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。     

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。     

粉末冶金法修复铜基摩擦材料

摩擦片在高速、高温和高频率离合下工作,耗量非常大,造成很大的经济损失.本文采用粉末冶金的方法,对铜基摩擦片进行修复与再制造.通过将混合好的原料粉末放置于清洗与镀锡后的待修复摩擦片,再进行热压,使粉末在烧结的同时结合于待修复摩擦片.修复样品结合良好,进行摩擦磨损试验后未发生待修复层与粉末烧结层的分离.修复样品的成分及微观组织与待修复样品基本一致;其平均硬度值为89.4 Hv,最大摩擦系数为0.129,平均摩擦系数为0.112,均与待修复摩擦片接近.     

温度分布对铜基摩擦材料点蚀损伤的影响

通过离合器惯性实验台耐热实验,结合对非均质粉末冶金摩擦层结构模型和温度场的分析结果,研究了特定工况下的铜基粉末冶金摩擦副点蚀损伤现象,分析了温度分布对摩擦材料点蚀损伤的影响。结果表明:湿式铜基摩擦材料在长时间过载或热负荷集中时,由于摩擦表面产生局部高温,摩擦层内部产生较大的温度梯度和热应力,在铜基体与石墨接触区域会产生裂纹并出现铜基体的脱落与转移,发生点蚀;摩擦层上的点蚀程度由外侧向内侧逐渐加重后再减轻,中部点蚀现象最严重;在同一道摩擦层上,距离径向油槽较远区域的点蚀现象严重。     

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。     

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。     

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。     

飞机制动过程中刹车副温度场的数值模拟

基于三维循环对称有限元模型,阐述飞机刹车副制动过程中温度场的计算方法;讨论边界条件和各相关参数的确定方法;应用有限元软件ANSYS对粉末冶金飞机刹车副温度场进行仿真,研究摩擦材料物性参数对温度场的影响.研究结果表明:1)增大摩擦材料热导率和增大其蓄热能力都能降低刹车副最高温度值,但蓄热能力对刹车副最高温度影响更大:2)测温点最高温度出现时刻主要跟摩擦材料热扩散率有关,热扩散率越大,测温点温度达到最大值所用时间越短;3)保持其他参数不变,增大摩擦材料热导率能降低摩擦片轴向最大温度梯度,而增大其蓄热能力却使摩擦片轴向最大温度梯度增大.     

含炭纤维湿式铜基摩擦材料的性能

采用粉末冶金方法制备含短炭纤维的湿式铜基摩擦材料,研究炭纤维含量对湿式摩擦材料的摩擦磨损性能和力学性能的影响,以及制动条件对动摩擦因数的影响。结果表明:随着炭纤维含量及材料的孔隙率增加、硬度及密度均降低,摩擦因数呈先增加后减小的变化趋势,磨损量呈先减小后增大的趋势。炭纤维含量为(质量分数)1%时材料的摩擦磨损性能最好,摩擦因数最大且最稳定,磨损量最小。材料摩擦因数随着载荷增大而增大,随炭纤维含量增加磨损率呈先减小后增大的趋势。炭纤维的加入提高了材料的能量许用值。     

石墨含量对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金压烧技术制备了含不同质量分数石墨的铜基摩擦材料,研究了石墨含量对摩擦材料微观组织、磨损性能和磨损机理的影响。结果表明:铜基体的连续性随石墨含量增加而降低,动摩擦系数随石墨含量的增加先增加后降低,磨损量随着石墨含量的增加而减小;材料的磨损机理为犁沟式磨料磨损;石墨质量分数为16%时,试样动摩擦系数和静摩擦系数最高并且稳定,具有最好的摩擦磨损性能。     

Fe和SiO2对铜基摩擦材料摩擦学行为的对比研究

对比研究了两种摩擦组元Fe和SiO2对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响。结果发现：Fe和SiO2作为摩擦组元，二者的增摩效果不同。SiO2能较大的提高摩擦因数，却增加了材料的磨损量；Fe对提高摩擦因数的作用较小，但能有效地提高材料的耐磨性；当摩擦表面形成工作膜层后，SiO2提高摩擦因数的能力大大减小，表面膜填补了摩擦表面间的凹坑，减弱了SiO2磨粒的作用；Fe能参与表面工作膜的形成，铁氧化物的存在，改变了材料的摩擦磨损性能。     

Al_2O_3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Al_2O_3的添加量对材料的摩擦磨损性能的影响。结果表明:Al_2O_3对材料摩擦磨损性能的影响与摩擦速度密切相关;随着Al_2O_3含量增加,材料的摩擦因数提高,密度降低,硬度增加,磨损量先减小后增大,Al_2O_3质量分数为9%时,复合材料的摩擦因数较高且稳定,磨损量最小。不含Al2O3的材料摩擦表面出现大量凹坑,磨损严重,随着Al_2O_3含量提高,凹坑数量减少,弥散分布的Al_2O_3粒子能强化基体表面强度,从而导致材料磨损量降低。     

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。     

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...     

