 碳纤维含量对C/F摩擦材料弯曲性能的影响
        3.1.4 C/F摩擦材料弯曲破坏机理
    3.2 C/F摩擦材料的剪切性能测试
        3.2.1 测试方法
        3.2.2 不同纤维增强体对C/F摩擦材料剪切性能的影响
        3.2.3 碳纤维含量对C/F摩擦材料剪切性能的影响
        3.2.4 C/F摩擦材料剪切破环机理
    3.3 本章小结
第四章 C/F摩擦材料的氧化性能研究
    4.1 C/F摩擦材料的非等温氧化性能测试
        4.1.1 实验方法
        4.1.2 C/F摩擦材料的TG分析
    4.2 C/F摩擦材料的等温氧化性能测试
        4.2.1 实验方法
        4.2.2 不同纤维增强体对C/F摩擦材料氧化性能的影响
        4.2.3 碳纤维含量对C/F摩擦材料氧化性能的影响
    4.3 C/F摩擦材料的氧化机理
    4.4 本章小结
第五章 C/F摩擦材料的摩擦磨损性能研究
    5.1 测试方法
    5.2 C/F摩擦材料的基本摩擦磨损性能
        5.2.1 不同纤维增强体对C/F摩擦材料摩擦磨损性能的影响
        5.2.2 碳纤维体积分数对C/F摩擦材料摩擦磨损性能的影响
    5.3 2.5D机织预制体C/F摩擦材料的摩擦磨损机理研究
        5.3.1 摩擦机理
        5.3.2 磨损机理
    5.4 本章小结
第六章 主要结论与展望
    6.1 主要结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文



本文编号：3746392