石墨类型对铜基粉末冶金摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金方法制备了分别以鳞片石墨、球形石墨、焦炭、人造石墨和隐晶石墨为润滑组元的铜基摩擦材料,使用MM3000摩擦磨损试验机测试了摩擦磨损和制动性能。结果表明：在3 000～7 000 r/min的转速下,含人造石墨铜基摩擦材料的平均摩擦因数最高,但磨损量大;含焦炭铜基摩擦材料的摩擦因数次之,但磨损量最小,优于含鳞片石墨铜基摩擦材料。在7 000 r/min转速制动条件下,含人造石墨铜基摩擦材料的瞬时摩擦因数最高,制动时间最短,但摩擦材料表面温升最大;含焦炭铜基摩擦材料的瞬时摩擦因数和制动时间次之,但摩擦材料表面温升最小,且整体性能优于常用的含鳞片石墨铜基摩擦材料。因此,相比而言,以焦炭作为润滑组元的铜基摩擦材料具有最佳的摩擦磨损和制动性能。     

表面改性纳米SiO2对铜基摩擦材料摩擦学性能的影响

为提高铜基粉末冶金摩擦材料的综合性能,采用粉末冶金法分别制备了Cu和Ni包覆的纳米SiO2(n-SiO2)颗粒增强的铜基摩擦材料.通过惯性试验,考核了摩擦材料的摩擦磨损和耐热性能;采用扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计研究了材料的显微组织、基体硬度和磨损机理.结果表明:表面改性n-SiO2可细化铜基摩擦材料的基体组织,显著提高铜基体的硬度;添加Cu/n-SiO2和Ni/n-SiO2的摩擦材料的耐磨性能比添加未表面改性n-SiO2的摩擦材料分别提高3.95倍和7.46倍;n-SiO2颗粒增强铜基摩擦材料的主要磨损机理为犁沟式磨料磨损.     

铁铜基湿式烧结摩擦材料

研究了铁粉含量对烧结湿式铜基摩擦材料的影响,获得一种铁铜基湿式烧结摩擦材料。将该材料在MH-2试验台上与铜基湿式摩擦材料进行了摩擦磨损性能对比试验。     

Cr-Fe为摩擦组元的铜基粉末冶金摩擦材料的摩擦磨损性能

以Cr-Fe取代传统材料中的陶瓷相作为硬质相(即摩擦组元),制备铜基粉末冶金摩擦材料,通过扫描电镜观察分析该材料的微观结构,在MM3000摩擦磨损试验机上检测材料的摩擦磨损性能,并与以Al2O3作为摩擦组元的铜基粉末冶金摩擦材料进行对比。结果表明,以Cr-Fe取代陶瓷相作为摩擦组元,可改善硬质相与基体间的结合状态。随摩擦速度提高,材料的摩擦因数呈先下降后上升的趋势;与Al2O3陶瓷相作为摩擦组元相比,用Cr-Fe为摩擦组元的铜基粉末冶金摩擦材料的摩擦因数提高12%~27%,且稳定性提高10%~20%,线磨损量降低20%~70%。     

SiO2与ZrO2组元对铜基摩擦材料与C/C-SiC复合材料配副摩擦磨损性能的影响

在粉末冶金铜基摩擦材料中分别添加SiO₂和ZrO₂,研究SiO₂和ZrO₂对粉末冶金铜基摩擦材料与C/C-SiC复合材料配副时摩擦磨损性能的影响,并分析两者影响机制的内在关联。结果表明,含SiO₂或ZrO₂的铜基摩擦材料与C/C-SiC复合材料配副时,能在高制动速度下保持较高的平均摩擦因数,分别为0.375 8和0.342 4,摩擦材料的磨损量较低,为1.44μm/次和0.95μm/次,配副材料几乎无磨损。SiO₂在制动过程中易脱落,形成磨粒,对摩擦材料与配副材料表面造成磨粒磨损,而ZrO₂在基体中保持完整,以硬质微凸体的形式对C/C-SiC复合材料摩擦表面产生犁削作用。SiO₂在高制动速度下破碎脱落后易嵌入C/C-SiC复合材料表面摩擦膜,有利于以Cu及Cu的化合物为主的磨屑在其周围积累,促进摩擦转移膜在C/C-SiC复合材料摩擦表面的形成,从而改善材料的摩擦磨损性能。     

新型重负荷铜基金属陶瓷摩擦材料的研究

采用粉末冶金工艺,以莫来石等陶瓷为摩擦组元,并加入较大比例的Sn、Fe、Ni、Mo等金属组元,研制出一种重负荷铜基金属陶瓷摩擦材料.研究了合金元素Ni、Mo和陶瓷相莫来石对材料性能的影响.结果表明,铜基金属陶瓷中同时加入Ni、Mo等多种合金元素,可以提高材料的摩擦系数及其稳度;莫来石则对改善材料的高温性能作用显著.其综合作用的结果使该材料的摩擦系数及其稳度有大幅提高,能够承受高于4 809J/cm2的单位面积能载,且磨损量小,是一种理想的、可广泛应用于各种高能重载工况下工作的高性能摩擦材料.     

