【环氧板】材料在拉伸

【环氧板】材料在拉伸

尽管环氧板材料在拉伸载荷下十分脆弱，但它却拥有良好的抗压性能，这种差异与两种载荷方式下材料中的应力性质及裂纹的萌生和扩展方式有关。展示了陶瓷材料在拉伸和压缩试验下典型的应力-应变行为。

环氧板材料的热稳定性和抗蠕变性良好，具有很高的使用温度上限。典型的镍基高温合金的使用温度上限为1 100 C左右，而某些陶瓷则可以在1 500 C下使用。

抗热震性是陶瓷材料在高温下使用时需要考虑的问题。由于环氧板材料固有的脆性,热冲击是材料发生破坏的重要原因之一。

非氧化物陶瓷包括碳化物、确化物、氮化物陶瓷等。它们往往具有强烈的键合.熔点极高，原子扩散系数低高温性能良好。然而，这些性质也使得非氧化物陶瓷难以烧结,在制备工艺上较为复杂。此外，抗氧化性是非氧化物陶瓷在高温、氧化性气氛下长期使用时需要考虑的

环氧板是综合性能最为优异的非氧化物陶瓷之- ,在复合材料中应用广泛。迄今为止,已报道的sic多型(polytype)有200多种。这些多型又可以分为立方(C)、六方(H)、菱形(R)等类。其中闪锌矿结构的3C- SiC是结构最为简单的一一种(结构见图4- 7),空间群为F43m。3C- SiC-般又称为β- SiC,除此之外的其他SiC都统称为a- SiC。

β- SiC晶胞由硅碳四面体构成。硅原子在晶格中占据8个顶点和6个面心位置,碳原子则占据4个四面体间隙位置，它可以看作是由面心立方的硅晶格和面心立方的碳晶格错位嵌套而成的。β-SiC的晶体结构类似于金刚石,Si-C原子间属共价键强结合，因而表现出很高的硬度(其硬度仅次于金刚石)。β-SiC 具有低密度、高比模量、高比强度等优异特征，具有较好的热稳定性(2373 K左右开始转变为a- SiC,没有熔点,在一标准大气压下、3000K以上气化)以及耐腐蚀性,因而可以认为β一sic陶瓷是作为高温结构材料的最有希望的材料之一。

在利车制动系统方面,C/siC刹车盘(俗称碳/陶利车盘)作对盐雾下动静摩擦因数基本不C/C相比.具有制备周期短、成本低、强度高、静摩擦因数高.衰减等显著优点，是继C/C之后的新一代刹车材料。可用在先进战斗机、高速列车、赛车和跑车等的刹车系统上。

美国的Aircraft Braking Systems Corporation, Godrich,Honewell和OAI四大公司对c/siC利车材料进行了研究。C/sIC陶竞复合材料显著提高了使用温度和减少利车系统的体积,大大提高了利车的安全性。美、德、日等工业发达国家正逐步展开其理论和应用研究,如德国斯图加特大学和德国航天研究所等单位的研究人员开始进行环氧板材料应用于摩擦领域的研究,并已研制出应用于Porsche(保时捷)轿车中的C/C-SiC刹车盘。在这种刹车盘中,刹车片表面之间具有冷却通道，这种结构可以改善刹车盘的散热性,大幅度提高刹车系统的使用寿命。

国内对作为制动材料的环氧板材料的研究起步较晚，直到21世纪初期中南大学和西北工业大学才开始C/C- SiC摩擦材料的制备和摩擦磨损机理的研究。近年来,中南大学研制的环氧板材料在制动领域的应用取得了长足的进展，正准备应用于某型号直升机旋翼用刹车片、某型号坦克用刹车盘和闸片，以及高速列车刹车闸片等。西北工业大学研制的C/SiC刹车盘已在多种机型上应用，同时已建成C/SiC刹车盘生产线,具有批量生产的能力。图4-21所示为保时捷用碳陶刹车盘和西北工业大学生产的C/SiC刹车盘。

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