碳纤维纸基复合材料湿式摩擦磨损行为及机理研究

基本信息
批准号:51602067
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:张翔
学科分类:
依托单位:贵州省材料产业技术研究院
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:蒋团辉,黄斌,王毅,陈彬彬
关键词:
湿式摩擦磨损行为性能预测孔隙结构调控机理碳纤维纸基复合材料
结项摘要

It is the key to expand the application of the paper-based friction material by strengthening its adaptability to carry the extreme working conditions. Therefore, the carbon fiber paper-based composite is prepared by carbon fiber paper impregnated with modified thermosetting resins and filled with nano-particles as the friction modifier. The porosity and pore size would be controlled using the chemical mold micro-foaming technology, and the effect of interface characteristic and process condition on the pore structure would be studied. Influence of pore structure and component on wet tribological performance would be systematically analyzed, and the prediction model about the change law of wet friction and wear properties would be established by artificial neural network in order to prove the friction failure and wear mechanism. Meanwhile, three-dimensional numerical simulation method would be adopted to build the quantitative relationship between the temperature field, pressure distribution, friction torque and the parameters of pore structure, respectively. Finally, the tribological multi-factor coupling model would be built and the essence of the wet engagement process would be revealed.. The expected results would enrich and develop the wet tribological theory of the composites, and lay a solid theoretical basis for the application of the carbon fiber paper-base composite in the friction material field.

强化纸基摩擦材料在极端工况条件的适应能力,是扩大其应用的关键。因此,项目提出以全短切碳纤维纸为增强体,改性热固性树脂为基体,纳米粒子为调节剂制备新型碳纤维纸基复合材料。采用化学模压微发泡技术调控复合材料的孔隙率和孔径大小,研究界面特性和工艺条件对孔隙结构的影响。系统研究孔隙结构和组份对材料湿式摩擦学性能的影响规律,采用人工神经网络技术建立该类材料湿式摩擦磨损性能变化规律的预测模型,探明湿式摩擦失效机制和磨损机理。采用三维数值模拟方法确立温度场、压力场和摩擦力矩与孔隙结构参数的定量化关系,进而构建湿式接合过程的摩擦学特性多因素耦合模型,揭示湿式接合过程的本质。. 预期成果将丰富和发展复合材料湿式摩擦学理论,为碳纤维纸基复合材料在摩擦材料领域的应用奠定坚实的理论基础。

项目摘要

纸基摩擦材料是一种具有多孔结构的纤维增强树脂基复合材料,其主要应用于车辆湿式传动和制动系统中,对传扭稳定性及制动安全性具有决定性作用。本项目通过优化碳纤维纸基复合材料制备工艺,采用高性能纤维、微米氧化镧、纳米氧化铝提升碳纤维纸基复合材料的性能。采用一次成型工艺制备了陶瓷纤维及玄武岩矿物纤维增强纸基摩擦材料,探讨了陶瓷纤维及玄武岩纤维含量对纸基摩擦材料表面形貌、摩擦磨损性能、耐热性能、力学性能的影响规律。采用双层成型工艺制备了微米氧化镧及纳米氧化铝改性纸基摩擦材料,研究了氧化镧及纳米氧化铝含量对纸基摩擦材料摩擦磨损性能的影响,探讨了磨损机理。为得到具有优良摩擦磨损性能、高耐热性和力学强度的纸基摩擦材料提供了理论依据。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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