炭-炭复合炭素材料试验方法第1部分：摩擦磨损性能试验

炭-炭复合炭素材料试验方法第1部分：摩擦磨损性能试验

国家标准 GB/T40398.1一2021 炭-炭复合炭素材料试验方法 第1部分:摩擦磨损性能试验 IestmethodforC-Ccomposites一Part1:Frictionandwearproperty 2021-08-20发布 2022-03-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标涯花警理委员会国家标准
GB/T40398.1一2021 前 言 本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分;标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草 本文件是GB/T40398《炭-炭复合炭素材料试验方法》的第1部分 GB/T40398已经发布了以下 部分: 第1部分摩擦磨损性能试验; 第2部分:弯曲性能试验 请注意本文件的某些内容可能涉及专利 本文件的发布机构不承担识别专利的责任 本文件由钢铁工业协会提出 本文件由全国钢标准化技术委员会(SAC/TC183)归口 本文件起草单位中南大学、湖南博云新材料股份有限公司、安徽弘昌新材料有限公司、西安超码科 技有限公司治金工业信息标准研究院 本文件主要起草人;苏哲安、徐惠娟、周舜、肖孝天,李保健、刘杰、张明瑜、黄启忠.郑景须,赵大明、 薛宁娟
GB/T40398.1一2021 引 言 由于炭-炭复合炭素材料制造的复杂性,制备工艺、预制件本身的结构特点、测试设备和测试参数等 均是影响材料各项性能测试的因素,确定其各项性能指标的检测方法标准,有助于更科学地表征炭-炭 复合材料的各项性能、更真实地反映材料的固有特性,为炭-炭复合炭素材料的设计参数的选取和优化、 结构设计、性能研究、产品试制开发以及验证提供准确可靠的性能数据,为产品的质量控制提供有力的 技术支撑 GB/T40398《炭-炭复合炭素材料试验方法》旨在确定炭-炭复合炭素材料各项性能指标试 验方法,分为以下2个部分 第1部分:摩擦磨损性能试验 目的在于确定实验室条件下,炭-炭复合炭素材料的摩擦磨损 性能的测定方法 第2部分;弯曲性能试验 目的在于室温条件下测定三维穿刺炭-炭复合炭素材料和准三维针 刺炭炭复合炭素材料的弯曲强度和弯曲弹性模量 I
GB/T40398.1一2021 炭-炭复合炭素材料试验方法 第1部分摩擦磨损性能试验 范围 本文件规定了炭-炭复合炭素材料摩擦磨损性能试验的原理、试验设备、,试样、试验环境、试验步骤、 计算和试验报告 本文件适用于实验室条件下炭-炭复合炭素材料的摩擦磨损性能的测定 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 其中,注日期的引用文 件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于 本文件 GB/T1446纤维增强塑料性能试验方法总则 GB/T33501一2017碳/碳复合材料拉伸性能试验方法 术语和定义 GB/T335012017界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1 炭-炭复合炭素材料C-Ccompwsites 炭纤维增强炭基的复合材料 3.2 面积能载theratioorenergytoarea1 摩擦副单位面积上所承载的能量 3.3 质量能载theratioofenergytomass 摩擦副单位质量上所承载的能量 3.6 线性磨损linearwear 摩擦副在试验前后平均厚度差与试验次数的比值 3.7 质量磨损masswear 摩擦副在试验前后质量差与试验次数的比值 3.8 比压interfacepressure 接触表面上的垂直压力与宏观接触面积的比值
GB/T40398.1一2021 原理 本方法模拟了材料实际工况下面积能载与质量能载,即将炭-炭摩擦副随同摩擦试验机的既定惯量 加速到规定速度后,立即对摩擦副施加轴向载荷,进行惯性制动,直至完全停止 在刹车过程中对试验 各参数进行数据采集,以测定炭-炭复合炭素材料的摩擦磨损性能 5 试验设备 5.1试验机 试验机采用摩擦热冲击的试验方法,在模拟实际工况条件下进行炭-炭复合炭素材料实验室小样缩 比的动态模拟测试,可满足刹车压力、速度、时间、制动力矩、摩擦系数、刹车功率和吸收能量等参数的自 动采集.,处理及结果输出功能 其中,试验机速度控制误差,压力控制误差,扭矩控制误差为全量醒的 士1%;试验配置惯量误差不应大于0.01kgm 5.2测量设备 5.2.1千分尺 测量精度为0.01 mm 5.2.2游标卡尺 测量精度为0.02mm 5.2.3天平 测量精度为0.1mg 试样 6 6.1试样形状与尺寸 炭-炭复合炭素材料动静盘摩擦磨损试样为圆环状,试样形状和尺寸分别见图1和表1 2