沙尘环境下含玻璃微珠铜基摩擦材料的摩擦磨损性能

利用MM-1000摩擦实验机,分别在沙尘环境与干摩擦情况下,研究不同玻璃微珠含量(质量分数)铜基摩擦材料的摩擦磨损性能。结果表明:在摩擦过程中,玻璃微珠含量通过影响摩擦膜的形成而影响材料的摩擦磨损性能;在沙尘环境下,沙尘破坏材料表面摩擦膜致使材料的摩擦因数高于干摩擦情况下的摩擦因数,且材料的制动稳定性较差,线性磨损量随着玻璃微珠含量增加而增加;综合不同环境下的摩擦实验结果表明,含6%玻璃微珠的材料具有良好的摩擦学性能;添加2%和4%玻璃微珠材料的磨损机制主要为磨粒磨损与剥层磨损,但添加6%和8%玻璃微珠的材料以粘着磨损和磨粒磨损为主要磨损机制。     

铜基金属陶瓷摩擦材料与钢背的结合强度研究

研究了烧结工艺参数对金属陶瓷摩擦材料抗剪强度和金属陶瓷摩擦片结合强度的影响，观察并分析了断口形貌，研究结果表明，金属陶瓷摩擦材料的抗剪强度随烧结工艺参数（温度，压力）的提高而提高；金属陶瓷摩擦片的剪切破坏发生在金属陶瓷摩擦材料层，金属摩擦材料与钢背的结合强度高于金属陶瓷摩擦材料的抗剪强度，合理地选择烧结工艺参数可使金属陶瓷摩擦材料与钢背的结合强度提高。     

烧结气氛对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响

本文分别在N2、H2和N2+H2:混合气三种气氛下,采用热压烧结法制备了合金强化铜基粉末冶金摩擦材料,并观察了微观形貌,测试了物理力学性能和摩擦磨损性能.结果表明:不同烧结气氛下制备的材料的显微组织相似,但抗压强度和摩擦磨损性能有显著区别:H2气氛烧结的材料挤压强度最低,摩擦系数随转速和制动压力的增加波动较大,且磨损严...     

石墨、SiO2在铜基摩擦材料基体中的摩擦学行为研究

研究了石墨、二氧化硅在铜基摩擦材料基体中的摩擦磨损行为.研究结果表明:在添加石墨及添加石墨与SiO2后的2种材料中,摩擦因数随着转速的加快而减小,前者的磨损量随转速的提高而增加,后者的磨损量则呈相反的变化趋势.基体中加入石墨,当转速不同时,材料的磨损机理也不同.低转速时主要发生粘着和犁削现象,当转速加快后材料的磨损以犁削和剥层脱落为主,高转速时则出现了氧化磨损.高转速时石墨在摩擦表面被碾成一薄层,与表面塑性变形金属和磨屑形成多层叠加结构,削弱了表层与基底的结合强度,容易发生层状剥落;基体中加入石墨与二氧化硅后,在较低转速时材料以磨粒磨损为主,高转速时则伴随有少量氧化磨损发生,石墨在摩擦表面不形成多层叠加结构,表面膜上的裂纹是导致表面膜脱落的主要原因.     

FeB对铁铜基摩擦材料性能的影响

研究了0～10％的FeB对铁铜基摩擦材料性能的影响。研究发现,其摩擦因数随FeB的增加而增加;摩擦材料的磨损在制动压力为0.6 MPa时,随FeB的增加而有所下降;当压力增加到1.1MPa,制动速度为7500 r/min时,材料的磨损随FeB的增加有所下降。而制动速度为6 500 r/min时,磨损随FeB的增加而增加。研究还发现,摩擦材料中的FeB在烧结过程中与Fe反应形成了Fe_2B,这种Fe_2B既起摩擦组元作用又起强化基体作用。