论文题目: 动密封用C/C复合材料性能的研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 材料学
作者: 张路生
导师: 易茂中
关键词: 复合材料,滑动摩擦磨损,密封,腐蚀
文献来源: 中南大学
发表年度: 2005
论文摘要: C/C复合材料具有低密度、高强度、耐高温、优良的导热性、合适的摩擦系数和小的体积磨损,良好可加工性和可设计性等一系列优异性能,作为飞机刹车材料的研究在国内外均取得了较大的进展,目前用于航空发动机等密封装置的材料开发是其应用的一个重要方面。由于石墨材料的强度低,开孔率大,必须浸渍沥青、树脂或低熔点金属才能使用,虽然目前还有一定的应用市场,但是随着液压技术和动力机械的飞速发展,对密封材料的要求越来越高,特别在一些高速、高温、强腐蚀环境,石墨已日渐难以适应要求,而具有优异性能的C/C复合材料正是在这些苛刻工况下工作的首选密封材料。目前对C/C复合材料的研究主要集中在飞机刹车方面,作为旋转轴间密封材料的研究报道很少,而密封过程和刹车过程差别很大,对材料性能的要求也就相差很远,因此作者采用化学气相渗透(CVI)、树脂浸渍/炭化和CVI+树脂浸渍/炭化三种增密工艺制备了几种性能不同的C/C复合材料,并初步探讨了C/C复合材料用于动密封时的滑动摩擦磨损性能、密封性能和腐蚀性能。 研究了材料特性(增密工艺、材料密度、材料硬度和基体炭结构)和实验条件(载荷和时间)对C/C复合材料滑动摩擦磨损行为的影响,结果表明:采用CVI+树脂浸渍/炭化混合增密工艺制备的C/C复合材料具有优异的滑动摩擦磨损性能;高密度试样摩擦系数低而稳定,体积磨损量较小;硬度升高,体积磨损量减小;具有RL/SL热解炭+树脂炭混合基体结构的C/C复合材料的摩擦系数低而稳定,体积磨损量小;随载荷的增加,摩擦系数略有降低,体积磨损量增大;随时间延长,摩擦系数逐渐趋于稳定,磨损量不断增加。与STM900石墨相比,C/C复合材料的摩擦系数和体积磨损量均较低。SEM观察表明:摩擦系数低而稳定的试样其摩擦表面存在较光滑完整的磨屑膜;摩擦性能差的试样其摩擦表面上磨屑膜不完整,存在磨屑堆叠,基体炭与纤维分离,纤维翘曲的现象。 室温静压渗漏试验与运转试验结果表明:采用树脂浸渍/固化处理的C/C复合材料可实现静压零泄漏;采用CVI处理试样的泄漏量
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
1．1 研究背景
1．1．1 C／C复合材料的发展历程及应用状况
1．1．2 机械动密封的发展概况
1．2 C／C复合材料的制备工艺
1．2．1 化学气相渗透(CVI)工艺
1．2．2 液相浸渍／炭化工艺
1．2．3 化学液／气相渗透(CLVI)工艺
1．3 机械动密封
1．3．1 机械动密封的分类
1．3．2 机械动密封的机理
1．3．3 机械动密封材料
1．3．4 机械动密封的主要性能指标
1．3．5 影响摩擦副动密封性能的因素
1．4 本论文的研究背景和主要内容
第二章 实验过程与性能检测
2．1 材料制备
2．2 检测方法
2．2．1 密度的测定
2．2．2 基体炭结构观测
2．2．3 X射线衍射分析
2．2．4 硬度测试
2．2．5 扫描电镜分析
2．2．6 力学性能测试
2．2．7 摩擦磨损测试
2．2．8 密封试验
2．3 材料性能测试结果
2．3．1 材料的密度、石墨化度和基体炭结构
2．3．2 硬度
2．3．3 力学性能
2．4 本章小结
第三章 动密封用C／C复合材料的滑动摩擦磨损性能
3．1 引言
3．2 材料特性对滑动摩擦磨损性能的影响
3．2．1 增密工艺对滑动摩擦磨损性能的影响
3．2．2 材料密度对滑动摩擦磨损性能的影响
3．2．3 材料硬度对滑动摩擦磨损性能的影响
3．2．4 基体炭结构对滑动摩擦磨损性能的影响
3．3 试验条件对滑动摩擦磨损性能的影响
3．3．1 载荷对滑动摩擦磨损性能的影响
3．3．2 时间对滑动摩擦磨损性能的影响
3．4 STM900石墨的滑动摩擦磨损性能
3．5 摩擦磨损机理
3．6 本章小结
第四章 动密封用C/C复合材料的密封性能
4．1 引言
4．2 试验仪器和方法
4．3 密封性能
4．3．1 静压渗漏试验结果
4．3．2 5h运转试验结果
4．3．3 5h运转试验后摩擦副的状态
4．3．4 5h运转试验后接触面的摩擦形貌
4．4 本章小结
第五章 动密封用C/C复合材料的腐蚀性能
5．1 引言
5．2 实验方法
5．2．1 材料的准备
5．2．2 腐蚀性能测试
5．3 腐蚀性能
5．3．1 两种C/C复合材料在各种腐蚀介质中的腐蚀行为
5．3．2 试样腐蚀前的形貌观察
5．3．3 试样腐蚀后的形貌观察
5．4 本章小结
第六章 主要结论
参考文献
致谢
附录 攻读硕士学位期间发表的文章
发布时间: 2006-03-28
参考文献
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