铝基复合材料的摩擦磨损性能

在制动试验条件下,研究铝基复合材料的摩擦磨损性能,研究结果表明：与铸铁材料相比,铝基复合材料能大大地降低摩擦表面温度,其摩擦系数可在较大载荷,较高转速下保持稳定,有利于制动性能的提高,复合材料在不同摩擦试验后的磨损量与ＳｉＣ含量和基体种类有关。在相同摩擦条件下,磨损量随颗粒含量增加而减少,与铸铁材料相比,它具有重量轻,导热快,摩擦系数稳定,不产生热裂,是较适宜的制动盘材料。     

润滑条件下Mg2B2O5/6061Al基复合材料摩擦磨损性能研究

采用自制的机械-超声混合搅拌设备制备出Mg2B2O5/6061Al铝基复合材料,复合材料的体积分数为2%。研究了载荷和滑动速度对基体以及复合材料的摩擦磨损性能的影响。实验结果表明,基体和复合材料摩擦系数总体上随着载荷和滑动速度的增加而减小。基体和复合材料的磨损率随载荷和滑动速度的增加而明显的增大,且基体和复合材料均存在一个临界载荷和临界滑动速度。当载荷和滑动速度到达临界值后,磨损率均急剧增大,此时试样摩擦磨损机制由微观疲劳磨损和磨粒磨损向粘着磨损与剥离磨损转变。     

T6态A356/SiC与Semi-Metallic Pad的干滑动摩擦磨损特性

选用A356／SiC复合材料与Semi—metallic pad材料进行干滑动摩擦磨损试验,并采用SEM、XRD、EDS等手段分析了复合材料的摩擦磨损特点及磨损机制。铝基复合材料与该pad间表现出非常出色的耐摩擦磨损特性,在1m／s的低滑动速度下,即使载荷增加到700N也几乎不发生磨损;载荷不大于500N时,磨损率与滑动速度无关,保持非常小的范围。只有在高载荷、高滑动速度下才会有较为明显的磨损。摩擦系数则随载荷增大产生无规则变化,而随滑动速度的增加而减少,但变化幅度在0．1之内。复合材料耐磨特性好的主要原因是,磨损过程中磨损面上迅速形成以氧化物和石墨为主的润滑膜,减少磨损。高载荷、高滑动速度下磨损的主要特点为,复合材料表层形成塑性流动层,大的塑性流动变形使得较软的铝合金基体沿磨损方向以片状形式挤出,形成特殊的磨屑。而不易变形的SiC颗粒则留在磨损面上形成SiC聚集区,该区域又能在一定程度上减少进一步的磨损。     

滑动速度对不同载荷下再生复合辊环耐磨性能的影响

通过对回收的废旧复合辊环材料进行重熔和离心铸造,制备了由耐磨WCp颗粒增强的复合层与Fe-C合金墨体组成再生复合材料辊环,采用MMS-1G高速销-盘摩擦磨损试验机、扫描电镜(SEM),研完了100 N、150 N和200 N载荷下滑动速度对再生复合辊环摩擦性能的影响.结果表明,不同载荷条件下,随滑动速度的增加,再生复合辊环的磨损率均出现幅度很小的波动现象,而摩擦系数先降低后缓慢增加.在相同滑动速度条件下,磨损率明显随载荷的增加而增大,而摩擦系数随载荷的增加而降低.再生复合辊环在低速条件下的磨损机理主要为犁沟磨损和塑性变形,而当滑动速度较高时,表现为粘着磨损、氧化磨损和磨粒磨损.     

原位合成Al2O3增强铝基复合材料的摩擦磨损性能

通过采用粉末冶金和原位合成技术相结合的近净成形技术制备Al-5％Si-Al2O3复合材料,并运用M一2000摩擦磨损试验机对该复合材料的摩擦磨损性能进行研究。通过单一变量比较法分析载荷和滑动速度对Al-5％Si-Al2O3复合材料摩擦磨损性能的影响,同时对长时间连续磨损下该材料的摩擦性能进行研究。通过扫描电子显微镜对Al-5％Si-Al2O3复合材料的磨损表面进行观察,并分析其磨损机制。结果表明,随着载荷的增大,试样的磨损量和摩擦因数均增加;随着滑动速度的增大,试样表面的升温使得产生氧化层的速率增加,试样的磨损量和摩擦因数均减少。在长时间的连续磨损过程中,由于初始时发生粘着磨损,试样的摩擦因数随着滑动距离的增大而增大。然后,试样表面氧化层的形成和破坏趋于动态平衡,试样表面相对稳定,其摩擦因数也随之趋于平稳。铝基复合材料的磨损机制主要为磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损。     

