碳纖維/碳基濕式摩擦材料的摩擦學(xué)性能

李 輝， 杜建華， 王浩旭， 蔣守林

(1. 陸軍裝甲兵學(xué)院科研學(xué)術(shù)處， 北京 100072； 2. 杭州前進(jìn)齒輪箱集團(tuán)股份有限公司， 浙江 杭州 311203)

濕式摩擦材料是汽車傳動(dòng)、制動(dòng)的關(guān)鍵材料，廣泛應(yīng)用于各種公路車輛、工程機(jī)械以及坦克裝甲車輛傳動(dòng)系統(tǒng)[1-3]。目前，應(yīng)用較多的濕式摩擦材料有紙基摩擦材料[4]、樹脂基摩擦材料[5]和濕式銅基粉末冶金摩擦材料等[6]。但隨著傳動(dòng)系統(tǒng)能量密度的增大，上述材料容易出現(xiàn)磨損率過高、摩擦材料脫層、掉塊和黏著損傷等失效現(xiàn)象[6-8]。因此，提高濕式摩擦材料的摩擦磨損和耐熱性能已成為研究熱點(diǎn)[9]。如：宋曉東等[7]通過在紙基摩擦材料中添加短切碳纖維，使得其摩擦因數(shù)穩(wěn)定，耐熱系數(shù)顯著提高，最高可達(dá)9.5×104J2/(cm4·s)；張兆民等[10]采用濕法工藝制備碳布增強(qiáng)樹脂基摩擦材料，其耐熱系數(shù)達(dá)9.3×104J2/(cm4·s)；杜建華等[11]分別利用納米AlN和納米石墨制備增強(qiáng)銅基粉末冶金摩擦材料，發(fā)現(xiàn)其摩擦磨損性能更為穩(wěn)定，耐熱系數(shù)分別提高了18%和25%。然而，上述研究未能改變基體材料的本質(zhì)屬性，不能突破耐熱性能瓶頸，以致于無法滿足高能量密度傳動(dòng)系統(tǒng)的使用要求。

將碳基材料應(yīng)用于濕式摩擦工況，可很好地發(fā)揮其耐高溫、耐磨損的特性。如：張明瑜等[12]聯(lián)合運(yùn)用化學(xué)氣相滲透工藝(Chemical Vapor Infiltration, CVI)與樹脂浸漬碳化工藝制備了濕式C/C摩擦材料，其摩擦因數(shù)為0.07～0.13，耐熱性能良好；WANG等[13]采用化學(xué)氣相沉積工藝(Chemical Vapor Deposition,CVD)制備了C/C-SiC摩擦材料，其摩擦因數(shù)穩(wěn)定且體積磨損率幾乎為0。盡管濕式C/C與C/C-SiC摩擦材料的摩擦磨損和耐熱性能相當(dāng)優(yōu)異，但其制備工藝復(fù)雜，成本高，成型厚度大，限制了其在濕式離合器中的廣泛應(yīng)用。……