GB/T40398.1一2021 单位为毫米 3.2 其余 剖面一 心E " 0.04 88 5 s" 路 标引序号说明 H 试样厚度 图1炭-炭复合炭素材料摩擦磨损试样 表1炭-炭复合炭素材料摩擦磨损试样尺寸 单位为毫米 试样尺寸 试样类型 形状 外径 内径 厚度 根据实际工况与模拟实验 炭-炭复合炭素材料 圆环状 75-"8 53-8" 质量能载相等原则确定 6.2试样制备 试样制备应遵循如下原则 样坏从制品上切取后,应及时做好动环,静环及对应摩擦面标记; a b)加工后的试样应进行外观目视检查,不应有纤维剥落、孔洞、掉边掉角等瑕疵 6.3试样数量 摩擦磨损有效试样为1对 试验环境 实验室环境应满足仪器正常测试要求
GB/T40398.1一2021 8 试验步骤 8.1试验前准备 8.1.1对摩擦副进行外观检查,以确保无崩块,剥落等现象,并对摩擦副的动环,静环进行编号 8.1.2检查试验机的气压系统,并进行扭矩零点的调试 8.2磨合试验 8.2.1将摩擦副装配在试验机上 8.2.2启动试验机,按表2试验参数进行磨合试验 磨合试验后使摩擦副摩擦面相互贴合面积应至少 达80% 表2炭-炭复合炭素材料磨合参数 试验条件 单位 数值 4000 转速(n r/min 根据实际工况线速度、面积能载与实验室小样线 转动惯量( kg m” 速度,面积能载相等原则确定 比压P MPa 0.4 68 试验次数 次 8.2.3磨合完成后,沿试样圆周均布的三个标记点测量其厚度,取三次测量的算术平均值;并对试样进 行称重 8.3摩擦试验 8.3.1试验参数 根据试验目的,进行动摩擦试验或静摩擦试验 相关参数见表3 表3炭-炭复合炭素材料摩擦磨损试验参数 试验方式 试验条件 单位 数值 根据实际工况线速度与实验室小样线 转速(n r/min 速度相等原则确定 根据实际工况线速度、面积能载与实验室 动摩擦试验 转动惯量(J kgm 小样线速度,面积能载相等原则确定 比压(P 模拟实际刹车比压 MPa 试验次数 次 10 转速(n r/min 35(非常缓慢) 静摩擦试验 模拟实际刹车比压 比压P MPa 试验次数 次
GB/T40398.1一2021 8.3.2动摩擦试验 炭-炭复合动摩擦试验按表3规定的试验条件进行 每次试验记录刹车速度、力矩、比压、动摩擦系 数等参数和试验曲线,对试验过程中火花、啸叫崩块等重要的现象做相应记录 注，动摩擦系数是指动摩擦力与法向作用力(正压力)的比值 每次动摩擦试验后应将表面冷却至50以下方可进行下一次试验 8.3.3静摩擦试验 静摩擦试验按表3规定的试验条件进行 每次试验记录静摩擦力矩、比压、静摩擦系数等参数和试 验曲线 注:静摩擦系数是指在静摩擦状态下,摩擦副的接触面上所产生的最大摩擦力与法向作用力(正压力)的比值 常态下静摩擦试验应在试样冷却至50C以下进行 8.3.4试验后测量 按8.2.3的规定对试样厚度进行测量,并称重 计算 9.1摩擦系数 每次试验摩擦系数按公式(1)计算,其中按公式(2)计算,结果保留3位有效数字 M PSR H)+(始 R= 式中: -每次试验摩擦系数; f 市帮本 m); M. P 比压,单位为兆帕(MPa); -摩擦面积,单位为平方毫米mm'); 试样平均半径,单位为米( m 试样外径,单位为米(m); 试样摩擦面的内径,单位为米(m). 9.2摩擦系数算术平均值 摩擦系数算术平均值按公式(3)计算 习 7 = 3 式中: 摩撇系数算术平均值" fn 每次试验摩擦系数; 试验次数
GB/T40398.1一2021 g.3线性磨损 动环或静环线性磨损按公式(4)计算,结果保留3位有效数字 ,一！ Al一 n 式中 动环或静环线性磨损,单位为毫米每次(mm/次) / 摩擦试验前动环或静环平均厚度,单位为毫米mm); -摩擦试验后动环或静环平均厚度,单位为毫米mm) 9.4质量磨损 动环或静环质量磨损按公式(5)计算,结果保留3位有效数字 "m一 ×10 A1一 式中 动环或静环质量磨损,单位为毫克每次(mg/次); m 摩擦试验前动环或静环重量,单位为克(g); m 摩擦试验后动环或静环重量,单位为克(g) m 9.5统计 按GB/T1446中的规定计算算术平均值和变异系数 试验报告 10 试验报告应至少包括下列内容: 试验项目名称、执行标准; a b 试验时间,地点及试验环境条件; 试样来源、材料品种及规格; c d 试样编号、尺寸及数量; 试验设备、仪器的型号及规格; e f 摩擦磨损试验曲线 试验摩擦系数平均值、标准差和离散系数 8 h)试验人员、日期及其他

