《FexSiy改性C/C-SiC摩擦材料的微觀結構設計與摩擦性能研究》是依託中南大學，由肖鵬擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：FexSiy改性C/C-SiC摩擦材料的微觀結構設計與摩擦性能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：肖鵬
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
C/C-SiC摩擦材料具有低密度、耐高溫、抗熔焊撕裂、高耐磨等優點，是新一代高性能制動材料。高能載金屬盤制動器的高速發展亟待大幅度提高C/C-SiC摩擦材料的動摩擦係數。根據粘著摩擦理論，本項目提出FexSiy增摩組元改性C/C-SiC摩擦材料以提高摩擦係數的研究思路，採用反應熔體浸滲法製備FexSiy改性C/C-SiC摩擦材料。通過研究Si-Fe在多孔C/C材料中的反應熔體浸滲行為，不同結構類型FexSiy的形成機制與控制方法，不同結構類型FexSiy對C/C-SiC摩擦材料熱物理性能、力學性能和摩擦磨損性能的影響規律，以及改性材料的摩擦磨損機制，以此基礎最佳化設計FexSiy改性C/C-SiC摩擦材料的微觀結構和界面結構，提高動摩擦係數和保持低磨損率，為製備高能載、高摩擦係數的FexSiy改性C/C-SiC摩擦材料奠定基礎。
結題摘要
本項目組開展三年來，已完成或超額完成了各項研究內容，研究了Si-Fe在多孔C/C材料中的反應熔體浸滲過程特徵，闡明了不同結構類型FexSiy的形成機制及其改性C/C-SiC摩擦材料的微觀結構，揭示了FexSiy改性C/C-SiC摩擦材料的熱物理性能、力學性能和衝擊失效模式，研究了FexSiy改性C/C-SiC摩擦材料的摩擦磨損機制。研究結果表明：隨著Fe含量的增加，FexSiy相中Fe:Si的原子摩爾比逐漸增大，由FeSi2變為FeSi2和FeSi，當Fe含量最大時為Fe3Si和Fe5Si3；隨著Fe含量的增加其力學強度降低。不含Fe的C/C-SiC摩擦材料壓縮強度最大為348.6MPa，含Fe 15％的Fe改性C/C-SiC摩擦材料壓縮強度最小為121.1MPa；不含Fe的C/C-SiC摩擦材料摩擦係數隨滑動速度的增加先降低後增加，磨損率隨著滑動速度的增加先增加，後降低，然後再增加。16m•s-1時，摩擦係數最低（0.31），磨損率也較低為0.232×10-7 cm3•N-1•m-1；當速度達到最大24m•s-1時摩擦係數最高為0.46，磨損率較大為0.750×10-7cm3•N-1•m-1，摩擦表面有大塊的轉移層，此時磨損機制為粘著磨損和氧化磨損。當速度為8m•s-1、壓力為1MPa時，隨著Fe含量的增加，摩擦係數先增加到0.47後減低到0.28；磨損率隨Fe含量增加，波動很大，當含Fe 15％時，材料的磨損率達到最大0.586×10-7cm3•N-1•m-1。 本項目的相關研究成果以二十九篇學術論文的形式在國內外期刊及會議論文上發表，其中SCI收錄8篇，EI收錄15篇。項目申請國家發明專利六項，獲得授權3項。以本項目研究內容作為發明點之一的“新型高性能碳陶摩擦材料及其低成本製備技術”獲得湖南省技術發明獎一等獎。本項目在研究過程中共培養博士後1人、培養博士研究生2人，培養碩士研究生5人，形成了一支由1名博士生導師、2名副研究員、2名工程師，以及多名研究生為主的研究隊伍。
