炭-炭復合材料的制動摩擦磨損特性及其溫度場研究.pdf

1、炭/炭復合材料(C/C)作為新型的航空剎車材料，摩擦磨損特性是其關鍵指標。本文研究了不同結構基體炭、工況對炭/炭復合材料制動過程的溫度場及摩擦磨損特性的影響。分別采用金相、掃描電鏡、X射線衍射、喇曼光譜等手段對不同試驗條件下的摩擦表面、磨屑的形貌與結構進行了檢測，探討了炭/炭復合材料的摩擦磨損機理。 本文的主要研究內容和結論如下： (1)針對制動過程表面溫度測量困難的問題，在表面測溫方法上提出創(chuàng)新，能有效地測得制動過程中

2、摩擦表面溫度隨時間變化，對于研究溫度場和解釋摩擦磨損機理有重要意義。 (2)研究了剎車速度與壓力對具有不同結構基體炭的炭/炭復合材料摩擦磨損特性的影響。結果表明：具有粗糙層結構基體炭的炭/炭復合材料的摩擦系數在中低速條件下達到峰值，且隨著剎車壓力增大而減??；樹脂炭結構樣件摩擦系數在中低速條件下達到峰值，但隨壓力增加有上升趨勢，且在高壓下磨損劇增；光滑層結構樣件的摩擦系數低、磨損小，隨速度、壓力變化不大。 (3)采用有限元

3、分析軟件仿真計算得到了三種不同基體炭結構的炭/炭復合材料在制動過程中的溫度場隨時間變化分布圖，并實驗驗證。結果表明：實驗室小樣摩擦試環(huán)軸向存在明顯的溫度梯度，而在徑向溫度梯度較小，最高溫度出現在靠近試環(huán)外徑處；1:1大樣的中間靜盤的溫升最大，A320飛機剎車副的最高溫度及溫度梯度均高于B757飛機剎車副。 (4)具有粗糙層結構的炭/炭復合材料在各相應的取向上的導熱系數最大，摩擦表面熱量向基體內部傳遞的速度最快，溫度梯度較小；樹脂