烧结工艺对铜基粉末冶金摩擦材料的影响

采用粉末冶金的方法烧结铜基摩擦材料,研究烧结温度、烧结压力、保温时间和成型压力对摩擦材料性能的影响。结果表明：随着烧结温度的升高,材料的密度、强度和硬度都降低,孔隙度增大;随着烧结压力的增大,硬度先增大后减小,压力达到20 MPa 时,硬度最大;随着保温时间的延长,抗压强度增大;随着成型压力的增大,抗压强度先增大后较小,成型压力为42 MPa 时,抗压强度最大。当材料的物理力学性能处于最佳范围时,材料的摩擦因数才达到最大,物理力学性能过高或过低都不利于摩擦因数的提高;对偶磨损量主要取决于摩擦材料的摩擦因数,随着摩擦因数的增大而增大。     

B_4C含量对铜基粉末冶金摩擦材料摩擦磨损性能的影响

为了提高和稳定铜基粉末冶金摩擦材料的摩擦因数和耐磨性,以B_4C为摩擦组元,采用粉末冶金方法制备铜基摩擦材料,研究B_4C的添加量对材料的摩擦磨损性能的影响规律。结果表明:随着B_4C质量分数增加,铜基摩擦材料的密度降低,硬度增加;B_4C颗粒能提高铜基摩擦材料的摩擦因数,同时随着B_4C质量分数的增加,铜基摩擦材料的磨损量先减小后增大,B_4C质量分数为6%时材料的耐磨性能最好;B_4C颗粒的强化作用提高材料的变形抗力,烧结材料的硬度得到明显提高;B_4C颗粒在摩擦过程中起到抵抗对磨偶件的表面犁削作用,提高了材料的耐磨性。     

Ti_3AlC_2/Cu复合材料的制备与性能

将铜粉与不同体积分数的Ti_3AlC_2粉体混合,采用放电等离子烧结工艺在不同温度(850,900℃)保温20min制备Ti_3AlC_2/Cu复合材料,研究了Ti_3AlC_2含量和烧结温度对复合材料显微组织、相对密度、硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明:在900℃保温20min烧结后,随Ti_3AlC_2含量的增加,其在铜基体中逐渐呈不均匀分布,复合材料的相对密度减小、硬度增大;同时,复合材料的磨损率和摩擦因数均降低,耐磨性能增强,磨损机制按照犁削磨损和黏着磨损→黏着磨损和磨粒磨损→犁削磨损和轻微黏着磨损依次转变。900℃烧结所得复合材料的相对密度高于850℃烧结的,摩擦因数则低于850℃烧结的。     

稀土氧化物对铁铜基粉末冶金轴承材料性能的影响

采用粉末冶金的方法在Fe-40CuSn基体里加入不同含量的稀土氧化物,研究了稀土氧化物对铁-铜基粉末冶金轴承材料力学性能和摩擦磨损性能的影响。通过测试材料的径向压溃强度、含油密度、表观硬度(HB)以及通过材料的摩擦磨损试验、轴承的温升试验等结果表明:含0.2%稀土氧化物的粉末冶金轴承材料的力学性能和摩擦性能最好;在不同的载荷条件下,轴承材料的摩擦因数随着载荷的增加呈现先减小后增大的趋势,而磨损量则随着载荷的增加而缓慢增加,表明该体系材料可以承受一定的负载且摩擦性能良好;通过不同烧结温度对比发现,该体系的合适烧结温度为880℃。     

稀土La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含稀土La的铜基摩擦材料,研究稀土元素La的添加量对材料的摩擦磨损性能的影响规律。结果表明,随着La含量增加,材料的硬度增加,抗压强度先增大后减小,同时材料的摩擦因数减小,磨损量先减小后增大。添加La质量分数为1.5%的Cu基摩擦材料的力学性能和摩擦性能最好。稀土元素La对铜基摩擦材料改性作用表现为细化晶粒,改善材料的微观组织结构,增强磨损表面氧化膜的稳定性,产生固溶强化和弥散强化,提高了材料的力学性能和摩擦学性能。     

硅渣和玻璃粉直接烧结制备多孔材料的气孔结构与力学性能

以硅渣和玻璃粉为原料,采用粉体直接烧结法制备多孔材料,研究了烧结温度(700~900℃)、烧结时间(15~120min)和升温速率(10~100℃·min^-1)对多孔材料表观密度、气孔率、物相组成、抗压强度的影响。结果表明:气孔结构均匀性随烧结温度的升高而降低;表观密度随烧结温度的升高先减小后增大,随保温时间的延长而增大,随升温速率的增大而减小,气孔率的变化趋势与表观密度的相反;多孔材料的主要物相为玻璃相和硅、SiC、SiO2、Ca2Al2SiO7等结晶相,且结晶度随烧结温度的升高而降低;抗压强度随烧结温度的升高呈先增大后减小的趋势;当烧结温度为750℃,升温速率为30℃·min^-1,烧结时间为30 min时,多孔材料的主晶相为硅和Ca2Al2SiO7,抗压强度最大(1.60MPa),表观密度为0.43g·cm^-3,气孔率为80%。     

烧结压力对铜基粉末冶金闸片材料摩擦学性能的影响

在不同烧结压力下制备了铜基粉末冶金闸片材料,研究了烧结压力对其孔隙率和硬度的影响;采用高速摩擦磨损试验机,选择15CrMo钢作为配副材料,研究了铜基粉末冶金闸片材料的摩擦学特性,并用扫描电镜观察分析了材料显微组织及磨损表面形貌。结果表明:随着烧结压力从0 MPa增大到1.25 MPa,试验材料的孔隙率降低而硬度得到提高,摩擦因数和磨损率都同步减小;再继续增大烧结压力对孔隙率和摩擦磨损性能的影响不大。     

烧结温度对Ti3SiC2材料干摩擦磨损性能的影响

采用环盘摩擦磨损试验机研究了烧结温度对反应烧结Ti3SiC2材料的干摩擦磨损性能的影响。结果表明:随烧结温度的提高,Ti3SiC2材料的摩擦因数先增加后降低,1250℃烧结时摩擦因数最大,而磨损量则降低,在1400℃烧结时稍有增加。通过XRD、SEM和EDS分析了不同温度烧结的Ti3SiC2的相组成及对摩擦磨损性能的影响,探讨了摩擦磨损机制。     

烧结温度对高含量聚晶立方氮化硼组织与性能的影响

以立方氮化硼粉、钛粉、铝粉为原料,在高温(1 400～1 600℃)和超高压(6.5 GPa)条件下采用原位合成方法制备高含量聚晶立方氮化硼(PcBN),研究了烧结温度对PcBN力学性能、微观结构和切削性能的影响。结果表明：制备得到的PcBN均主要由BN、TiN、TiB₂、AlN等物相组成;随着烧结温度的升高,PcBN内部孔隙数量减少,密度增大,显微硬度和抗弯强度先升高后降低,PcBN刀具在切削行程长度达10 km后的后刀面磨损量先减小后增大。当烧结温度为1 550℃时,PcBN的综合性能最佳,其抗弯强度和显微硬度最大,分别为969 MPa, 40.7 GPa,后刀面磨损量最小,为0.26μm。     

SPS温度对含铜包覆石墨铜基粉末冶金材料性能的影响

以铜包覆石墨颗粒为润滑组元,采用放电等离子烧结(SPS)法分别在700、740、780、820、860℃的烧结温度条件下制备了5种铜基粉末冶金摩擦材料,并分别在上述5种温度下分别单独对铜包覆石墨颗粒进行烧结。通过对材料的力学性能、不同制动摩擦条件下的摩擦磨损性能和内部组织的测试分析,研究烧结温度对石墨与基体之间界面结合性和材料摩擦磨损性能的影响,并确定较佳的烧结温度。结果表明:随着烧结温度的升高,材料中铁颗粒与铜基体间界面固溶度增强,但温度过高也会造成石墨表面铜包覆层完整性下降而不利于石墨与基体间的界面结合;随着制动初速度的升高,5种烧结温度下所得材料的平均摩擦因数和磨损率均呈现出先明显下降而后又变化较小的特点;当制动初速度为100和150 km/h,在700和740℃烧结温度下所得2种材料的摩擦因数和磨损率明显高于其他3种材料;当制动初速度高于150 km/h,除860℃烧结温度下所得材料的摩擦因数明显偏低外,其他4种材料的摩擦因数相差不大,并且该条件下5种材料的磨损率间差异均较小;烧结温度为780℃时,所得材料具有较好的力学性能和摩擦磨损性能。     

正交试验优选TC4钛合金粉体放电等离子烧结工艺

通过正交试验方法研究了放电等离子烧结制备TC4钛合金烧结体工艺中温度、压力和保温时间对其相对密度、硬度和显微组织的影响规律,根据烧结体相对密度和硬度优化了烧结工艺参数。结果表明:温度是影响烧结体性能和显微组织的关键因素,压力和保温时间对其影响较小;随着烧结温度升高,烧结体的相对密度逐渐增大,硬度先增大后减小,晶粒逐渐由等轴状向片层状演变,晶粒尺寸变大;随着压力增大,烧结体的相对密度增大,硬度先增大后减小;随着保温时间延长,烧结体的相对密度和硬度均呈递增的趋势;最优的烧结条件为烧结温度850℃、烧结压力40 MPa、保温时间8min,此时烧结体的相对密度和硬度均较高,分别为99.09%和42.3HRC。     

石墨含量对铜基滑动轴承材料摩擦特性影响的数值模拟

采用离散元软件建立了不同石墨含量铜基滑动轴承材料的数值模型,模拟了铜基复合材料与45#钢摩擦副的滑动摩擦过程,探究了石墨含量对铜基轴承材料的抗压强度和摩擦学行为的影响。结果表明:随着石墨含量的增多,材料的抗压强度持续降低;铜基石墨复合材料与45#钢滑动摩擦过程中会在45#钢表面附着转移石墨颗粒,转移石墨颗粒的形成可以有效降低铜基复合材料的磨损;随着石墨含量增加,转移石墨颗粒数增多,磨损量先减小后增大,石墨的体积分数为10%的铜基复合材料磨损量最小。     

ZrO2晶型对铜基粉末冶金摩擦材料摩擦学性能的影响

采用粉末冶金加压烧结技术制备含单斜和立方2种晶型ZrO_2的铜基摩擦材料,研究在干摩擦及不同制动速度条件下,ZrO_2晶型对铜基粉末冶金摩擦材料摩擦学性能的影响;用光学表面分析仪和扫描电子显微镜分别对试样磨损表面形貌及磨屑形貌进行观察,探究ZrO_2晶型对粉末冶金摩擦材料摩擦学性能的作用机制。结果表明:在相同条件下,含单斜相ZrO_2摩擦材料的摩擦因数及磨损量均高于含立方相ZrO_2的摩擦材料;随着制动速度的升高,2种材料的摩擦因数均降低,而含立方相ZrO_2材料摩擦因数降幅较小,同时两者的磨损量均呈现先上升后降低的趋势。随制动速度提升,含单斜相ZrO_2的摩擦材料主要磨损机制由黏着磨损与犁削磨损转变为剥层磨损;而含立方相ZrO_2的摩擦材料主要磨损机制由犁削磨损转变为犁削磨损与氧化磨损,最后转变为剥层磨损。     

半金属基粉末摩擦片摩擦磨损性能研究

在不同工况下研究半金属基粉末摩擦片与淬火45#钢配副时,载荷和转速对其摩擦磨损性能的影响,并分析其磨损机制。结果表明,在油润滑和水润滑下,半金属基摩擦片高速下的磨损量要明显低于低速下的磨损量,而干摩擦下其高载高速下的磨损要高于高载低速时的磨损量。油润滑下随载荷的增大,半金属基摩擦片的摩擦因数逐渐升高;水润滑下随载荷的增大,高速时摩擦因数先增大后减小,低速时则逐渐降低;干摩擦下随载荷的增大,高速时摩擦因数呈现出先升高后降低再升高的趋势,低速时则先升高后降低。干摩擦时摩擦面十分粗糙,有比较明显的沟状磨痕和硬质颗粒脱落后残留的凹坑;而水润滑和油润滑时摩擦面较为光滑。     

两种受电靴材料与不锈钢带电接触摩擦磨损特性的试验研究

在销-盘式摩擦磨损试验机上分别进行了不锈钢／铜基烧结合金材料和不锈钢／铜石墨烧结材料接触的载流摩擦磨损行为的试验研究。在试验中记录了摩擦因数和磨损量的变化，并对磨痕形貌进行了光学显微镜观察。结果显示，电流对2种摩擦副带电接触的摩擦磨损行为有重要的影响。2种材料的摩擦因数随电流的增大而呈现截然相反的变化趋势，但两者的磨损量却随电流的增加而增大。不锈钢／铜基烧结合金材料的磨损机制主要是粘着磨损及氧化磨损。不锈钢／铜石墨烧结材料磨损机制包括磨粒、粘着磨损和电弧烧蚀，其中电弧烧蚀对磨损量的影响随电流的增大而增加。     

