采用B4C和FeSi2对C/SiC刹车材料改性的新方法及其摩擦磨损机理

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51672218
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    62.0万
  • 负责人：
    范尚武
  • 依托单位：
    西北工业大学
  • 学科分类：
    E0204.结构陶瓷
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2016
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Serious abrasion and friction coefficient instability of the disk/pad brake pairs were produced when the full C/SiC (carbon-ceramic) brake disk and pad were used, which affect carbon-ceramic brake materials applied to the disk/pad brake systems, such as the high-speed train and automobile brake systems. The main reason is that the poor matrix toughness of the carbon-ceramic brake materials will lead to the brittle flaking off of the disk/pad friction interface during braking, and the friction interface is easy to produce oxidation wear to aggravate the brittle flaking off. The project intends to introduce the toughness matrix FeSi2 and self-healing component B4C into the brake materials by B4C slurry infiltration combined with FeSi75 melt infiltration process that reduce the oxidation wear and brittle flaking off to improve the friction and wear properties of the materials. The infiltration and reaction mechanism of FeSi75 melt and the microstructure formation mechanism of the friction components, the influence of the composition and microstructure on the properties of the B4C and FeSi2 modified carbon-ceramic brake materials, and friction and wear mechanism of the brake materials will be researched and revealed. And the matching design among the composition, microstructure and properties of the B4C and FeSi2 modified carbon ceramic brake materials will be studied. The project will improve the material system and process system of carbon-ceramic brake materials, and enrich the tribological mechanism of carbon-ceramic brake materials. The results will promote the applications of carbon-ceramic brake materials.
盘/片刹车副在使用全C/SiC（碳陶）刹车材料时磨损大，摩擦系数不稳定，影响其在高速列车和汽车等盘/片刹车结构中应用推广。主要原因是碳陶刹车材料基体韧性差，盘/片摩擦界面在刹车过程中易产生脆性剥落，而且摩擦界面易产生氧化磨损加剧脆性剥落。本项目拟通过B4C浆料浸渗结合FeSi75熔融浸渗工艺（RMI-FeSi75）在碳陶刹车材料中引入韧性基体组元FeSi2和自愈合防氧化组元B4C，降低摩擦界面的氧化磨损和脆性剥落来改善材料的摩擦磨损性能。研究并揭示FeSi75熔渗反应机理及材料的摩擦组元微结构形成机理，B4C、FeSi2改性碳陶刹车材料的组成/结构对材料性能的影响规律，以及B4C、FeSi2改性碳陶刹车材料的摩擦磨损机理；并研究B4C、FeSi2改性碳陶刹车副材料的组成/结构/性能匹配设计。本项目将完善碳陶刹车材料的材料体系及工艺体系，丰富碳陶刹车材料的摩擦磨损机理，为其推广应用奠定基础。

结项摘要

为解决传统三维针刺C/C-SiC刹车材料应用于盘/片刹车系统时存在磨损大、摩擦系数不稳定的问题，本项目提出向C/C-SiC中引入FeSi2合金组元，提高基体韧性来提升材料的抗磨损性能；向C/C-SiC中引入B4C，提升材料的抗氧化磨损能力。本项目系统研究了FeSi2/B4C改性C/C-SiC刹车材料的组成/微结构特征、力学性能、抗氧化性能、热物理性能和不同条件下的摩擦磨损性能。结果表明：.(1) 向C/C-SiC中引入FeSi2合金组元，改善了基体的韧性，在摩擦过程中抑制了基体脆性剥落，降低了磨粒磨损，显著提升了材料的抗磨损能力，将磨损率，尤其是高能载刹车时的磨损率降低了一个数量级以上，由1.4 μm/cycle降低至0.11 μm/cycle。.(2)在材料中引入适量FeSi2相（小于5 wt.%），材料的力学性能得以显著提升，抗弯强度由190±10 MPa提升至340±19 MPa。.(3) 采用浆料浸渍技术向C/C-SiC纤维束间引入B4C，显著提升材料的抗氧化能力，在空气中700℃ⅹ12 h氧化失重率由改性前的60%降低至17%，能显著降低材料的氧化磨损。.(4) 在C/C-SiC中引入B4C，材料在1000℃的比热容由3.52 J/cm3·K提升至4.12J/cm3·K，在高能载状态刹车时摩擦界面温度可降低100℃以上，B4C在摩擦过程中氧化生成B2O3，保护碳纤维和热解碳免于氧化，显著提升了材料的抗氧化磨损，使材料的线磨损率降低了50%以上。.通过对材料组成/结构与性能的研究，掌握了FeSi2/B4C改性C/C-SiC刹车材料的微结构形成机理，明晰了FeSi2合金相对材料力学性能的影响规律、B4C填料对材料的氧化防护机制，揭示了材料在不同条件下的摩擦磨损机理，为C/C-SiC刹车材料在高铁和汽车中的应用推广奠定了基础。

项目成果

期刊论文数量（33）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（2）
The effects of phosphate coating on friction performance of C/C and C/SiC brake materials
磷酸盐涂层对C/C和C/SiC制动材料摩擦性能的影响
  • DOI：
    10.1016/j.triboint.2017.04.035
  • 发表时间：
    2017-10
  • 期刊：
    Tribology International
  • 影响因子：
    6.2
  • 作者：
    Shangwu Fan;Chuan Yang;Liuyang He;Juanli Deng;Litong Zhang;Laifei Cheng
  • 通讯作者：
    Laifei Cheng
Electromagnetic shielding behavior of heat -treated Ti 3 C 2 T X MXene accompanied by structural and phase changes
热处理 Ti3C2TX MXene 的电磁屏蔽行为伴随结构和相变化
  • DOI：
    10.1016/j.carbon.2020.04.041
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Carbon
  • 影响因子：
    10.9
  • 作者：
    Ji Biao;Fan Shangwu;Ma Xu;Hu Kaiyue;Wang Le;Luan Chenghua;Deng Juanli;Cheng Laifei;Zhang Litong
  • 通讯作者：
    Zhang Litong
Comparative evaluation of two different methods for thermal shock resistance of laminated ZrB2-SiCw/BN ceramics
两种不同方法叠层ZrB2-SiCw/BN陶瓷耐热震性能对比评价
  • DOI：
    10.1016/j.ceramint.2018.07.221
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Ceramics International
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Yuhang Bai;Mengyong Sun;Mingxing Li;Shangwu Fan;Laifei Cheng
  • 通讯作者：
    Laifei Cheng
Effect of B4C addition on the oxidation behavior of borosilicate glass repairing coating for C/C brake materials
B4C添加量对C/C制动材料用硼硅酸盐玻璃修补涂层氧化行为的影响
  • DOI：
    10.1016/j.ceramint.2020.02.248
  • 发表时间：
    2020-07
  • 期刊：
    Ceramics International
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Juanli Deng;Kaiyue Hu;Baofu Lu;Xu Ma;Hao Li;Jiahao Wang;Shangwu Fan;Litong Zhang;Laifei Cheng
  • 通讯作者：
    Laifei Cheng
Thermodynamics equilibrium analysis on the chemical vapor deposition of HfC as coatings for ceramic matrix composites with HfClx(x = 2–4)-CyHz(CH4, C2H4 and C3H6)-H2-Ar system
HfClx(x≤=≤2≤4)-CyHz(CH4、C2H4和C3H6)-H2-Ar体系化学气相沉积HfC陶瓷基复合材料涂层的热力学平衡分析
  • DOI：
    10.1007/s42114-018-0069-7
  • 发表时间：
    2018-12
  • 期刊：
    Advanced Composites and Hybrid Materials
  • 影响因子：
    20.1
  • 作者：
    Juanli Deng;Baofu Lu;Kaiyue Hu;Bohan Zheng;Shangwu Fan;Laifei Cheng;Litong Zhang
  • 通讯作者：
    Litong Zhang

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI：
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间：
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊：
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子：
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者：
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者：
    {{ item.author }}

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ patent.updateTime }}

其他文献

层状SiC/BN陶瓷的制备及抗冲击性能
  • DOI：
    10.14062/j.issn.0454-5648.20200404
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    硅酸盐学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    成来飞;孙孟勇;范尚武;张亚妮;李良军
  • 通讯作者：
    李良军

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI：
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间：
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊：
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子：
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者：
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败，请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题，我已根据课题信息分析并撰写以下内容，帮您拓宽课题思路：

AI项目思路

AI技术路线图

范尚武的其他基金

SiC/SiC核包壳Y-Al-Si-O玻璃-陶瓷封接及其环境腐蚀和辐照损伤机理
  • 批准号：
  • 批准年份：
    2022
  • 资助金额：
    54 万元
  • 项目类别：
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号：
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份：
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额：
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别：
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号：
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份：
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额：
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别：
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者：{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
关闭
close
客服二维码