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.1第六章材料的磨损性能.1 摩擦摩擦：相互接触的两个物体有相：相互接触的两个物体有相对运运动或相或相对运运动的的趋势时，在接触界面上出，在接触界面上出现阻碍相阻碍相对运运动的的现象。象。摩擦力的方向与引起相摩擦力的方向与引起相对运运动的切方向相反。摩擦力的切方向相反。摩擦力与施加在摩擦面上的垂直与施加在摩擦面上的垂直载荷之比称荷之比称为摩擦系数：摩擦系数：F/N 磨磨损：物体表面相互摩擦：物体表面相互摩擦时，材料自表面逐，材料自表面逐渐小小时的的过程称程称为磨磨损。摩擦是磨摩擦是磨损的原因，磨的原因，磨损是摩擦的是摩擦的结果。果。机器运机器运转时相相对运运动产生的摩擦而磨生的摩擦而磨损，不，不仅直接影响零件直接影响零件的使用寿命，的使用寿命，还增加能耗，增加能耗，产生噪声和振生噪声和振动。磨。磨损是是降低机器和工具效率、精确度甚至使其降低机器和工具效率、精确度甚至使其报废重要原因；重要原因；机件机件间摩擦磨摩擦磨损引起失效叫引起失效叫磨磨损失效失效；磨磨损方式、磨方式、磨损机理、磨机理、磨损本本质、影响因素；提、影响因素；提高耐磨性途径；高耐磨性途径；引 言.2摩擦：相互接触的两个物体有相对运动或相对运动 This phenomenon is encountered whenever there is relative motion between contacting surfaces,and it always opposes the motion.As no mechanically prepared surfaces are perfectly smooth,when the surfaces are first brought into contact under light load,they touch only along the asperities(real area of contact).The early theories attributed friction to the interlocking of asperities;however,it is now understood that the phenomenon is far more complicated.Friction.3Thisphenomenonisenc This is the progressive loss of substance of one body because of rubbing by another body.There are many different types of wear,including sliding wear,abrasive wear,corrosion,and surface fatigue.Wear.4Thisistheprogressivelo轨道磨损风阻：550公里/小时弓网：大电流下的摩擦磨损.5轨道磨损风阻：550公里/小时弓网：大电流下的摩擦磨损.5 水中航行体的主要能源和动力被用来克服行进中的阻力，其中摩擦阻力占最大成分(水下80%)；对于诸如输油管道这类管道运输，其能量几乎全部被用来克服流固表面的摩擦阻力。.6水中航行体的主要能源和动力被用来克服行进中的阻力，其卫星星飞轮 轴承润滑油 耐磨轴承材料 稳定的微量供油技术航空航空发动机机 叶片和摩擦阻尼器 振动故障占发动机总故障的60%以上，而叶片的故障要 占发动机振动故障的70%以上 压气机盘与涡轮盘.7卫星飞轮.76.1 磨磨损的概念和的概念和类型型6.2 磨磨损过程程6.3 耐磨性指耐磨性指标及其及其测试6.4 提高耐磨性的途径提高耐磨性的途径目 录 6.5 补充：炭炭复合材料的磨充：炭炭复合材料的磨损.86.1磨损的概念和类型6.2磨损过程6.3耐磨性R1、摩擦：、摩擦：接触物体接触物体间的一种阻碍运的一种阻碍运动的的现象。