硫化温度对丁腈橡胶性能的影响及其磨损行为研究

研究低温硫化 (100~150 ℃)对丁腈橡胶物理性能及摩擦磨损行为的影响,运用扫描电镜对丁腈橡胶磨损表面形貌进行分析,探讨不同硫化温度丁腈橡胶的磨损机制。结果表明：随着硫化温度的升高,硫化胶的物理性能（交联密度、拉伸强度、硬度）呈现先升高后下降的趋势,在硫化温度为120 ℃时,胶料具有较好的综合性能;随着硫化温度的升高,硫化胶的磨损量先减小后增大,在硫化温度为120 ℃时胶料的磨损量最低,摩擦因数也最低且最稳定;120 ℃硫化胶的磨损机制主要为磨料磨损,而其他温度硫化胶为更严重的黏着磨损,因此,120 ℃硫化胶具有优异的抵御黏着磨损的能力。     

硫化温度对丁腈橡胶力学及摩擦学性能的影响

研究低温硫化(100~150℃)对丁腈橡胶物理性能及摩擦磨损行为的影响,运用扫描电镜对丁腈橡胶磨损表面形貌进行分析,探讨不同硫化温度丁腈橡胶的磨损机制。结果表明:随着硫化温度的升高,硫化胶的物理性能(交联密度、拉伸强度、硬度)呈现先升高后下降的趋势,在硫化温度为120℃时,胶料具有较好的综合性能;随着硫化温度的升高,硫化胶的磨损量先减小后增大,在硫化温度为120℃时胶料的磨损量最低,摩擦因数也最低且最稳定;120℃硫化胶的磨损机制主要为磨料磨损,而其他温度硫化胶为更严重的黏着磨损,因此,120℃硫化胶具有优异的抵御黏着磨损的能力。     

烧结温度对铁基粉末冶金航空刹车材料摩擦磨损性能的影响

研究了不同烧结温度(900,930,950,980,1020℃)对飞机铁基粉末冶金刹车材料材料显微组织、致密化和摩擦磨损性能的影响。借助于材料组织结构、摩擦试验后的材料表面观察及理论分析,阐述了材料组织结构及摩擦磨损变化的机制。结果表明:900℃的试样由于烧结不够充分,材料密度较低,珠光体的数量较少,硬度低,耐磨性差,经过摩擦试验后,摩擦材料表面大面积剥落和点蚀比较严重,材料磨损量较大,磨屑以大块状及条状为主;930℃试样的材料密度增加,珠光体数量增加,硬度及耐磨性增加,经摩擦试验后,试样表面比较光滑,但仍有大量的点状剥落,材料磨损量较900℃的试样有所降低;当烧结温度由950℃升高至1020℃时,由于原子扩散的加剧,材料的基体具有足够强度,珠光体的数量显著增加,显著提高了材料的耐磨性,经摩擦试验后,材料表面生成了完整的氧化膜,材料的磨损量变化不大,相对于950℃和980℃的试样而言,1020℃时的材料摩擦表面出现更少的点状脱落并形成了多层叠加的工作层。     

氧化铝颗粒增强铜基复合材料的摩擦磨损性能

利用粉末冶金法制备了Al_2O_3颗粒增强铜基复合材料,分析了Al_2O_3含量和转速对复合材料耐磨性能以及摩擦因数的影响。结果表明:复合材料的磨损量随Al_2O_3含量的增加先减小后增大,Al_2O_3体积分数为15%时耐磨性能最好;磨损量以及摩擦因数随着转速的增大先增大后减小,在400 r·min~(-1)时的磨损最严重,摩擦因数最大;磨损主要机制是粘着磨损和磨粒磨损。     

高速制动工况下Cu基粉末冶金闸片材料的摩擦磨损性能

采用粉末冶金工艺,制得铜基摩擦材料;利用MM 1000Ⅱ型摩擦磨损试验机模拟列车实际工况条件,测试其摩擦磨损性能;用扫描电镜观察铜基摩擦材料表面磨痕,并分析其磨损机制。结果表明：一定制动压力下,铜基摩擦材料摩擦因数和磨损率均随着制动速度的增加先升高后降低,150 km/h时制动性能最好,250~300 km/h时制动性能最为稳定;制动速度一定时,随着制动压力的增加,摩擦因数先升高后降低,磨损率增大并趋于稳定,04 MPa时摩擦因数最大,08~10 MPa时制动性能比较稳定;铜基摩擦材料在高速制动工况下的磨损机制主要为磨粒磨损和疲劳磨损。