碳纤维长度与取向对纸基摩擦材料热负荷及摩擦学性能影响_宋晓东.pdf

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1、第34卷第1期摩擦学学报Vol34No12014年1月TribologyJan，2014碳纤维长度与取向对纸基摩擦材料热负荷及摩擦学性能影响11*1212宋晓东，杨方，齐乐华，付业伟，潘广镇，李贺军(1．西北工业大学机电学院，陕西西安710072;2．西北工业大学材料学院，陕西西安710072)摘要:采用湿法成型工艺制备了碳纤维长度为0．1～12mm的5种碳纤维增强纸基摩擦材料．采用梯度能量试验方法测试了所制备材料承载热负荷的能力以及在各级能量负荷条件下的摩擦磨损性能．借助扫描电镜及热导率测试仪

2、，研究了材料承载热负荷的机理．结果表明:碳纤维长度与取向对材料的热负荷及摩擦学性能有显著影响;当碳纤维长度为6mm时，材料承载热负荷的能力最高;长度为3～12mm的碳纤维能够在摩擦面形成稳固的框架结构，使材料在不同能量负荷条件下保持稳定的摩擦磨损性能;纤维长度对碳纤维在材料中的排列取向有直接影响，垂直于摩擦面排列的碳纤维能够显著提高材料的热导率并降低材料所承受的最大功率密度．关键词:碳纤维取向;纸基摩擦材料;热负荷;摩擦学性能中图分类号:TH117．1文献标志码:A文章编号:1004－0595(

3、2014)01－0065－08EffectsofCarbonFibersLengthandOrientationonThermalLoadandTribologicalPropertiesofPaper－basedFrictionMaterial11*1212SONGXiao－dong，YANGFang，QILe－hua，FUYe－wei，PANGuang－zhen，LIHe－jun(1．CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，Northweste

4、rnPolytechnicalUniversity，Xi＇an710072，China2．CollegeofMaterialScienceandEngineering，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi＇an710072，China)Abstract:Fivekindsofcarbonfiberreinforcedpaper－basedfrictionmaterialswith0．1～12mmlongcarbonfiberswerefabricatedb

5、ypaper－makingprocess．Theeffectsofcarbonfiberslengthandorientationonthermalloadandtribologicalpropertieswereinvestigatedbyusingasteppedpowertestmethod．Frictionfailuremechanismswereanalyzedviacombineduseofthescanningelectronmicroscopeandthermalconducti

6、vitytester．Theresultsshowthatthecarbonfiberlengthsandorientationhadpronouncedeffectsonthermalloadcapacityandtribologicalproperties．Thesamplecontaining6mmlongcarbonfibershadthesupremethermalloadcapacity．Firmframeworkwassetupbyusing3～12mmlongcarbonfibe

7、rsasreinforcement，whichguaranteedstabletribologicalpropertiesunderdifferentpowerlevels．Meanwhile，thecarbonfiberslengthplayedanimportantroleinfibersorientation．Thethermalconductivitywasimprovedandthemaxpowerfluxwasdecreasedwhencarbonfiberswereperpendi

8、culartofrictionsurface．Keywords:carbonfibersorientation，paper－basedfrictionmaterial，thermalload，tribologicalpropertiesＲeceived9May2013，revised12July2013，accepted15August2013，availableonline28December2014．*Correspondingauthor．E－mail:gwj@nwpu．edu．cn，Te