炭-炭复合炭素材料试验方法第1部分：摩擦磨损性能试验GB/T40398.1-2021

炭-炭复合炭素材料是一种特殊的材料，在许多工业领域都有广泛应用。该材料具有高温强度、耐腐蚀、抗氧化、摩擦磨损性好等优点。炭-炭复合炭素材料试验方法第1部分：摩擦磨损性能试验GB/T40398.1-2021规定了该材料的摩擦磨损性能测试标准，以确保其质量和可靠性。

试验方法简介

该试验方法基于铝基合金与炭-炭复合材料之间的滑动摩擦。在试验过程中，通过施加一定的负载和滑动速度，来测量炭-炭复合材料的摩擦系数和磨损率。

测试设备及工具

• 滑动试验机：能够控制负载和滑动速度，并记录试验数据。
• 样品夹具：用于夹持样品，确保其稳定性。
• 测试块：使用标准铝基合金作为测试块。
• 天平：用于测量样品和测试块的重量。
• 计时器：用于记录测试时间。
• 显微镜：用于观察炭-炭复合材料表面的形貌变化。

试验步骤

1. 将样品和测试块清洗干净，并用天平称重。
2. 将样品夹入夹具中，并将测试块放置在其上方。
3. 调整试验机参数，包括负载、滑动速度等。
4. 开始试验，记录下试验时间、滑动距离、温度等数据。
5. 试验结束后，取出样品和测试块，用显微镜观察其表面形貌变化。
6. 计算样品的摩擦系数和磨损率。

结论

通过以上试验方法，可以有效地测试炭-炭复合炭素材料的摩擦磨损性能。这有助于确保该材料在实际工作中的质量和可靠性，为相关工业领域提供了一种高性能的材料选择。

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