(TiB2+Al3Ti)/Al-4.5Cu原位复合材料的高温耐磨性能

本文采用混合盐法制备了(TiB2 Al3Ti)/Al4.5Cu原位复合材料,研究了该复合材料在150℃下的干摩擦滑动磨损行为,并与基体合金进行对比.结果表明,载荷在10～20 N之间时,(TiB2 Al3Ti)/Al-4.5Cu原位复合材料的磨损量低于基体合金,但并不明显;随载荷的增加(特别是当载荷超过30 N之后),复合材料的磨损量仍低于基体合金,且复合材料的磨损量增大的速度小于基体合金磨损量的增长速度.(TiB3 Al3Ti)/Al-4.5 Cu原位复合材料同45钢对磨时的主要磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损.随着原位反应体系中混合盐含量的增加,复合材料的耐磨性能提高,并逐渐由粘着磨损向磨粒磨损过渡.     

双连续复合材料SiC/Fe-40Cr与SiC/Al2618合金干摩擦磨损行为的实验研究与数值分析(英文)

利用环环式摩擦磨损试验机研究双连续复合材料SiC/Fe40Cr与SiC/2618Al合金在滑动速度30~105m/s,载荷1.0~2.5MPa条件下的干摩擦磨损性能。实验结果表明,在较高的载荷和滑动速度下,SiCn/2618Al复合材料的磨损机制是两体磨料磨损和氧化磨损。作为增强相的连续网络结构的SiC陶瓷可避免通常发生在传统的粒子增强复合材料上的第三体磨损现象。机械混合层(MML)极大地控制了复合材料的磨损速率和摩擦系数。在进行较高的滑动速度测试时,由于机械混合层的间歇的生形和消除,复合材料表现出较高的摩擦系数和波动。为了便于有限元模型(FEM)计算,用一个连续结构单元来代表三维碳化硅结构增强铝基复合材料的微观结构。利用有限元模型(FEM)预测的复合材料磨损和应力应变数据与实验数据一致     

Cu-Al-Fe-Ni-Pb铝青铜摩擦磨损行为的研究

采用扫描电镜、X射线衍射技术以及MMW-1A型摩擦磨损试验机研究了不同载荷与转速条件下Cu-Al-Fe-Ni-Pb铝青铜的摩擦磨损行为。结果表明:当转速不超过600 r/min时,Cu-Al-Fe-Ni-Pb合金的摩擦系数随载荷增加而减小;转速为800 r/min时,摩擦系数随载荷增加先减小后增大;转速达到1000 r/min时,随载荷增大,摩擦系数大致呈上升趋势,仅仅是在载荷为40N时有略微下降。随载荷与转速增加,Cu-Al-Fe-Ni-Pb合金的磨损量均增加。当转速高于600r/min且载荷达到60N时,磨损量增加幅度变小。Cu-Al-Fe-Ni-Pb合金在高速高载条件下拥有良好的摩擦磨损性能归因于该合金具有高强度和硬度以及其中Pb的自润滑作用。     

纳米Al_2O_3增强铝基复合材料磨损性能的研究

采用磨损试验机、电子天平和扫描电镜对超声法制备的纳米Al_2O_3增强铝基复合材料磨损行为进行研究。结果表明:当纳米Al_2O_3添加量为1.5wt%时,该复合材料的硬度、耐磨性最好。随载荷增加,该复合材料磨损量增大,摩擦系数增大。在载荷为10、20 N时,复合材料磨损机制以磨粒磨损为主;当载荷增加到30 N时,出现以氧化磨损和粘着磨损为主的磨损机制;当载荷增加到40 N时,出现剧烈的粘着磨损。     

基于C17200与34CrNiMo6材料的摩擦磨损特性与数值模拟研究

目的 探究干摩擦下载荷与速度对于C17200与34CrNiMo6材料摩擦学特性的影响,以探寻C17200材料作为风力机制动闸片的可行性,开展考虑表面粗糙度和接触压力分布不均因素的磨损深度的数值模拟。方法 以C17200与34CrNiMo6材料组成销–盘摩擦副,基于风力发电机的制动工况,利用试验探究其摩擦学特性与磨损机理。在ABAQUS中建立三维销–盘平面/平面磨损模型,设置不同载荷与速度,基于销–盘摩擦副理论模型与UMESHMOTION子程序,结合ALE自适应网格技术,对不同工况下的表面磨损深度进行数值计算,通过试验验证提出的理论模型的合理性。结果 在载荷为3 MPa时,随速度的增加,平均摩擦系数先减小、后增加,速度为125.664 mm/s时,平均摩擦系数取最小值0.575;在速度为62.832 mm/s时,随载荷的增大,平均摩擦系数近似线性增大。载荷为1.5MPa时,平均摩擦系数取最小值0.509。C17200与34CrNiMo6试样的磨损量随速度与载荷的增大而增大,但转速对于磨损量的影响更大。C17200与34CrNiMo6的磨损机理主要为粘着磨损和磨粒磨损。C17200材料磨损...     

考虑摩擦升温的铁路列车制动摩擦块高温磨损机制演变∗

铁路列车制动摩擦块的高温磨损对列车制动安全影响显著,现有对于制动摩擦块高温磨损的研究一般通过环境温度控制来模拟制动界面高温条件,而在摩擦生热条件下对制动摩擦块高温磨损机理及演变规律的研究较少。在多模式制动性能试验台上进行摩擦拖曳制动试验,利用显微特征观测仪器、界面几何特征测量设备等,对制动摩擦块的高温磨损机理和演变进行分析探讨。结果表明,在摩擦生热条件下,当制动界面温度从室温上升至460℃时,摩擦块的主要磨损机制依次为磨粒磨损、氧化磨损和黏着磨损。当磨损机制以磨粒磨损为主时,摩擦块表面的缺陷数量多但尺寸小,摩擦因数与常温下接近;当氧化磨损占主导时,形成的氧化膜会提高耐磨性,摩擦块表面损伤较轻。此时,界面接触状态较好,摩擦因数较高,制动性能有所提高;当高温导致摩擦块材料发生软化和塑性流动时,摩擦块接触平台尺寸较大且极为平整,软化的材料充当润滑剂使摩擦因数下降、制动性能降低。同时,塑性流动会造成材料延展性能耗尽和表面材料撕裂,摩擦块表面严重的局部损伤导致接触界面状态较差,磨损机制以黏着磨损为主。在更接近于真实制动工况的条件下进行研究,揭示了摩擦升温过程中铁路列车制动摩擦块高温磨损机制的演变...     

TiC颗粒增强镍基合金复合涂层的摩擦学性能及磨损预测模型(英文)

运用等离子喷涂技术在铝合金表面制备TiCP/镍基合金复合涂层,研究干摩擦条件下载荷、速度和温度对复合涂层摩擦磨损行为与机理的影响规律;建立了基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)的复合涂层磨损预测模型。结果表明:在不同摩擦条件下,TiCP/镍基合金复合涂层的摩擦因数和磨损质量均低于镍基合金涂层。LS-SVM模型对摩擦因数和磨损失重的预测时间仅为BP-ANN模型的12.93%,其预测精度分别比BP-ANN模型提高了58.74%和41.87%,可有效预测干摩擦条件下TiCP/镍基合金复合涂层的摩擦磨损行为。     

Engineering wear-resistant surfaces in automotive aluminum

Inadequate wear resistance and low seizure loads prevent the direct use of aluminum alloys in automotive parts subject to intensive friction combined with high thermal and mechanical loading, such as brake discs, pistons, and cylinder liners. To enable the use of aluminum alloys in the production of automotive brake discs and other wear-resistant products, the insertion of a monolithic friction cladding rather than surface coating has been considered in this work. Three experimental approaches, two based on the pressure-less infiltration of porous ceramic preforms and one based on the subsequent hot rolling of aluminum and metal-matrix composite strips, are currently under investigation. For more information, contact V. Kevorkijan, Independent Researching p.l.c., Betnavska c. 6, 2000 Maribor, Slovenia; e-mail kevorkijan.varuzan@amis.net.     

Friction and wear properties of pitch／resin densified carbon—carbon composites used for airbrakes

By use of X-ray diffractometry and scanning electron microscope(SEM),the friction and wear results obtained from MM-1000 dynamometer tests of CVI pitch/resin C/C composites were analyzed.By investigating the factors that affected the friction and wear properties,such as matrix carbon,applcation environment,graphitization degree and brake pressure,etc,friction and wear mechanism of carbon materials were probed.The results indicate that pitch densified CVI initially treated composite is more graphitizable with its graphitization degree up 59 62%,and which results in uniform small debris easier to generate,more smooth friction curves with the coefficient of 0.3-0.4 and relatively higher wear and mass loss,compared with CVI/resin C/C composites.It was further proved by SEM observation that tribological behavior of C/C composite was system dependent.Factors determining the friction and wear properties such as the size of debris and its influence on friction and wear,brake pressure,graphization degree and debris bilm formation interacted and affected each other.The friction and wear mechanism of C/C composites under different high temperature treatments needs further research.     

