石油钻机盘式刹车块材料的磨损机制研究

为提高深井石油钻机盘式刹车副的摩擦磨损性能和使用寿命,研制开发了一种性能优良的无石棉盘式刹车块摩擦材料,通过变温摩擦磨损性能实验,并利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDAX)对刹车块磨损表面的形貌及元素成分进行分析,揭示了刹车块材料的摩擦学行为和磨损机制.结果表明,在磨损初期,刹车盘摩擦表面硬质凸峰对刹车块表面进行犁削;随着摩擦温度的升高,摩擦表面开始软化和膨胀,同时出现了氧化磨损;在高温磨损阶段,刹车块摩擦表面受摩擦热的严重影响,产生明显的软化和塑性流动,抗剪切的能力变弱,粘着磨损增强,同时刹车块中粘结剂的热分解作用增强,使各组分因失去胶粘作用而脱落,有机纤维处于流动状态,并产生明显的拉拔、剪切以及有机物的碳化、氧化现象.此外,在摩擦过程中,有机物的热裂解、热氧化、碳化、环化等作用,使摩擦表面层留下洞穴或裂纹,从而产生疲劳磨损.     

铁基粉末冶金刹车材料烧结压力的研究

采用粉末冶金法,制备了铁基粉末冶金航空刹车材料,借助光学显微镜、硬度仪及摩擦磨损试验机等仪器研究了烧结压力对该材料组织、力学性能及摩擦磨损性能的影响.结果表明:当烧结压力由1.6 MPa增至2.2 MPa时,材料在塑性变形过程中将产生晶格畸变能,使得作用在材料上的压力有所降低,同时,材料屈服极限的存在也将会消耗一部分应力,原子扩散速度缓慢提高;烧结压力提高到2.8 MPa时,原子扩散过程加快,作用在材料上的应力大大地超过材料的屈服极限,进而发生塑性变形,有效地消除了材料内部的孔隙,显著提高了材料的致密化,同时,材料力学性能和摩擦磨损性能提高;继续提高烧结压力至3.2 MPa,材料密度和硬度略有降低,摩擦磨损性能变化不显著,说明烧结压力为2.8 MPa足以保证材料具有优良的综合性能.     

SP型无石棉石油钻机刹车块的正交试验研究

本文概述了国内外无石棉石油钻机刹车块的发展与研究状况，结合作者所研制的ＳＰ型无石棉石油钻机刹车块，并用正交试验方法，就陶土、ＢａＳＯ４、ＣａＣＯ３和漂珠四种摩擦填料对ＳＰ型无石棉杀车块一钢摩擦副摩擦磨损性能的影响，进行了系统地试验研究。通过试验结果分析，得出了上述四种摩擦填料对该摩擦副摩擦磨损性能的影响规律，确定了它们在ＳＰ型无石棉刹车块配方中的最佳配比。     

铁基粉末冶金刹车材料加压烧结冷却水流量研究

对于铁基粉末冶金刹车材料而言,加压烧结冷却过程中冷却水流量是保证材料获得优良综合性能的关键参数之一.通过粉末冶金方法制备了铁基刹车材料,研究了空冷和不同水流量(12 L/s、27 L/s、40 L/s)条件下,材料组织、力学性能及摩擦磨损性能的变化规律.通过光学显微镜和扫描电镜分析了材料性能变化规律的形成原因.结果表明:冷却水流量与冷却时间及冷却速度并不是简单的正比例关系,当冷却水流量为27 L/s时,冷却所用时间最短,材料冷却速度最大,材料组织以片状珠光体和粒状珠光体为主,其它条件下材料的组织主要为片状珠光体,但材料力学性能随冷却水流量变化不显著,同时,当冷却速度为27 L/s和40 L/s时,材料具有最大的密度;摩擦因数比较稳定,材料表面形成了完整的氧化膜,磨损量最小.     

烧结压力对铜基粉末冶金航空刹车材料的影响

通过粉末冶金的方法制备了铜基粉末冶金摩擦材料,研究了烧结压力（0．5,1．5,2．5,3．5,4．5 MPa）对材料显微组织、致密化的影响以及由此引起的材料摩擦磨损性能和行为的改变。结果表明,烧结压力由0．5MPa增加到1．5MPa,材料孔隙度显著减少,材料的摩擦因数明显减小,同时,磨损性能得到显著改善;烧结压力由1．5NPa提高到2．5MPa,材料孔隙度进一步降低,但降幅较小,材料磨损性能稍有提高;烧结压力达到2．5MPa以后,继续提高烧结压力对材料的致密化程度以及摩擦磨损性能影响不大。通过对材料进行组织观察和理论分析,阐述了烧结压力对铜基粉末冶金航空刹车材料影响规律的形成原因。     