钛含量对铜基粉末冶金摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金方法制备铜基摩擦材料,研究钛的添加量对材料的摩擦磨损性能的影响。结果表明:随着钛质量分数由3%增加到12%,铜基摩擦材料的相对密度提高,硬度增加。钛的添加导致晶格畸变,材料硬度提高。随着摩擦速度增加,材料的摩擦因数减小。钛添加到铜基摩擦材料中,降低了铜基摩擦材料的摩擦因数和磨损量,原因在于钛提高了材料的硬度,增加了表面微凸体强度,减少了犁削程度,从而降低了摩擦面的损伤程度,提高了材料的耐磨性。     

重负荷机械制动铁铜基摩擦材料的研制

介绍了用于重负荷机械作制动材料的铁铜基粉末冶金摩擦材料制造工艺,并对摩擦材料的基本选择、摩擦组元的影响、添加Mo₂O₃的作用进行了探讨和研究。结果发现,随着等份量的SiC和SiO₂总量的增加,摩擦系数增加,材料的磨损率先下降后上升,有一最小磨损率。添加Mo₂O₃不仅对提高摩擦系数有一定的效果,而且对降低材料的磨损有显著效果。研制了一种摩擦磨损性能良好价格相对低廉的铁铜基重负荷机械制动材料。     

铜基粉末冶金摩擦材料增强相的研究发展状况

铜基粉末冶金摩擦材料具有组织均匀、导热性好、耐磨性高、摩擦因数稳定等优点,应用于快速列车的制动摩擦领域。目前,国内的铜基粉末冶金刹车片已基本满足250 Km/h列车的需求,但300 Km/h以上的高速列车刹车片还是依靠进口。本文综述了金属粉末、金属化合物以及陶瓷颗粒等增强相对铜基粉末冶金摩擦磨损性能的影响,指出了高速列车用铜基粉末冶金摩擦材料制备过程中存在的主要问题,并展望了铜基粉末冶金摩擦材料的发展前景。     

铜基粉末冶金摩擦材料的应用及展望

铜基粉末冶金摩擦材料以其在制动方面的优越性能获得了广泛地应用。本文阐述了铜基粉末冶金摩擦材料的使用要求, 系统地介绍了铜基粉末冶金摩擦材料在飞机、高速列车、风力发电和汽车等领域的应用现状, 并对铜基粉末冶金摩擦材料的未来发展进行了展望, 为铜基粉末冶金摩擦材料的进一步的发展提供参考。     

SiO2/ZrO2复合陶瓷组元对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

在粉末冶金铜基摩擦材料中添加6%(质量分数)的SiO2/ZrO2复合陶瓷组元,研究SiO₂和ZrO₂的质量分数对摩擦材料摩擦磨损性能的影响,并分析其机理。结果表明:随w(SiO₂)/w(ZrO₂)比值减小,铜基摩擦材料的密度和硬度增大。高速制动时,摩擦材料的摩擦因数和摩擦稳定因数较小。SiO₂可有效提高摩擦因数,ZrO₂可降低摩擦副的磨损率。当w(SiO₂)/w(ZrO₂)为2/4时,摩擦材料具有较好的摩擦磨损性能,高速制动下平均摩擦因数为0.326,摩擦稳定因素处于较高水平,为0.71,对偶数材料损伤在可接受范围内。SiO₂较易脱落而形成磨粒,ZrO₂与基体界面结合状态较好,所以随SiO₂含量减少,主要磨损机制从磨粒磨损转变为黏着磨损和磨粒磨损,最后转变为剥层磨损。     

反应合成的TiC对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

研究了反应合成的TiC对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响,结果表明:随着Ti含量的增加,Ti与铜基摩擦材料中的润滑剂石墨反应生成了硬度较高的TiC;TiC对基体起弥散强化作用,使铜基摩擦材料的硬度相应升高;Ti含量较高的铜基材料在较高的载荷和滑动速度下具有较小的磨损率。     

α-SiC的粒度对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

选取粒度为1μm和10μm的立方型6Hα-SiC陶瓷颗粒,制备含碳化硅陶瓷颗粒的铜基粉末冶金摩擦材料。通过扫描电镜(SEM)观察分析该材料的摩擦表面和亚表面的显微组织形貌,研究α-SiC粒度对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响。结果表明:α-SiC陶瓷颗粒的加入可显著降低铜基摩擦材料的磨损,并能有效抑制材料缺陷源处微裂纹的萌生和扩展。SiC陶瓷颗粒的粒度对铜基摩擦材料机械混合层的形貌和抵抗摩擦过程中剪切变形的能力有显著影响,10μmα-SiC陶瓷颗粒能有效强化基体,显微硬度较不含α-SiC的材料提高1倍以上,表现出较优异的摩擦磨损性能,摩擦因数和摩擦因数稳定性最高,分别为0.31和0.58,磨损量最小。     