激光熔覆Ni625/WC涂层的减振降噪和摩擦磨损性能

为了提高汽车和高铁制动盘的耐磨性和减振降噪性能,对激光熔覆Ni625和WC复合涂层的减振降噪和摩擦磨损性能进行研究,其中粉末配比和熔覆加工工艺参数方案采用均匀分布法设计。利用UMT-Tribolab摩擦磨损试验机进行摩擦磨损试验,并分析摩擦因数的稳定性;在摩擦磨损试验的同时,利用北京东方振动噪声研究所开发的数据采集分析系统,采集并分析处理振动和噪声信号;通过白光干涉仪表征熔覆层磨损形貌及磨损量;在对摩擦磨损和振动噪声试验结果分析的基础上,建立模糊综合评价模型,并确定出最优激光熔覆工艺参数为:激光功率2 k W、进给速度600 mm/min、送粉盘转速4.5 r/min、保护气体流量15.1 L/min、送粉气体流量5.4 L/min、WC的质量占比10%。研究成果对汽车和高铁铸铁制动盘的表面改性具有重要意义。     

SiCp／7090Al复合材料的湿摩擦磨损性能

对元素粉末热压法制备的体积分数为12％5μmSiCp／7090Al复合材料销与40Cr盘摩擦副和铝青铜销与40Cr盘摩擦副试样,在驻退液浸渍条件下的湿摩擦磨损性能进行了试验研究。结果表明,在本试验的条件下,复合材料的磨损减重小于铝青铜,其与40Cr盘之间的摩擦系数较铝青铜要小,而且复合材料销与40Cr摩擦面的粗糙度也好于铝青铜-40Cr。     

Wear and Friction Behavior of the Spray-Deposited SiCp/Al-20Si-3Cu Functionally Graded Material

The spray-deposited SiCp/Al-20Si-3Cu functionally graded material (FGM) can meet the structure design requirements of brake disk. The effects of rotational speed and load on the wear and friction behaviors of the SiCp/Al-20Si-3Cu FGM sliding against the resin matrix friction material were investigated. For comparison, the wear and friction behaviors of a commercially used cast iron (HT250) brake rotor were also studied. The results indicate that the friction coefficient of the SiCp/Al-20Si-3Cu FGM decreases constantly with the increase of load or rotational speed and is affected by the gradient distribution of SiC particles. The wear rate of the SiCp/Al-20Si-3Cu FGM firstly increases, then decreases and finally increases again with increasing load or speed, and is about 1/10 of that of HT250. Based on observations and analyses on the morphology and substructure of the worn surface, the mechanical mixing layer acts as a protective coating and lubricant, and its thickness reduces with the SiC content increasing. Furthermore, it is proposed that the dominant wear mechanism of SiCp/Al-20Si-3Cu FGM changes from the abrasive wear to the oxidative wear and further to the delamination wear with increasing load or speed.     

Ni60/铝青铜喷涂后定向凝固涂层的微观结构与耐磨性

目的为有效提高涂层的耐磨性能,提出制备定向结构复合涂层,通过评估其性能及结构特征,探索定向结构在涂层制备中的应用。方法以Ni60/铝青铜为研究对象,采用感应重熔+强制冷却技术对预制涂层进行处理,制备定向凝固复合涂层。借助销盘式摩擦试验机、OM、SEM、XRD、显微硬度计对其摩擦学行为、微观组织形貌、显微硬度进行表征研究。结果摩擦磨损试验表明,相对于预制涂层,在载荷分别为50、100、150 N时,重熔涂层的体积磨损率分别降低了85%、80%、82%,而定向凝固涂层的体积磨损率分别降低了93%、84%、86%,定向凝固涂层具有更好的耐磨性能。微观结构分析表明,重熔涂层和定向凝固涂层与基体均形成了牢固的冶金结合,而定向凝固涂层组织基本控制了晶粒沿着热流方向生长,并形成硬质相包裹枝晶的裹壳结构。定向凝固涂层随载荷的升高,摩擦系数保持稳定。结论通过感应重熔+强制冷却技术制备了定向凝固Ni60/铝青铜复合涂层,其定向结构的形成使涂层具有更加优越的耐磨性能。