1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Известия РАН. Механика твердого тела
  4. № 3, 2022

Известия РАН. Механика твердого тела, 2022, № 3, стр. 32-39

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И НАГРУЗКИ НА КОЭФФИЦИЕНТ ТРЕНИЯ МЕЖДУ УГЛЕРОДНЫМИ ВОЛОКНАМИ

А. В. Морозов a, *, П. О. Буковский a, А. К. Голубков b

a Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН
Москва, Россия

b ОАО Авиационная корпорация “Рубин”
Балашиха, Россия

* E-mail: morozovalexei@mail.ru

Поступила в редакцию 15.05.2021
После доработки 17.05.2021
Принята к публикации 24.05.2021

Аннотация

В работе на микротрибометре по схеме контакта “перекрещивающиеся цилиндры” было проведено исследование: влияние температуры в диапазоне от 23 до 300°С и нормальной нагрузки в интервале от 0.2 до 1 Н на коэффициент трения скольжения между углеродными волокнами. Углеродные волокна синтезированы разными способами из полиакрилонитрильного полимера и отличались температурой финишной обработки, а именно: 1400°С и 2800°С. Поверхность волокна до и после трибологических испытаний изучалась при помощи СЭМ- и АСМ- микроскопов. Проведенные трибологические эксперименты показали, что коэффициент трения зависит от природы и технологии изготовления углеродного волокна, а также его термической обработки, которая влияет как на адгезионные свойства, так и на шероховатость поверхности волокна. Уменьшение микрорельефа поверхности исходного волокна с одновременным увеличением его адгезионных свойств является одним из путей повышения коэффициента трения между волокнами и, как следствие, способствует повышению уровня трения для углерод-углеродных фрикционных композитов.

Ключевые слова: углеродное волокно, трение, композит, пек

Список литературы

  1. Gadow R., Jimenez M. Carbon fiber-reinforced carbon composites for aircraft brakes // Am. Ceram. Soc. Bull. 2019. V. 98. № 6. P. 28–34.

  2. Wu S., Yi M., Ge Y., Ran L., Peng K. Effect of carbon fiber reinforcement on the tribological performance and behavior of aircraft carbon brake discs // Carbon. 2017. V. 117. P. 279–292. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2017.03.003

  3. Rao J.G., Selvam P., Sinnur K.H. Effect of Type of Carbon Matrix on Tribological Properties of C/C Aircraft Brake Discs // Def. Sci. J. 2019. V. 69. № 6. P. 585–590. https://doi.org/10.14429/dsj.69.13688

  4. Тарнопольский Ю.М., Жигун И.Г., Поляков В.А. Пространственно-армированные композиционные материалы: справочник. М.: Машиностроение, 1987. 224 с.

  5. Morgan P. Carbon fibers and their composites. Boca Ration: Taylor & Francis, 2005. 1153 p.

  6. Варшавский В.Я. Углеродные волокна Изд. 2. М.: ВИНИТИ, 2007. 500 с.

  7. Симамура С. Углеродные волокна. М.: Мир, 1987. 304 с.

  8. Лысенко А.А., Гладунова О.И. Мировое производство углеродных волокон // Композитный мир. 2019. Т. 87. № 5. С. 28–31.

  9. Кузякина Д.В., Павлов В.П., Нусратуллин Э.М. Микроструктура композиционного материала на основе углеродных волокон и магниевой матрицы, и экспериментальное изучение прочности углеродных волокон // Молодежный вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 2018. № 2. С. 68–72.

  10. Литвинов В.Б., Кобец Л.П., Токсанбаев М.С., Деев И.С., Бучнев Л.М. Структурно-механические свойства высокопрочных углеродных волокон // Композиты и наноструктуры. 2011. Т. 11. № 3. С. 36–50.

  11. Гарифуллин А.Р., Абдуллин И.Ш. Современное состояние проблемы поверхностной обработки углеродных волокон для последующего их применения в полимерных композитах в качестве армирующего элемента // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. № 7. С. 85–85.

  12. Нурмухаметова А.Н., Хамидуллин А.Р., Зенитова Л.А. Углеродное волокно. Получение, модификация, свойства, области применения // Бутлеровские сообщения. 2020. Т. 62. № 5. С. 1–42. https://doi.org/10.37952/ROI-jbc-01/20-62-5-1

  13. Nie W.Z., Li J. Effects of plasma and nitric acid treatment of carbon fibers on the mechanical properties of thermoplastic polymer composites // Mech. Compos. Mater. 2010. V. 46. № 3. P. 251–256. https://doi.org/10.1007/s11029-010-9143-0

  14. Chang Tao C. Plasma Surface Treatment In Composites Manufacturing // J. Ind. Technol. 1999. V. 15. № 1. P. 1–7.

  15. Гарифуллин А.Р., Абдуллин И.Ш., Галямова К.Н, Скидченко Е.А. Влияние плазменной обработки на механические свойства пропитанных смолой углеродных волокон при растяжении // Вестник технологического университета. 2015. Т. 18. № 13.С. 144–145.

  16. Rhee K.Y., Park S.J., Hui D., Qiu Y. Effect of oxygen plasma-treated carbon fibers on the tribological behavior of oil-absorbed carbon/epoxy woven composites // Composites B. 2012. V. 43. № 5. P. 2395–2399. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2011.11.046

  17. Буковский П.О., Морозов А.В., Кириченко А.Н. Влияние приработки на коэффициент трения углеродных композитных материалов авиационных тормозов // Трение и износ. 2020. Т. 41. № 4. С. 448–456. https://doi.org/10.32864/0202-4977-2020-41-4-448-456

  18. Ribeiro R.F., Pardini L.C., Alves N.P., Brito C.A.R. Thermal Stabilization study of polyacrylonitrile fiber obtained by extrusion // Polímeros. 2015. V. 25. № 6. P. 523–530. https://doi.org/10.1590/0104-1428.1938

  19. Нащокин А.В., Калугин Д.И., Могильный И.М., Малахо А.П., Авдеев В.В. Окисленные ПАН- волокна как наполнитель для безасбестовых уплотнительных материалов // Успехи современной науки. 2018. № 2. 40–45.

  20. Нащокин А.В., Малахо А.П., Галигузов А.А., Кулаков В.В., Селезнев А.Н., Авдеев В.В. Зависимость механических свойств, морфологии и структурных характеристик различных типов углеродных волокон от температурной обработки // Композиционные волокнистые материалы // Химические волокна. 2012. Т. 44. № 3. С. 44–49.

  21. Ji M., Wang C., Bai Y., Yu M., Wang Y. Structural evolution of polyacrylonitrile precursor fibers during peroxidation and carbonization // Polymer Bulletin. 2007. V. 59. № 4. P. 527–536.

  22. Roselman I.C., Tabor D. The friction of carbon fibres // J. Phys. D: Appl. Phys. 1976. V. 9. P. 2517–2532. https://doi.org/10.1088/0022-3727/9/17/012

  23. Албагачиев А.Ю. Триботехнические характеристики углеродных материалов тормозных дисков при попадании на поверхности трения антигололедной жидкости // Приводы и компоненты машин. 2018. Т. 29. № 5. С. 5–8.

  24. Чичинадзе А.В., Албагачиев А.Ю., Кожемякина В.Д., Коконин С.С., Суворов А.В., Кулаков В.В. Оценка фрикционно-износных характеристик отечественных углеродных фрикционных композиционных материалов для нагруженных тормозов самолетов // Трение и износ. 2009. Т. 30. № 4. С. 359–371.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Известия РАН. Механика твердого тела

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал