钢纤维和氧化铁粉含量对半金属摩擦材料摩擦磨损性能的影响

半金属摩擦材料中的钢纤维、氧化铁粉是重要的增强组分和调节剂。研究钢纤维含量和氧化铁粉含量对半金属摩擦材料摩擦磨损性能的影响,以获得较佳的配比。研究结果表明:随钢纤维含量增加,摩擦因数增加,且摩擦因数的稳定性和抗热衰退能力提高;但随钢纤维含量的增加,磨损率也随之增加;当钢纤维质量分数为20%时,摩擦材料的摩擦因数较平稳,350℃时几乎没有明显的热衰退,磨损率也较低。氧化铁粉的含量对摩擦因数影响不大,但可改善摩擦材料的自润滑性和抗高温热衰退性;但过多的氧化铁粉含量,导致磨损率增大,特别是高温时更为明显,从摩擦因数的稳定性与磨损率两方面综合考虑,氧化铁粉质量分数为5%时摩擦材料具有较好的摩擦磨损性能。     

碳材料填充PTFE复合材料摩擦磨损性能

利用 MM-200 型磨损试验机考察了石墨、碳纤维、硬碳和软碳填充 PTFE 复合材料的摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜观察分析磨损表面形貌及磨损机制.结果表明,碳材料可以不同程度地提高 PTFE 的耐磨性,它们对PT-FE 耐磨性的提高程度各不相同,其中以硬碳填充 PTFE 复合材料的磨损质量损失最小,石墨填充 PTFE 复合材料的磨损质量损失较大;不同填充材料对 PTFE 摩擦因数的影响各不相同,其中石墨填充 PTFE 的摩擦因数较小.石墨、软碳填允复合材料磨损机制以粘着磨损为主,硬碳、碳纤维复合材料,则表现为粘着磨损和磨粒磨损.     

钢纤维和莫来石纤维增强陶瓷基摩擦材料的性能研究

采用热压烧结法制备出钢纤维和莫来石纤维增强陶瓷基摩擦材料,对比分析钢纤维、钢纤维和莫来石纤维的混杂纤维以及莫来石纤维增强陶瓷基摩擦材料的机械性能和摩擦磨损特性。利用扫描电子显微镜(SEM)观察不同温度下的磨损表面和磨屑形貌,并研究其磨损机制。研究结果表明,钢纤维和莫来石陶瓷混杂纤维增强的陶瓷基摩擦材料具有较高的机械强度以及良好的摩擦稳定性和耐磨性能,以莫来石纤维增强的陶瓷基摩擦材料,摩擦因数表现出严重的热衰退,且具有低的耐磨损性能。SEM分析表明,在从低温到高温的摩擦过程中,钢纤维和莫来石陶瓷混杂纤维增强的陶瓷基摩擦材料的磨损形式主要由黏着磨损转化为黏着磨损与磨粒磨损的复合磨损形式,而以莫来石纤维增强的陶瓷基摩擦材料,其磨损形式以磨粒磨损为主。     

木质素纤维增强摩擦材料的性能研究

制备一种木质素纤维增强摩擦材料,采用冲击试验机和硬度计分析其力学性能,采用摩擦磨损试验机考察其摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪分析其断面形貌及磨损表面形貌,并探讨其磨损机制。结果表明:与钢纤维相比,木质素纤维能够提高摩擦材料的抗冲击韧性和抗断裂韧性,降低摩擦材料的硬度;在摩擦过程中木质素纤维在摩擦材料表面形成一层致密的摩擦层和转移膜,使摩擦材料的摩擦因数比较稳定,且300℃高温时没有出现明显的热衰退现象,磨损量符合国家标准的范围;SEM和X射线衍射分析表明,木质素纤维与基体结合强度高,对摩擦材料增强效果显著,其在高温阶段的主要磨损机制为磨粒磨损和疲劳磨损。     

磨料对陶瓷摩擦材料摩擦性能的影响

研究了3种不同硬度的磨料(碳化硅、氧化铝、硅酸锆)及其含量对陶瓷摩擦材料摩擦性能的影响.磨料在摩擦材料中的主要作用是改变摩擦和磨损机制,从无磨料时的粘合摩擦磨损机制转变为磨料存在的磨粒摩擦磨损机制.磨料的硬度越大,磨粒摩擦效应越大,提高摩擦因数的效果越好,但磨损率也越大,对摩擦盘的破坏也越严重.实验结果表明,磨料含量对摩擦因数的影响存在一个临界值,约为0.056(体积分数).磨料含量低于临界值,对摩擦因数的提高作用非常明显,而高于临界值,对提高摩擦因数的作用减弱.     

干摩擦条件下WC-Ni/SiC摩擦副的摩擦磨损性能研究

在MMU-10屏显式材料端面摩擦磨损试验机上采用环-环接触摩擦方式,研究了WC-Ni硬质合金与SiC陶瓷材料异配对摩擦副在干摩擦条件下的摩擦磨损性能,并与WC-Ni/WC-Ni硬质合金自配对摩擦副的摩擦磨损性能进行对比.利用扫描电子显微镜与能谱仪对摩擦副的磨损表面进行了观察和分析.结果表明:在相同试验条件下,对比WC-Ni/WC-Ni硬质合金自配对摩擦副,WC-Ni/ SiC摩擦副的摩擦因数稍低点;WC-Ni/ SiC摩擦副的磨损机制主要为磨粒磨损,而WC-Ni/WC-Ni摩擦副磨损机制为粘着磨损兼氧化磨损;由于WC-Ni/WC-Ni摩擦副的磨损表面发生氧化反应和焊合效应,配对效果劣于WC-Ni/ SiC摩擦副.     

原材料对制动摩擦材料磨损性能的影响

采用组合摩擦材料研究的组合筛选原材料方法,研究原材料对制动摩擦材料磨损性能的影响,提出用原材料的摩擦磨损性能谱及磨粒磨损和黏着磨损2种磨损机制的竞争关系(V机制)解释制动摩擦材料的磨损性能。根据摩擦磨损性能谱,基于原材料在制动摩擦材料中的作用和对磨损性能的贡献,可把原材料分为润滑区、过渡区和磨料区,处在润滑区的固体润滑剂的耐磨性最好,处在磨料区的陶瓷磨料的耐磨性次之,处在过渡区的纤维和填料的耐磨性最差;有机合成、天然纤维和树脂基体在高温的摩擦化学反应导致热磨损。根据V机制,通过对摩擦断裂表面形态观察,可判断原材料的耐磨性。     

SiCp增强铝基复合材料与Kevlar增强摩擦材料摩擦副摩擦磨损机理研究

采用盘销式摩擦磨损试验机，对SiCp含量为20vol％的铝基复合材料和Kevlar增强摩擦材料组成的摩擦副在于摩擦条件下的摩擦磨损机理进行了实验研究。结果表明：摩擦副在跑合过程中，铝基复合材料中的SiCp颗粒对较软的有机复合材料产生犁削和微观切削效应，磨损机理为铝基复合材料的硬质颗粒对较软的有机复合材料的磨粒磨损；在跑合后的磨损试验中，摩擦材料磨损表面呈现出粘着磨损和塑性变形特征，随着转动速度的增加，塑性流动加剧；摩擦副接触表面发生材料的相互转移，并在铝基复合材料表面形成转移膜，且在较高速度下转移膜更易形成；在高速条件下，摩擦材料表面可见从铝基复合材料的铝合金基体中脱离的SiCp颗粒和熔融迹象；摩擦材料的磨损机理主要为磨粒磨损、粘着磨损和塑性变形。     

表面粗糙度对碳/铜载流摩擦副摩擦磨损性能的影响

通过环-块式摩擦磨损试验研究了表面粗糙度对碳/铜载流摩擦副摩擦磨损性能的影响,并分析了磨损形貌及机制。结果表明:其摩擦因数与电弧行为密切相关,无电弧时摩擦因数曲线平滑;对磨环的表面粗糙度越大越容易产生电弧,电弧的烧蚀导致块试样的磨损加剧;不同表面粗糙度下均存在临界起弧法向压力,且随着表面粗糙度的增大而增大;载流摩擦副的磨损机制主要为磨粒磨损、粘着磨损、电弧烧蚀及材料转移。     

纳米颗粒增强铜基摩擦材料的摩擦学性能

基于粉末冶金法分别制备了纳米氮化铝和纳米石墨增强铜基摩擦材料,研究了纳米颗粒对铜基摩擦材料的摩擦磨损和耐热性能的影响规律.采用扫描电子显微镜(SEM)分析了材料的微观结构和磨损形貌,并利用惯性摩擦磨损试验机考核其摩擦学性能.实验结果表明:与未添加纳米颗粒的摩擦材料相比,添加纳米氮化铝和纳米石墨的摩擦材料的摩擦因数高而稳定,且随接合次数增加无明显衰退现象;耐磨性能分别提高了25％和11％;耐热性能分别提高了18％和25％.未添加纳米颗粒的摩擦材料的磨损机制主要为犁沟式磨料磨损,纳米氮化铝和纳米石墨能减少摩擦材料的磨料磨损,从而增强了摩擦材料的耐磨性.实验结果显示,纳米氮化铝和纳米石墨可显著提高铜基摩擦材料的摩擦学性能.