象。R2、磨、磨损：在摩擦作用下物体相在摩擦作用下物体相对运运动时，表面，表面逐逐渐分离出磨屑分离出磨屑(局部局部变形和断裂形和断裂)，从而不断从而不断损伤的的现象。象。R3、磨、磨损过程：程：1)跑合跑合(磨合磨合)阶段段:磨磨损速率下降。速率下降。2)稳定磨定磨损阶段段:磨磨损速率速率稳定。定。3)剧烈磨烈磨损阶段段:磨磨损速率增加。速率增加。载荷大小方向随荷大小方向随 时间变化；化；6.1磨损的概念和类型一、摩擦与磨一、摩擦与磨损的概念的概念图6-1 磨磨损量和量和时间曲曲线.96.1磨损的概念和类型一、摩擦与磨损的概念图6-1磨损1、根据摩擦面、根据摩擦面损伤和破坏的形式，大致可分四和破坏的形式，大致可分四类：a 粘着磨粘着磨损(Adhesive Wear)：材料表面某些接触点局部：材料表面某些接触点局部压应力超力超过该处材料屈服材料屈服强度度发生粘合并拉开而生粘合并拉开而产生的磨生的磨损；b 磨粒磨磨粒磨损(Abrasive Wear)：摩擦副的一方表面存在：摩擦副的一方表面存在坚硬的硬的细微微凸起或在接触凸起或在接触间存在硬存在硬质粒子粒子时产生的磨生的磨损；如；如锉削、磨金相、削、磨金相、抛光等抛光等 c 腐腐蚀磨磨损(包括氧化、微包括氧化、微动、浸、浸蚀磨磨损)(Corrsion Wear)：在腐：在腐蚀应用用环境中摩擦表面与周境中摩擦表面与周围介介质发生反生反应，在表面形成腐，在表面形成腐蚀产物粘附不牢，摩擦中被剥落下来，新的表面又物粘附不牢，摩擦中被剥落下来，新的表面又进一步一步发生反生反应，产生磨生磨损。d 接触疲接触疲劳磨磨损(Rolling Contact Wear)：两接触材料作：两接触材料作滚动或或者者滚动滑滑动摩擦摩擦时，交，交变接触接触压应力力长期作用使得材料表面疲期作用使得材料表面疲劳磨磨损，局部区域出，局部区域出现小片或者小小片或者小块状材料剥落，而状材料剥落，而产生的磨生的磨损；是；是齿轮、滚动轴承常承常见失效方式。失效方式。二、摩擦的基本二、摩擦的基本类型型.101、根据摩擦面损伤和破坏的形式，大致可分四类：二、摩擦的基本图6-2 磨磨损类型型转化化2、各种磨、各种磨损类型可以型可以发生生转化。化。.11图6-2磨损类型转化2、各种磨损类型可以发生转化。.11一、粘着磨一、粘着磨损特点和特点和过程程1、特点：、特点：机件表面有大小不等的机件表面有大小不等的结疤，疤，2、发生条件：生条件：多多发生在摩擦副相生在摩擦副相对滑滑动速度小速度小;接触面接触面氧化膜脆弱氧化膜脆弱;润滑条件差滑条件差;以及接触以及接触应力大的滑力大的滑动摩擦条件下。摩擦条件下。3、磨、磨损过程：程：表面接触的少量微凸体表面接触的少量微凸体产生很高的生很高的应力力 发生塑性生塑性变形形形成粘着点形成粘着点 被剪断、拉开被剪断、拉开转移到一方材料表面移到一方材料表面 脱落下来脱落下来形成磨屑。形成磨屑。就是粘着点不断形成，又不断被破坏并脱就是粘着点不断形成，又不断被破坏并脱落的落的过程。程。6.2磨损过程图6-3 粘着磨粘着磨损形貌和示意形貌和示意图.12一、粘着磨损特点和过程1、特点：6.2磨损过程图6-34、粘着磨、粘着磨损量的估算量的估算(Archard model)HereWisthewearvolumelost,Kisthewearcoefficient,粘着磨损系数，在10-12-10-15量级；Histhehardness,Fisthenormalforce,法向力;andListheslidingdiatance.上式表明，粘着磨损体积磨损量与法向力、滑动上式表明，粘着磨损体积磨损量与法向力、滑动距离成正比，与软方材料的压缩屈服强度（或硬度）距离成正比，与软方材料的压缩屈服强度（或硬度）成反比，与表观接触面积无关成反比，与表观接触面积无关.134、粘着磨损量的估算(Archardmodel)H1、特点：、特点：摩擦面上有擦摩擦面上有擦伤或因明或因明显犁犁皱形成的沟槽。