高能刹车材料制备工艺改进及刹车副结构优化

借助于各种新工艺技术 ,能提高碳 碳复合材料的生产率 ,而采用抗氧化保护措施 ,能延长碳 碳复合材料的使用寿命 ,此外改进刹车副的结构 ,可减轻金属基粉末冶金材料的粘结、变形和磨损不均匀。而将金属铍和其他材料组合使用也能提高刹车副的性能     

石油钻机盘式刹车副材料的摩擦磨损性能研究

为提高深井石油钻机盘式刹车副的摩擦学性能和使用寿命,研制开发了新型刹车盘表面堆焊材料和无石棉刹车块摩擦材料,并通过变温摩擦磨损性能实验,研究了刹车副的摩擦学性能。研究表明,刹车副具有良好的变温摩擦特性和高温抗热衰退性能,高温下的摩擦因数比较稳定;刹车块和刹车盘的磨损率均随温度的升高而增大,但刹车盘表现出相对稳定的耐磨性能。载荷对刹车副的摩擦因数影响不大,变化比较平稳;刹车块和刹车盘的磨损率均随载荷的增大而增大,但刹车块表现出相对稳定的耐磨性。刹车副的摩擦因数随滑动速度的增加而增大,并趋向平稳;但速度对刹车块和刹车盘的磨损率影响不大,变化相对稳定。研制的刹车副材料能够满足石油矿场钻机作业的要求。     

粉末冶金航空刹车材料的选择

综述了粉末冶金航空刹车材料最基本的功能要求和特点，确定了粉末冶金航空刹车材料合适而稳定的摩擦系数，最小磨损量，不粘结，合适的物理机械性能，良好的耐温性等基本要求，并采用加权分析方法针对基本要求对Boeing-737飞机用刹车材料的选择进行了加权因子分析和研究，获得了适合Boeing-737飞机的铁铜基刹车材料，研究表明，采用加权分析方法，可以直接明了地进行材料总体选择，避免过多的筛选试难，达到事半功倍的效果。     

石油钻机盘式刹车副材料及其筛选的试验研究

开发性能优良的盘式刹车副摩擦材料是石油钻机盘式刹车技术中的一项材料分别和2种刹车块材料对偶进行摩擦学特性试验,并对各刹车副的摩擦系数及其稳定系数和波动系数以及磨损率进行了分析.试验表明,B堆焊材料的摩擦磨损性能总体优于A堆焊材料,K2刹车块材料具有较好的摩擦学特性.刹车副P20,B/K2和P35,B/K2的摩擦磨损性能明显优于其它各刹车副材料,可作为初步优选的刹车副材料.     

合金元素锌/镍对铜基粉末冶金刹车材料的影响

通过对比研究了合金元素锌和镍对铜基粉末冶金刹车材料性能的影响规律。研究结果表明：铜锡合金基体中加入少量Zn能提高材料的摩擦因数,继续增加Zn含量,摩擦因数反而降低。高转速摩擦条件下,Zn能提高材料的耐磨性能;铜锡合金基体中加入少量Ni能提高材料的摩擦因数和耐磨性能。基体中Zn、Ni含量不宜过高,Ni比Zn更有利于提高铜基刹车材料的综合性能。     

铜基复合制动材料摩擦磨损性能研究进展

我国高速列车的不断提速,对制动盘材料的性能提出了更高的要求。铜基复合制动盘材料由于具有高比刚度、高比强度、优良的高温性能,以及良好的摩擦磨损性能等优点,被认为是最有应用前景的制动盘材料。在介绍高速列车制动盘材料发展的基础上,进一步论述了铜基复合制动盘材料的构成组元、制备方法及发展历程;阐述了铜基复合制动盘材料摩擦磨损性能的研究现状;最后展望了铜基复合制动盘材料的发展趋势,为高性能铜基复合制动盘材料的研制提供参考。     

四种车辆制动闸瓦材料摩擦特性试验研究

使用MM-1000型摩擦试验机,在不同的压力和速度下作了4种铁路车辆制动闸瓦材料与车轮钢的摩擦试验,测试它们的制动摩擦特性。试验结果表明,闸瓦材质对制动摩擦性能有较大的影响。高磷铸铁A、B两种材料的摩擦因数比较不稳定,在制动过程中摩擦因数出现了较大的波动,而且易受制动压力和速度的影响。高分子树脂复合材料C的摩擦因数比较稳定,受制动速度的影响较小但是受压力的影响较大。高分子树脂复合材料D的摩擦因数受制动速度的影响较大,但是受制动压力的影响则较小。     

