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國內水泥混凝土外加劑技術資料
炭纖維增強炭和六方氮化硼雙基體摩擦材料
來源:
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作者:pro10845f02
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發布時間: 2014-08-28
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氮化硼（BN)具有良好導熱性、電絕緣性，高溫時也具有良好的潤滑性，是一種優良的高溫固體潤滑劑。近年來，BN系材料作為摩擦材料引起人們的廣泛關注。BN與C之間具有許多相似性，包括密度、導熱系數、熱容和晶體結構。同時，BN又具有陶瓷耐高溫、氧化溫度高等特點，其抗氧化性遠優于炭/炭復合材料，炭材料在450℃便開始氧化，而BN在空氣中的明顯氧化溫度在800℃左右。
BN有三種結晶構造：六方氮化硼（h-BN)、密排六方氮化硼和立方氮化硼（c-BN)。h-BN有類似于石墨的層狀結構，具有優異的自潤滑性能且其自潤滑特性受溫度、氣、液介質影響小，化學性質穩定，對幾乎所有的熔融金屬都呈化學惰性。
新技術采用h-BN粉部分取代炭/炭復合材料中的炭基體，獲得抗氧化性能和摩擦性能更好的炭纖維增強炭基體和六方氮化硼基體（C/C-BN)摩擦材料。C/C-BN摩擦材料的摩擦系數和磨損率對能載變化不敏感，與金屬剎車盤對偶時，摩擦系數高，不損傷金屬剎車盤。BN氧化形成的氏03薄膜可以提高材料的抗氧化性能，且對材料摩擦磨損性能影響較小。
制備BN基體的工藝主要有先驅體浸漬裂解法和化學氣相滲透法。公開了一種利用浸漬裂解法制備的C/CBN摩擦材料。這種C/CBN摩擦材料與C/C復合材料相比，其磨損率僅為后者的50%甚至更低。他們認為，BN的引入提高了材料在不同能載下摩擦膜的穩定性，降低了氧化磨損率和顆粒狀磨屑的產生，從而降低了磨損，并減少了能載和溫度的影響。
其優點和積極效果體現在：
(1)新技術在國內外首次利用撒BN粉與化學氣相滲透相結合的工藝制備C/C-BN摩擦材料，材料組織均勻，生產工藝簡單易控，制備成本低。
(2)通過控制BN粉的加入量以及化學氣相滲透的反應時間，可以控制材料中BN基體及熱解炭的含量，從而實現對材料微觀結構和性能的控制。
(3)與未添加BN粉的炭纖維多孔體材料相比，添加BN粉后其化學氣相滲透過程效率升高，制備周期縮短。這是因為BN粉不僅起到了材料基體的作用，同時對熱解炭的形成起到了“誘導”作用，縮短了材料的制備周期。一方面，由于炭纖維表面上粘附的BN粉，在炭纖維表面以凸點的形式存在，有效的增大了炭纖維與基體炭之間的接觸界面，使得沉積速率增大；另一方面BN粉起到了基體炭生長的晶核的作用，同樣使得生長速率增大。
(4)新技術制備的C/C-BN摩擦材料具有優良的摩擦磨損性能，摩擦系數高且穩定，在0?100Km/h的速度范圍內維持在0.6?0.4之間，較C/C復合材料提高約30%左右，耐磨損；同時還具有高強度、耐高溫、耐腐蝕等一系列優點。
綜上所述，新技術生產工藝簡單易控，制備成本低，制備的材料微觀結構和性能可控、組織均勻、強度高、耐高溫、耐腐蝕、摩擦磨損性能優異；可實現工業化生產。
