碳纖維增韌碳化硅復(fù)合材料（C/C-SiC），是一種應(yīng)現(xiàn)代航天航空科技發(fā)展而涌現(xiàn)出來的新型復(fù)合材料。20世紀(jì)90年代中期，C/C-SiC復(fù)合材料開始應(yīng)用于摩擦領(lǐng)域，成為最新一代高性能制動材料引起科研工作者廣泛的關(guān)注和重視，迅速引起了我國和德、美、日等國研究者的青睞。自2001年以來，中南大學(xué)研制的C/C-SiC制動材料在高性能制動系統(tǒng)的應(yīng)用取得了顯著的發(fā)展，攻克了多項關(guān)鍵技術(shù)。使我國成為繼德國之后第二個生產(chǎn)碳陶摩擦材料產(chǎn)品的國家。所開發(fā)的碳陶摩擦材料產(chǎn)品在國際上首家應(yīng)用于坦克、風(fēng)力發(fā)電機組和港口機械，在國內(nèi)首家應(yīng)用于磁懸浮列車和汽車，并且正推廣應(yīng)用于高速列車、直升機和軍機。本書深入地總結(jié)了作者十五年來在碳陶摩擦材料領(lǐng)域的研究成果，系統(tǒng)地介紹了碳陶摩擦材料的發(fā)展歷史，中南大學(xué)采用不同工藝制備的C/C-SiC材料，及其顯微結(jié)構(gòu)、熱物理性能、力學(xué)性能及其失效機制、氧化行為及機制和摩擦磨損行為及機理，以及開發(fā)的C/C-SiC產(chǎn)品在汽車、高速鐵路、工程機械等高速高能載制動系統(tǒng)上的應(yīng)用情況。
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目錄
序
前言
第1章 緒論1
1.1摩擦材料的特點及性能要求1
1.2摩擦材料的分類及發(fā)展趨勢2
1.2.1樹脂基摩擦材料2
1.2.2金屬基摩擦材料4
1.2.3炭/炭復(fù)合材料7
1.2.4陶瓷基摩擦材料11
1.2.5碳陶摩擦材料12
參考文獻13
第2章 C/C-SiC摩擦材料的發(fā)展16
2.1C/C-SiC摩擦材料的起源16
2.2C/C-SiC摩擦材料的組成和結(jié)構(gòu)18
2.2.1C/C-SiC的組成18
2.2.2C/C-SiC的結(jié)構(gòu)23
2.3C/C-SiC摩擦材料的性能特點29
2.3.1C/C-SiC的熱物理性能29
2.3.2C/C-SiC的力學(xué)性能30
2.3.3C/C-SiC的氧化性能30
2.3.4C/C-SiC的摩擦磨損性能32
參考文獻33
第3章 C/C-SiC摩擦材料的制備技術(shù)36
3.1氣相法36
3.1.1等溫CVI法37
3.1.2熱梯度CVI法38
3.1.3等溫迫流CVI法39
3.1.4差溫迫流CVI法39
3.1.5脈沖CVI法40
3.1.6微波CVI法40
3.1.7連續(xù)同步CVI法40
3.1.8多元耦合場CVI法40
3.2固相法41
3.2.1粉漿-熱壓燒結(jié)法41
3.2.2溫壓-原位反應(yīng)法42
3.3液相法42
3.3.1聚合物浸滲熱解法42
3.3.2溶膠-凝膠法45
3.3.3熔硅浸滲法46
3.4綜合法47
參考文獻47
第4章 C/C-SiC用炭纖維預(yù)制體的制備及增密52
4.1炭纖維預(yù)制體結(jié)構(gòu)與特性52
4.1.1連續(xù)纖維編織預(yù)制體53
4.1.2非連續(xù)纖維預(yù)制體56
4.2炭纖維預(yù)制體的致密化61
4.2.1氣態(tài)先驅(qū)體61
4.2.2液態(tài)先驅(qū)體61
4.3預(yù)制體CVI致密化過程數(shù)值模擬69
4.3.1基本假設(shè)71
4.3.2三維正交結(jié)構(gòu)炭纖維預(yù)制體71
4.3.3針刺炭纖維預(yù)制體76
參考文獻82
第5章 化學(xué)氣相滲透法制備C/C-SiC摩擦材料85
5.1化學(xué)氣相滲透過程的理論分析85
5.1.1SiC前驅(qū)體85
5.1.2CVI沉積SiC基體的機理86
5.2CVI制備C/C-SiC摩擦材料及影響因素88
5.2.1CVI制備C/C-SiC的工藝流程88
5.2.2C/C-SiC摩擦材料的物相組成90
5.2.3C/C-SiC摩擦材料制備的影響因素92
5.3C/C-SiC摩擦材料的微觀結(jié)構(gòu)100
5.3.1C/C-SiC的微結(jié)構(gòu)100
5.3.2SiC的顯微結(jié)構(gòu)103
5.3.3C/C-SiC的界面形貌105
參考文獻107
第6章 熔硅浸滲法制備C/C-SiC摩擦材料109
6.1熔硅浸滲過程的理論分析109
6.1.1熔硅浸滲過程的熱力學(xué)和動力學(xué)109
6.1.2熔硅浸滲過程的影響因素110
6.2長纖維增強C/C-SiC摩擦材料的制備及結(jié)構(gòu)118
6.2.1C/C-SiC摩擦材料的制備118
6.2.2C/C-SiC摩擦材料制備的主要影響因素120
6.2.3C/C-SiC摩擦材料的微觀結(jié)構(gòu)125
6.3短纖維增強C/C-SiC摩擦材料的制備及結(jié)構(gòu)131
6.3.1C/C多孔體的制備131
6.3.2C/C-SiC摩擦材料的微觀結(jié)構(gòu)134
6.3.3C/C-SiC摩擦材料的孔隙結(jié)構(gòu)分析135