Fe在铜基粉末冶金摩擦材料中的作用

研究了Fe在铜基粉末冶金航空摩擦材料中的摩擦磨损作用及机理。研究表明:Fe在铜基摩擦材料中起到了摩擦组分的作用,对材料的机械性能和摩擦磨损性能起到了重要的作用。Fe能提高铜基摩擦材料的强度、硬度;当Fe含量超过4%后,随Fe含量的增加,材料的摩擦系数及稳定性增加;高速摩擦条件下,Fe能促进摩擦面氧化膜的形成,减小材料的摩擦系数和磨损量。     

成型压力对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响

研究成型压力对铜基摩擦材料显微组织和性能的影响。结果表明,铜基摩擦材料的密度随成型压力的增加基本保持不变;随着成型压力的增加,孔隙率明显降低,致密度提高。当成型压力从60t增加到100t时,铜基摩擦材料的硬度明显提高,当成型压力继续增加时,硬度出现下降趋势;铜基摩擦材料的摩擦系数随着成型压力的增加呈先降低后增加的趋势。在成型压力为100t时,铜基粉末冶金摩擦材料的综合性能最佳。     

孔隙度对湿式铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用不同的压制压力制备湿式铜基粉末冶金摩擦材料,借助扫描电镜及摩擦磨损试验机研究材料的孔隙度对其组织和摩擦磨损性能的影响。结果表明:当孔隙度小于25%时,高孔隙度材料具有更高且更加稳定的摩擦因数,当孔隙度超过25%时,摩擦性能不稳定;磨损量随孔隙度减小先减小后增大。对此湿式铜基摩擦材料,20%为其最佳的孔隙度,此时材料具有最佳的摩擦磨损性能。     

膨胀蛭石对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金法制备膨胀蛭石含量(质量分数,下同)分别为0.1%,2%和4%的铜基摩擦材料,利用MM-1000摩擦试验机测定该材料的摩擦磨损性能,并研究膨胀蛭石对磨损机理的影响。结果表明:加入1%膨胀蛭石时,铜基摩擦材料的摩擦因数提高,但随蛭石含量继续增加而逐渐降低。低转速下,加入膨胀蛭石的材料磨损率显著降低,磨损率受蛭石含量的影响较小;在中高转速下,随蛭石含量从1%增加到4%,材料的磨损率逐渐增大。加入膨胀蛭石后材料表面的摩擦膜更光滑,没有出现易疲劳磨损的亚表面。在低转速条件下,含膨胀蛭石的铜基摩擦材料的磨损机制以粘着磨损为主,在中高速条件下,其磨损机制转变为粘着磨损、犁削磨损和疲劳磨损的复合磨损机制。     

石墨取向化铜基摩擦材料的性能研究

以Al_2O_3弥散强化铜粉为基体,镀铜鳞片石墨为润滑相,通过冷压薄坯层叠热压烧结工艺制备了鳞片石墨取向化分布的铜基摩擦材料,采用扫描电子显微镜观察了鳞片石墨在铜基体中的分布情况,并对铜基摩擦材料的密度、硬度、抗压强度、热导率及摩擦性能进行了测试与分析。结果表明:制备的铜基摩擦材料组织中鳞片石墨分布均匀,与铜基体结合良好,石墨片与压制方向趋向于垂直,鳞片石墨之间平行分布;垂直压制方向比压制方向具有更高的硬度和抗压强度,垂直压制方向的热导率是压制方向的3倍,且在高鳞片石墨体积分数下垂直压制方向具有比压制方向更低的摩擦因数、磨损量和摩擦表面温度。     

SiO2和莫来石对铜基摩擦材料性能的影响

重点研究了SiO2和莫来石在铜基摩擦材料中的作用，比较了二者的不同。研究结果表明，SiO2和莫来石均可作为摩擦组元加入到铜基摩擦材料中，随着Si02或莫来石含量增加，摩擦材料的摩擦系数和对偶件的磨损量均明显增加；当摩擦组元含量与石墨含量之比小于1：1时，摩擦材料的耐磨性逐渐提高；当比例大于1：1时，则相反。在摩擦组元含量相同的情况下，添加莫来石的摩擦材料的摩擦系数、磨损量、对偶件的磨损量均比添加SiO2者要高。     

钨含量对铜基摩擦材料性能的影响

为了探究钨含量对制动用铜基摩擦材料性能的影响,采用热压烧结工艺制备了不同钨含量的铜基摩擦材料,对其物理性能、力学性能和摩擦磨损性能进行了测试.研究表明,铜基摩擦材料的密度随着钨含量的增加而增大,而剪切强度和硬度先增大后减小.钨提高了材料磨损表面微凸体接触的结点强度,从而提高了材料的摩擦因数.适量的钨可以有效地减少磨损表...