c织碳纤维环氧复合材料的磨损特性研究.pdfVIP

V01．27 第27卷第3期 兵器材料科学与工程 No．3 2004年 5月 0RDNANCEMATERIALSCIENCEANDENCINEERINC Mav．2004 三维编织碳纤维／环氧复合材料的磨损特性研究睾 王玉果1．王玉林2 (1．天津大学机械学院，天津300072；2天津大学材料学院，天津300072) 摘要：采用RnI工艺制各了三维编织碳纤维增强环氧树脂(记为C，o／EP)复合材料，对其摩擦磨损动力学进行了 研究，讨论了载荷及滑动速度等因素对复合材料摩擦磨损性能的影响及磨损机理。结果表明，复合材料的摩擦因数和 磨损率随着载荷的增加单调降低。滑动速度对复合材料的摩擦因数影响较小．但对磨损率影响较大。滑动速度较高 时，磨损率较低。低速低载时复合材料的磨损机制主要为疲劳和粘着磨损，反之以粘着为主。 关键词：三维编织；碳纤维；复合材料；磨损特性 中围分类号：TB332 文献标识码：A 文章编号：1004—2“x(2004)03—0009—04 三维编织复合材料是近年来发展起来的一种 上进行，采用环一块接触方式，示意图见图1。试样 新型高性能复合材料，它克服了传统层合板板间易 分层的缺点，具有高比强度、高比模量和优良的耐 理后硬度40一45HRc，圆环直径为40mm，表面经 冲击、耐烧蚀、耐磨等特性，在航空航天、军工领域 精磨而成。磨损试验前用丙酮擦洗试样和对磨环， 乃至机械、化工、交通、医疗等许多工业部门得到广 泛应用“。3】。碳纤维质量轻、强度高、模量高、耐高 O．42m／s和0．84m／s。试验过程中试样固定不动， 温、耐腐蚀，而且摩擦因数小，具有自润滑性，是三 钢环旋转。 维编织复合材料最常用的增强材料。目前关于长碳 纤维增强聚合物基复合材料的摩擦特性研究较多， 而关于三维编织复合材料摩擦磨损性能的研究报 道较少“。l。笔者采用RTM工艺制备了三维编织碳 纤维增强环氧树脂复合材料，研究了c，o／EP复合 材料的摩擦磨损动力学及载荷、滑动速度等外在因素 加载弹簧 对复合材料磨损特性的影响，并探讨了其磨损机理。 图】MM一200型磨损试验机示意图 1 实验材料和方法 摩擦因数通过记录摩擦力矩，由公式弘=r／ 1．1实验材料 (PR)计算而得。其中r为摩擦力矩，P为载荷，R 基体：E一51(618)环氧树脂+酸酐固化剂。为对磨环半径。通过测量磨痕宽度并计算得到磨损 EsEM 增强材料：PAN基碳纤维，吉林炭素厂提供 率。磨损试样的表面经喷金处理后用xL30 (矿=2 扫描电子显微镜观察。 800MPa，E=200GPa，p=1．769／cm，d=6～ 8¨m)。三维编织体由天津工业大学加工而成。 2 实验结果及讨论 1．2 复合材料制备 2．1 C，o／EP复合材料的磨损动力学 C，n／EP复合材料的制备采用RTM工艺，纤维 体积分数为43％。 图2为c，o／EP复合材料的磨损动力学曲线，试 1．3摩擦磨损试验 验条件150N，0．42m／s。由图可以看出，复合材料的磨 合期长达30—4