不同制动速度下炭布叠层炭/炭复合材料的摩擦磨损行为及机理

摘要

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.