形成的沟槽。2、形成、形成过程：程：磨粒磨粒对摩擦表面摩擦表面产生的微切削作用生的微切削作用塑性塑性变形形 疲疲劳破坏或脆性断裂破坏或脆性断裂 产生沟槽。生沟槽。二、磨粒磨二、磨粒磨损特点和特点和过程程图6-4 磨粒磨磨粒磨损形貌形貌.141、特点：二、磨粒磨损特点和过程图6-4磨粒磨损形貌.143、磨粒磨、磨粒磨损量量：HereWisthewearvolumelost,Kisthewearcoefficient,磨粒磨损系数；Histhehardness,pisthecontactpressureforce，接触压力；andListheslidingdistance.153、磨粒磨损量：HereWisthewear1、现象和特征：象和特征：出出现许多痘状、多痘状、贝壳状或不壳状或不规则形状的凹坑形状的凹坑(麻坑麻坑)。有的凹坑有的凹坑较深，底部有疲深，底部有疲劳裂裂纹扩展展线的痕迹。的痕迹。图6-5 接触疲接触疲劳磨磨损的形貌的形貌三、接触疲三、接触疲劳特点和特点和过程程.161、现象和特征：图6-5接触疲劳磨损的形貌三、接触疲劳特点 分分为麻点剥落麻点剥落(点点蚀)、浅浅层剥落剥落、深深层剥落剥落(表表面面压碎碎)三三类。a 点点蚀:深度在深度在0.10.2mm的小的小块剥落，形状剥落，形状为不不对称称V型型针状或痘状凹坑。状或痘状凹坑。b 浅浅层剥落剥落:深度在深度在0.20.4mm的小的小块剥落剥落剥剥块底部大底部大致与表面平行，裂致与表面平行，裂纹沿与表面成沿与表面成锐角或直角角或直角扩展。展。c 深深层剥落剥落:深度深度 0.4mm的小的小块剥落剥落深度与表面深度与表面强化化层深相当，裂深相当，裂纹垂直于表面垂直于表面扩展。展。2、接触疲接触疲劳分分类.17分为麻点剥落(点蚀)、浅层剥落、深层剥落(表面压碎 两物体相互接触两物体相互接触时,在局部表面在局部表面产生生的的压应力。分力。分为线接触接触(如如圆柱与柱与圆柱柱接触接触)与点接触与点接触(如如滚珠与珠与轴承圈承圈)两两类。图6-6 两两圆柱体柱体线接触表面接触表面应力分布力分布(a)；(b)沿接触深度的沿接触深度的应力分布；力分布；(c)点接触表面点接触表面应力分布；力分布；(d)综合切合切应力沿深度分布力沿深度分布.3、接触接触应力概念力概念(a)(b)(c)(d).18两物体相互接触时,在局部表面产生的压应力。分为线接 1)1)麻点剥落麻点剥落最大最大综合切合切应力力表表层材料材料累累积损伤萌生裂萌生裂纹；润滑油滑油挤入裂入裂纹内内形成油楔形成油楔裂裂纹沿与沿与滚动方向方向倾斜角小于斜角小于4545的方向的方向扩展展裂裂纹与表与表层材料材料间被折断被折断形成形成0.10.10.2mm0.2mm深深的痘状凹坑的痘状凹坑形成麻点剥落。形成麻点剥落。4、接触疲接触疲劳过程程图6-7 麻点剥落形成麻点剥落形成过程示意程示意图：a)初始裂初始裂纹形成；形成；b)初始裂初始裂纹扩展；展；c)二次裂二次裂纹形成；形成；(d)二次裂二次裂纹扩展；展；e)形成磨屑；形成磨屑；f)锯齿形表面形表面.191)麻点剥落4、接触疲劳过程图6-7麻点剥落形成过程示意 2)2)浅浅层剥落剥落纯滚动情况。情况。最大最大综合切合切应力力次表次表层材料材料累累积损伤萌生裂萌生裂纹裂裂纹沿沿非金属非金属夹杂物平行于表面物平行于表面扩展展而后垂直而后垂直扩展直至表面展直至表面形形成盆状剥落凹坑成盆状剥落凹坑形成浅形成浅层剥剥落。落。图6-8 剥剥层磨磨损裂裂纹形成示意形成示意图.202)浅层剥落图6-8剥层磨损裂纹形成示意图.20 3)3)深深层剥落剥落裂裂纹源多位于硬化源多位于硬化层与心部与心部的交界的交界处(过渡区渡区)优先萌先萌生生造成沿硬化造成沿硬化层的大的大块材料材料剥落。