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国内水泥混凝土外加剂技术资料
炭纤维增强炭和六方氮化硼双基体摩擦材料
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作者:pro10845f02
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发布时间: 2014-08-28
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氮化硼（BN)具有良好导热性、电绝缘性，高温时也具有良好的润滑性，是一种优良的高温固体润滑剂。近年来，BN系材料作为摩擦材料引起人们的广泛关注。BN与C之间具有许多相似性，包括密度、导热系数、热容和晶体结构。同时，BN又具有陶瓷耐高温、氧化温度高等特点，其抗氧化性远优于炭/炭复合材料，炭材料在450℃便开始氧化，而BN在空气中的明显氧化温度在800℃左右。
BN有三种结晶构造：六方氮化硼（h-BN)、密排六方氮化硼和立方氮化硼（c-BN)。h-BN有类似于石墨的层状结构，具有优异的自润滑性能且其自润滑特性受温度、气、液介质影响小，化学性质稳定，对几乎所有的熔融金属都呈化学惰性。
新技术采用h-BN粉部分取代炭/炭复合材料中的炭基体，获得抗氧化性能和摩擦性能更好的炭纤维增强炭基体和六方氮化硼基体（C/C-BN)摩擦材料。C/C-BN摩擦材料的摩擦系数和磨损率对能载变化不敏感，与金属刹车盘对偶时，摩擦系数高，不损伤金属刹车盘。BN氧化形成的氏03薄膜可以提高材料的抗氧化性能，且对材料摩擦磨损性能影响较小。
制备BN基体的工艺主要有先驱体浸渍裂解法和化学气相渗透法。公开了一种利用浸渍裂解法制备的C/CBN摩擦材料。这种C/CBN摩擦材料与C/C复合材料相比，其磨损率仅为后者的50%甚至更低。他们认为，BN的引入提高了材料在不同能载下摩擦膜的稳定性，降低了氧化磨损率和颗粒状磨屑的产生，从而降低了磨损，并减少了能载和温度的影响。
其优点和积极效果体现在：
(1)新技术在国内外首次利用撒BN粉与化学气相渗透相结合的工艺制备C/C-BN摩擦材料，材料组织均勻，生产工艺简单易控，制备成本低。
(2)通过控制BN粉的加入量以及化学气相渗透的反应时间，可以控制材料中BN基体及热解炭的含量，从而实现对材料微观结构和性能的控制。
(3)与未添加BN粉的炭纤维多孔体材料相比，添加BN粉后其化学气相渗透过程效率升高，制备周期缩短。这是因为BN粉不仅起到了材料基体的作用，同时对热解炭的形成起到了“诱导”作用，缩短了材料的制备周期。一方面，由于炭纤维表面上粘附的BN粉，在炭纤维表面以凸点的形式存在，有效的增大了炭纤维与基体炭之间的接触界面，使得沉积速率增大；另一方面BN粉起到了基体炭生长的晶核的作用，同样使得生长速率增大。
(4)新技术制备的C/C-BN摩擦材料具有优良的摩擦磨损性能，摩擦系数高且稳定，在0〜100Km/h的速度范围内维持在0.6〜0.4之间，较C/C复合材料提高约30%左右，耐磨损；同时还具有高强度、耐高温、耐腐蚀等一系列优点。
综上所述，新技术生产工艺简单易控，制备成本低，制备的材料微观结构和性能可控、组织均勻、强度高、耐高温、耐腐蚀、摩擦磨损性能优异；可实现工业化生产。
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