Original Article
  • Friction and Wear Characteristics of 2D-Carbon/Carbon Composites
  • In-Seok Oh, Don-Mook Choi, Hyeok-Jong Joo
  • 2차원 구조탄소/탄소 복합재의 마찰 및 마모특성
  • 오인석(충남대학교 고분자공학과), 최돈묵(충남대학교 고분자공학과), 주혁종(충남대학교 고분자공학과)
Abstract
탄소/탄소 복합재는 탄소섬유와 탄소기질로 이루어져 있기 때문에 열에 대한 안정성이 뛰어나므로 첨산산업인 우주, 항공분야에 널리 이용되고 있다. 항공기 브레이크의 경우 기존 금속 브레이크재에 비하여 마찰 마모특성이 우수하며 제동시 흡수에너지가 크고 고온특성이 우수한 재료로 알려져 있다. 탄소섬유에 페놀수지를 침윤시킨 8H/Satin 프리프레그에 마찰 및 마모의 안정성을 부여하기 위하여 무기물 (ZrO2, TiN)을 각각 2, 4, 5vol. % 충진한 후에 프리프레그 80장을 적층 성형하여 2차원 구조 CFRP를 제조하였다. 이 CFRP를 함침 및 재 탄화공정을 반복하여 탄소/탄소 복합재(CFRC)를 제조하였으며 마찰, 마모 및 기계적 특성을 관찰하였다. CFRC의 밀도는 1차 탄화시 급격히 감소하였으나 함침 및 재탄화 공정을 반복함에 따라 현저히 증가하는 양상을 보였다. CFRC의 굴곡강도, 굴곡 탄성률 및 층간 전단강도는 함침 및 재탄화 공정을 반복함에 따라 현저히 증가하였다. 무기물에 첨가하지 않은 CFRC의 경우 마찰계수는 0.3 정도였으며, 마모 부피는 0.25-0.39㎤로 가장 높게 나타났으며 무기물 충진량이 증가함에 따라 마찰계수와 마모 부피는 감소하는 경향을 보였다. 한편 TiN을 충진한 CFRC는 ZrO2를 충진한 CFRC보다 마찰계수와 마모 부피가 높게 나타났다. CFRC의 마모 부피는 미끄럼 거리를 증가시킴에 따라 선형적으로 증가하였으며 CFRC의 마모 메카니즘은 응착마모, 연삭마모와 표면 피로 마모임을 알 수 있었다.

탄소/탄소 복합재는 탄소섬유와 탄소기질로 이루어져 있기 때문에 열에 대한 안정성이 뛰어나므로 첨산산업인 우주, 항공분야에 널리 이용되고 있다. 항공기 브레이크의 경우 기존 금속 브레이크재에 비하여 마찰 마모특성이 우수하며 제동시 흡수에너지가 크고 고온특성이 우수한 재료로 알려져 있다. 탄소섬유에 페놀수지를 침윤시킨 8H/Satin 프리프레그에 마찰 및 마모의 안정성을 부여하기 위하여 무기물 (ZrO2, TiN)을 각각 2, 4, 5vol. % 충진한 후에 프리프레그 80장을 적층 성형하여 2차원 구조 CFRP를 제조하였다. 이 CFRP를 함침 및 재 탄화공정을 반복하여 탄소/탄소 복합재(CFRC)를 제조하였으며 마찰, 마모 및 기계적 특성을 관찰하였다. CFRC의 밀도는 1차 탄화시 급격히 감소하였으나 함침 및 재탄화 공정을 반복함에 따라 현저히 증가하는 양상을 보였다. CFRC의 굴곡강도, 굴곡 탄성률 및 층간 전단강도는 함침 및 재탄화 공정을 반복함에 따라 현저히 증가하였다. 무기물에 첨가하지 않은 CFRC의 경우 마찰계수는 0.3 정도였으며, 마모 부피는 0.25-0.39㎤로 가장 높게 나타났으며 무기물 충진량이 증가함에 따라 마찰계수와 마모 부피는 감소하는 경향을 보였다. 한편 TiN을 충진한 CFRC는 ZrO2를 충진한 CFRC보다 마찰계수와 마모 부피가 높게 나타났다. CFRC의 마모 부피는 미끄럼 거리를 증가시킴에 따라 선형적으로 증가하였으며 CFRC의 마모 메카니즘은 응착마모, 연삭마모와 표면 피로 마모임을 알 수 있었다.

This Article

  • 1991; 4(1): 35-46

    Published on Feb 28, 1991