剥落。综上所述，接触疲上所述，接触疲劳裂裂纹的形成与的形成与扩展是接触展是接触综合切合切应力高于材料接触疲力高于材料接触疲劳强度的度的结果。果。图6-9 深深层剥落裂剥落裂纹示意示意图.213)深层剥落图6-9深层剥落裂纹示意图.21四、腐四、腐蚀磨磨损特点和特点和过程程 1)1)氧化磨氧化磨损：滑滑动时，空气或，空气或润滑滑剂中的氧中的氧扩散到散到变形形层内形成氧化内形成氧化膜，遇到突起剥落，新漏出的表面又被氧化，磨掉膜，遇到突起剥落，新漏出的表面又被氧化，磨掉氧化氧化磨磨损；特征：磨特征：磨损产物物为氧化物，如氧化物，如红褐色的褐色的Fe2O3Fe2O3，灰褐色的，灰褐色的Fe3O4Fe3O4；磨；磨损速率取决于氧化膜的脆性程度、膜基速率取决于氧化膜的脆性程度、膜基结合力。合力。氧化磨氧化磨损时一种广泛的磨一种广泛的磨损形形态，材料在干燥大气中的，材料在干燥大气中的氧化磨氧化磨损值在在0.1-0.50.1-0.5m/h；若空气中含有少量的水汽，；若空气中含有少量的水汽，化学反化学反应产应产物是物是氢氢氧化物，加快腐氧化物，加快腐蚀蚀；空气中有二氧化硫；空气中有二氧化硫或二氧化碳，腐或二氧化碳，腐蚀蚀更快。更快。.22四、腐蚀磨损特点和过程1)氧化磨损：.22 2)2)电化学磨化学磨损：在化工在化工设备中工作的摩擦副，由于金属表面与中工作的摩擦副，由于金属表面与导电电介介质溶液如酸碱溶液如酸碱盐等介等介质作用而形成的腐作用而形成的腐蚀磨磨损；其腐；其腐蚀磨磨损机机理与氧化磨理与氧化磨损类似，但腐似，但腐蚀速率速率较大，摩擦表面遍布点状或大，摩擦表面遍布点状或丝状腐状腐蚀痕迹，一般比氧化磨痕迹，一般比氧化磨损痕迹深，磨痕迹深，磨损产物是酸、碱、物是酸、碱、盐的金属化合物。的金属化合物。NiNi、CrCr、TiTi等金属在特殊介等金属在特殊介质作用下，易形成作用下，易形成结合力合力强、结构致密的构致密的钝化膜；化膜；W W、MoMo是高温耐腐是高温耐腐蚀磨磨损的金属，的金属，NiNi、CrCr是抗腐是抗腐蚀磨磨损的金属。的金属。.232)电化学磨损：.23一、耐磨指一、耐磨指标1、磨、磨损量量：1)线性磨性磨损量量(m/面面次次):定定义：试样表面法向尺寸每次表面法向尺寸每次实验前后的前后的变化量；化量；2)质量磨量磨损量量(mg/次次)：定定义：精密分析天平称量：精密分析天平称量试样每次每次实验前后的前后的质量量变化确定的磨化确定的磨损量量；2、摩擦系数、摩擦系数：静摩擦力是两接触表面在相静摩擦力是两接触表面在相对移移动开始开始时的最大阻力，其与法向力的最大阻力，其与法向力之比就是之比就是静摩擦系数静摩擦系数；动摩擦力是两接触表面以一定速度相摩擦力是两接触表面以一定速度相对移移动时的阻力，其与法向力之比就是的阻力，其与法向力之比就是动摩擦系数摩擦系数。摩擦系数是。摩擦系数是针对一一组摩擦摩擦副来副来讲的，的，单纯说某种材料的摩擦系数是没有意某种材料的摩擦系数是没有意义的，同的，同时必必须指明指明组成摩擦副的材料的种成摩擦副的材料的种类，并，并说明明测试条件（条件（环境温湿度、境温湿度、载荷、速荷、速度等）以及滑度等）以及滑动材料。材料。6.3耐磨性能指标和测试.24一、耐磨指标1、磨损量：6.3耐磨性能指标和测试.24MaterialsandMaterialCombinationsStaticFrictionalCoefficientCleanandDrySurfacesLubricatedandGreasySurfacesAluminumAluminum1.05-1.350.3Aluminum-bronzeSteel0.45AluminumMildSteel0.61BrassSteel0.350.19BrassCastIron0.3CastIronCastIron0.150.07CastironMildSteel0.40.21Carbon(hard)Carbon0.160.12-0.14CarbonSteel0.140.11-0.14ChromiumChromium0.410.34CopperCopper10.08CopperCastIron0.29CopperMildSteel0.360.18.25MaterialsandMaterialCombinaGlassGlass0.40.1-0.6GlassMetal0.5-0.70.2-0.3GraphiteSteel0.10.1GraphiteGraphite(invacuum)0.5-0.8GraphiteGraphite0.10.1IronIron1.00.15-0.20MagnesiumMagnesium0.60.08NickelNickel0.7-1.10.28,0NickelMildSteel0.640.178NylonNylon0.15-0.25Phosphor-bronzeSteel0.35PlatinumPlatinum1.20.25续表一表一.26GlassGlass0.40.1-0.6GlassMetDiamondDiamond0.10.05-0.1DiamondMetal0.1-0.150.1SilverSilver1.40.55SilverSilver1.40.55SteelSteel0.80.16TeflonTeflon0.040.04TeflonSteel0.040.04TungstenCarbideSteel0.4-0.60.1-0.2TungstenCarbideTungstenCarbide0.2-0.250.12TungstenCarbideCopper0.35Tire轮胎,dryRoad,dry1ZincCastIron0.85ZincZinc0.60.04.27DiamondDiamond0.10.05-0.1Dia1、分、分为实物物试验与与实验室室试验两两类。测试标准，金属准，金属为例：例：GB/T 12444-2006,GBT 12444.1-902、实验室室试验分分类见有有图：测出出-t、m-p、m-t曲曲线。用用铁谱仪将磨屑与将磨屑与污染物染物颗粒从粒从润滑滑剂中分离出来，将磨中分离出来，将磨屑按尺寸大小屑按尺寸大小铺在透明在透明衬底上，底上，用光学用光学显微微镜或或电子子显微微镜对磨屑磨屑进行研究。行研究。图6-10 磨磨损试验机示意机示意图(a)销盘式；式；(b)环块式；式；(c)往复运往复运动式；式；(d)对滚型；型；(e)砂砂纸磨磨损试验；(f)快速磨快速磨损实验二、磨二、磨损实验方法方法.281、分为实物试验与实验室试验两类。测试标准，金属为例：GB/3 3、接触疲、接触疲劳实验：有有纯滚动和和滚动加滑加滑动两两类。用。用maxmax-N-N曲曲线表示：表示：maxmax为最大接触最大接触压应力，力，N N为断裂周次断裂周次图6-11 接触疲接触疲劳试验机示意机示意图(a)双面双面对滚式；式；(b)单面面对滚式；式；(c)止推式；止推式；.293、接触疲劳实验：图6-11接触疲劳试验机示意图.29图6-12 UTM-3微摩擦微摩擦试验机机 可在大气、油、腐蚀液体等环境进行动静,四球球盘(柱)块等摩擦磨损试验，载荷范围:1mN(0.1g)1000N(100kg)；转速:0.001rpm5000rpm；最大往返行程:24.5mm，频率:0.150HZ。.30图6-12UTM-3微摩擦试验机可在大气、油、腐蚀GB/T7909-1999湿式烧结金属摩擦材料摩擦性能试验台试验方法MM-1000磨损率、摩擦系数、制动力矩、单位能载、能量密度、摩擦力矩稳定系数、摩擦性能失效以实际工况为模拟基础，完成热刹车试验，实现了实验室条件下惯性模拟制动实验功能，以不同的制动初速度、压力、制动时间，配置惯量，模拟出飞机、火车、轮船、汽车、轨道列车等在不同的制动条件下摩擦材料所具备的摩擦磨损特