6.4Si+C熔滲反應(yīng)模型141
參考文獻142
第7章 溫壓-原位反應(yīng)法制備C/C-SiC摩擦材料145
7.1溫壓-原位反應(yīng)的理論分析及設(shè)計145
7.1.1Si+C原位反應(yīng)機理145
7.1.2C/C-SiC摩擦材料的設(shè)計147
7.2C/C-SiC摩擦材料的制備150
7.2.1溫壓-原位反應(yīng)法的制備工藝150
7.2.2C/C-SiC摩擦材料制備的影響因素153
7.2.3酚醛樹脂的熱分解過程及結(jié)構(gòu)157
7.2.4C/C-SiC坯體裂紋形成及影響因素166
7.3C/C-SiC摩擦材料的微觀結(jié)構(gòu)169
7.3.1C/C-SiC的微結(jié)構(gòu)169
7.3.2C/C-SiC的界面形貌174
參考文獻176
第8章 基體改性C/C-SiC摩擦材料的制備179
8.1Cu改性179
8.1.1Cu-Si-C體系熱力學(xué)分析179
8.1.2材料制備及物相組成181
8.1.3材料微觀結(jié)構(gòu)182
8.1.4組元的顯微硬度185
8.2Cu-Ti改性186
8.2.1材料制備及物相組成186
8.2.2材料微觀結(jié)構(gòu)186
8.2.3熔滲過程中的反應(yīng)機制188
8.3Fe改性189
8.3.1Fe-Si-C體系熱力學(xué)分析189
8.3.2材料制備及物相組成191
8.3.3材料微觀結(jié)構(gòu)192
參考文獻194
第9章 C/C-SiC摩擦材料的熱物理性能195
9.1LSI-C/C-SiC摩擦材料的熱物理性能195
9.1.1LSI-C/C-SiC的熱擴散率及影響因素195
9.1.2LSI-C/C-SiC的熱膨脹系數(shù)199
9.2WCISR-C/C-SiC摩擦材料的熱物理性能201
9.3CVI-C/C-SiC摩擦材料的熱物理性能203
9.3.1CVI-C/C-SiC的熱擴散率及影響因素203
9.3.2CVI-C/C-SiC的熱膨脹系數(shù)206
9.4C/C-SiC在室溫～1300℃的導(dǎo)熱性能及其導(dǎo)熱機制208
參考文獻212
第10章 C/C-SiC摩擦材料的力學(xué)性能及其失效機制214
10.1LSI-C/C-SiC的力學(xué)性能及影響因素214
10.1.1彎曲和壓縮性能214
10.1.2拉伸性能224
10.2WCISR-C/C-SiC的力學(xué)性能及失效機制225
10.2.1彎曲性能225
10.2.2壓縮性能230
10.3CVI-C/C-SiC的力學(xué)性能及失效機制237
10.3.1彎曲性能237
10.3.2拉伸性能241
參考文獻245
第11章 C/C-SiC摩擦材料的氧化行為及機制247
11.1單一組元的氧化行為247
11.1.1組元的TG-DSC分析247
11.1.2碳相的氧化248
11.1.3SiC的氧化249
11.1.4Si的氧化250
11.2LSI-C/C-SiC的氧化性能及機制254
11.2.1C/C-SiC復(fù)合材料的非等溫氧化行為254
11.2.2C/C-SiC復(fù)合材料的等溫氧化動力學(xué)和機理257
11.2.3C/C-SiC復(fù)合材料的長時間氧化行為259
11.3CVI-C/C-SiC的氧化性能及機制264
11.3.1C/C-SiC復(fù)合材料的非等溫氧化行為264
11.3.2C/C-SiC復(fù)合材料的等溫氧化行為266
11.4WCISR-C/C-SiC的氧化行為及機理270
11.4.1C/C-SiC的非等溫氧化行為270
11.4.2C/C-SiC的等溫氧化行為272
11.5Cu3Si改性C/C-SiC的氧化行為及機理279
11.5.1材料的等溫氧化行為279
11.5.2材料的長時間氧化行為284
參考文獻286
第12章 C/C-SiC摩擦材料的摩擦磨損行為及機理289
12.1LSI-C/C-SiC的摩擦磨損性能及影響因素289
12.1.1預(yù)制體結(jié)構(gòu)289
12.1.2基體炭結(jié)構(gòu)293
12.2WCISR-C/C-SiC的摩擦磨損性能298
12.3CVI-C/C-SiC的摩擦磨損性能305
12.3.1自對偶低載能305
12.3.2自身對偶高載能308
12.3.3與鋼對偶312
12.4改性C/C-SiC的摩擦磨損性能315
12.5環(huán)境對C/C-SiC摩擦磨損性能的影響319
12.5.1濕態(tài)條件319
12.5.2油性環(huán)境321
12.5.3制動速度326
12.6C/C-SiC的摩擦磨損機理328
12.6.1摩擦機理329
12.6.2磨損機理331
參考文獻335
第13章 C/C-SiC摩擦材料在不同制動系統(tǒng)上的應(yīng)用337
13.1汽車337
13.1.1臺架考核338
13.1.2應(yīng)用347
13.2高速列車351
13.3工程機械358
13.4風(fēng)力發(fā)電機組363
13.5其他366
13.5.1磁懸浮列車366
13.5.2重載卡車367
13.5.3摩托車368
13.5.4特種機械369
參考文獻371
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