性230mm以下整片以下整片1：1模模拟测试！.31GB/T7909-1999MM-1000磨损率、摩擦系数、制MST大型磨大型磨损试验机机主轴转速：1503000r/min，无级可调；轴向压力：2MPa，可任意设置；最大转矩：3000Nm；主轴惯量：0.41289kgm2；结合时间：0.11.0s，可任意设置；结合频率：1次/min；结合次数：1002000次，可设置300mm500mm整片整片1：1模模拟测试！.32MST大型磨损试验机主轴转速：1503000r/min，6.4提高耐磨性的途径 因素因素较多，磨多，磨损主要是表面材料的主要是表面材料的变形和剥落，可从摩擦形和剥落，可从摩擦副表面的副表面的强度和度和韧性两方面来提高整体的耐磨性：性两方面来提高整体的耐磨性：一、减一、减轻粘着磨粘着磨损的措施的措施1、合理、合理选择摩擦副材料：摩擦副材料：选择互溶性少，粘着互溶性少，粘着倾向小的材料向小的材料配配对；铁与与镍、铝相溶，相溶，则不能配不能配对成摩擦副；成摩擦副；铅、锡、银、铟与与铁不相溶，所以常用不相溶，所以常用这几种金属的合金作几种金属的合金作轴瓦，金属与瓦，金属与非金属（如石墨、塑料等）非金属（如石墨、塑料等）组成的摩擦副比金属摩擦副的抗成的摩擦副比金属摩擦副的抗粘着磨粘着磨损性能好。性能好。2、减少两摩擦副直接接触，降低表面粗糙度，改善表面、减少两摩擦副直接接触，降低表面粗糙度，改善表面润滑滑条件，条件，选择合适的合适的润滑滑剂；3、表面、表面处理：理：电镀、喷涂、渗碳、渗氮、三元共渗等；涂、渗碳、渗氮、三元共渗等；.336.4提高耐磨性的途径因素较多，磨损主要是表面材二、减二、减轻磨粒磨磨粒磨损的措施的措施1、选用高硬度用高硬度韧性好的材料。如性好的材料。如农用耕机中刮刀、耙片、犁用耕机中刮刀、耙片、犁铧等等选用等温淬火用等温淬火获得得贝氏体氏体组织；机加工刀具；机加工刀具选用高硬的碳化物硬用高硬的碳化物硬质合金、金合金、金刚石；石；单相相组织高高锰钢，加工硬化能力高，抗，加工硬化能力高，抗凿削磨削磨损好好(风钻杆杆)；2、表面硬化的材料，使用一段、表面硬化的材料，使用一段时间后后对润滑油防滑油防尘、过滤处理，理，去除磨粒；去除磨粒；.34二、减轻磨粒磨损的措施1、选用高硬度韧性好的材料。如农用耕机三、提高接触疲三、提高接触疲劳的措施的措施1、合理、合理选择材料，材料，选用用组织状状态对接触疲接触疲劳有益的有益的结构；构；马氏体氏体的碳含量的碳含量0.4-0.5%,减小碳化物粒度；减小碳化物粒度；2、表面硬度匹配：小、表面硬度匹配：小齿轮硬度高于大硬度高于大齿轮；渗碳；渗碳层厚度适宜；厚度适宜；3、减小表面缺陷：表面、减小表面缺陷：表面处理理.35三、提高接触疲劳的措施1、合理选择材料，选用组织状态对接触疲10m炭纤维炭纤维性能特点性能特点热解炭热解炭树脂炭树脂炭C/C复合材料是由增复合材料是由增强体炭体炭纤维和基体炭和基体炭(热解炭或解炭或树脂炭、脂炭、沥青炭青炭)组成的先成的先进材料，具有材料，具有显著的性能特点著的性能特点低密度低密度(约约1.8 g/cm3)高比强高比强/比模比模耐高温耐高温(3000)摩擦磨损性能优异摩擦磨损性能优异6.5C/C复合材料的磨损一、一、C/C复合材料概念和复合材料概念和应用用.3610m炭纤维性能特点热解炭树脂炭C/C复合材料是由增强体炭没有高性能没有高性能C/C复合材料，就没有现代化的国防复合材料，就没有现代化的国防高超声速飞行器部件高超声速飞行器部件高超声速飞行器部件高超声速飞行器部件C/C材料具有十分优异的高温性能，是高超声速飞行器材料具有十分优异的高温性能，是高超声速飞行器 燃烧室、前缘、舱体等关键部件急需的热结构材料燃烧室、前缘、舱体等关键部件急需的热结构材料 C/C材料具有良好的耐烧蚀性能，是载人航天与探月工材料具有良好的耐烧蚀性能，是载人航天与探月工 程大型运载器火箭发动机喷管等关键部件的首选材料程大型运载器火箭发动机喷管等关键部件的首选材料2000时的高温力学时的高温力学性能优于室温性能优于室温2000以上抗热震性以上抗热震性能最佳的结构材料能最佳的结构材料.37没有高性能C/C复合材料，就没有现代化的国防高超声速飞行器部C919大飞机大飞机C/C材料密度低、摩擦磨损性能优良，是大型飞机等材料密度低、摩擦磨损性能优良，是大型飞机等 现代交通工具的最佳制动材料现代交通工具的最佳制动材料C/C材料具有抗强辐射、耐等离子体冲刷、高导热等材料具有抗强辐射、耐等离子体冲刷、高导热等 优异综合性能，是超高温气冷堆和聚变实验装置的先优异综合性能，是超高温气冷堆和聚变实验装置的先 进结构材料进结构材料超高温气冷堆超高温气冷堆.38C919大飞机C/C材料密度低、摩擦磨损性能优良，是大型飞光伏产业单晶硅炉光伏产业单晶硅炉光伏产业单晶硅炉光伏产业单晶硅炉坩锅坩锅坩锅坩锅热场热场大型化工大型化工大型化工大型化工耐蚀耐蚀耐热耐热雾化管管片喷嘴支架蝶架圆衬管叶轮反应塔反应塔反应塔反应塔换热器换热器换热器换热器C/CC/C材料耐热、耐腐蚀、化学和物理稳定性好，广泛材料耐热、耐腐蚀、化学和物理稳定性好，广泛应用于新能源、化工、热加工等领域应用于新能源、化工、热加工等领域燃料电池燃料电池发热体发热体发热体发热体.39光伏产业单晶硅炉坩锅热场大型化工耐蚀耐热雾化管管片喷嘴支架蝶二、二、C/C复合材料的金相复合材料的金相结构构C Cf f+光滑光滑层热解炭解炭C Cf f+粗糙粗糙层热解炭解炭.40二、C/C复合材料的金相结构Cf+光滑层热解炭Cf+粗糙层热C Cf f+各向同性各向同性热解炭解炭.41Cf+各向同性热解炭.41粗粗锥状状结构构热解炭解炭C Cf f+粗糙粗糙层热解炭解炭.42粗锥状结构热解炭Cf+粗糙层热解炭.42三、三、C/C复合材料的磨复合材料的磨损.43三、C/C复合材料的磨损.43.44.44.45.45 摩擦系数最小且摩擦系数最小且质量磨量磨损率最大的是美国率最大的是美国ALS公司的模公司的模压成型炭刹成型炭刹车盘。该材料的炭基体是材料的炭基体是树脂炭，以乱脂炭，以乱层结构构为主，主，微晶尺寸小，在制微晶尺寸小，在制动过程中，程中，产生硬相的粉末状磨屑，生硬相的粉末状磨屑，这些些磨屑在剪磨屑在剪应力的作用下力的作用下难以形成以形成连续的磨屑的磨屑层，易从摩擦面，易从摩擦面间滑落，加大了磨滑落，加大了磨损率。以率。以热解炭基体解炭基体为主的炭刹主的炭刹车盘，微，微观结构构为光学粗糙光学粗糙层结构，摩擦系数波构，摩擦系数波动0.30-0.37范范围内，均内，均属属较高水平。其磨高水平。其磨损率随石墨化度的提高呈降低率随石墨化度的提高呈降低趋势。因。因为石墨化度越高，石墨晶体更石墨化度越高，石墨晶体更趋完善，化学完善，化学稳定性越高，微晶定性越高，微晶尺寸尺寸较大。在制大。在制动过程中程中粗糙粗糙层热解炭易形成光滑、完整、解炭易形成光滑、完整、连续的磨屑的磨屑层，有自，有自润滑作用，使摩擦系数滑作用，使摩擦系数稳定在定在较高水平，高水平，降低了磨降低了磨损率。率。.46摩擦系数最小且质量磨损率最大的是美国ALS公司的模压.47.47补充：超流性SuperfluiditySuperfluidity30年代，实验发现，当液氦（指4He）的温度降到2.17K时，液氦从原来的正常流体突然转变为具有系列极不寻常的性质的“超流体”，这就是超流现象。液氦能沿极细的（管径约0.1微米）流体而几乎不呈现任何粘滞性(零阻力或零黏度),能沿着容器壁往上流动，热传导为铜的800倍。这一现象最先由卡皮查于1937年观察到。液氦临界温度：-267.8C 液氮临界温度：液氮临界温度：-195.6C.48补充：超流性Superfluidity30年代，
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