Influence of Thermal Fatigue on the Wear Behavior of Brake Discs Sliding against Organic and Semimetallic Friction Materials

ABSTRACT

In this article, brake discs are exposed to high thermal stress, causing thermal fatigue damage. The aim of this work is to study the evolution of the wear behavior of brake disc materials, such as cast iron, chromium steel, and metal matrix composites, under the influence of thermal fatigue. The brake disc specimens are heated and then cooled rapidly. Then, wear tests are carried out using a pin-on-disc-type tribometer. Organic and semimetallic friction materials are used for all wear tests. The results show that thermal fatigue affects the structure of the contact surfaces of all of the disc specimens by increasing their roughness. Furthermore, the wear rate of the friction materials increased, except a reduction of the wear rate is noted for the semimetallic friction material rubbing against cast iron. Moreover, thermal fatigue has no significant influence on the coefficient of friction. The worn surface of the metal matrix composite sliding against semimetallic friction material is characterized by abrasive and adhesive wear mechanisms.     

The Role of Transfer Layers on Friction Characteristics in the Sliding Interface between Friction Materials against Gray Iron Brake Disks

The effect of transfer layer formation on friction performance was studied using a brake friction material containing 15 ingredients. Based on a base formulation, 13 friction material specimens containing different relative amounts of ingredients were produced and they were tested on gray iron disks using a small-scale friction tester. A non-destructive four-point probe technique to measure electrical resistance of the thin film was used to estimate the transfer layer thickness. Results showed that the transfer layer formation was highly dependent on the relative amount of ingredients in the friction material and temperature. Among various ingredients, solid lubricants and iron powders increased the transfer layer thickness but no apparent correlation between transfer layer thickness and the coefficient of friction was found. Strong influence from individual ingredients was observed, dominating the friction characteristics during sliding. On the other hand, the thick transfer layers on the disk surface tended to reduce the friction material wear and the amplitude of the friction coefficient oscillation during sliding.     

Effect of Matrix Alloying of Fe on Friction and Wear Properties of Cu-Based Brake Pad Materials

Abstract

Argon-gas-atomized Cu–Fe prealloyed powder was used to prepare Cu-based composites, and the effect of matrix alloying of Fe on microstructure and friction and wear properties of the brake pad material was systematically investigated on an MS3000 friction and wear tester. The results indicate that matrix alloying of Fe induces the precipitation of a uniformly distributed iron-rich phase at the interior of grains, the segregation of the iron-rich phase along SiO₂–matrix interface, and the formation of pearlite in the vicinity of the graphite–matrix interface, which favors the strengthening of copper matrix, improves interfacial bonding, and protects the third body. The prealloyed sample exhibits relatively high friction coefficient and enhanced friction stability, as well as reduced wear loss when the braking speed is lower than 200?km/h. At higher braking speed (>200?km/h), the breakage of the iron-rich phase leads to an unstable friction coefficient and high wear loss.     

苎麻纤维增强环境友好型制动摩擦材料的研究

新型环境友好制动摩擦材料以天然植物纤维苎麻、天然矿物纤维玄武岩和硅灰石为增强体,以石墨为固体润滑剂,锆英石为磨料,蛭石为降噪剂,重晶石为空间填料,腰果酚型苯并噁嗪原位增韧酚醛树脂为基体。用定速摩擦试验机研究了苎麻纤维含量对材料摩擦因数和磨损率的影响,并应用可拓理论对摩擦性能进行了评价。结果表明:苎麻纤维可降低摩擦材料的摩擦因数,降低摩擦材料在中、高温下的磨损率;苎麻纤维在制动摩擦材料中起弱固体润滑剂的作用;苎麻纤维体积分数为5.6%左右时制动摩擦材料具有最佳的摩擦因数、磨损率及综合关联度。     

水润滑条件下制动材料摩擦学性能研究进展

汽车刹车片摩擦因数在雨天或湿润的环境里衰退到非常低的水平是一个很严重的问题,直接威胁到交通安全。但目前国内外关于摩擦材料的试验规范并没有涉及到水润滑条件,相关的研究应越来越受到人们的重视。介绍摩擦材料在水润滑条件下的摩擦性能及相关研究的现状,对比干、湿2种条件下的摩擦机制,表明水作为一种冷却介质和润滑介质,对摩擦材料性能产生了复杂的影响。提出水润滑条件下摩擦材料的研究方向。     

树脂基复合制动材料摩擦学性能的影响因素分析

汽车制动材料是汽车制动器中的关键材料,其性能直接关系到制动系统运行的可靠性和稳定性。分析了影响树脂基复合制动材料摩擦学性能的一些因素,讨论了基体改性与增强纤维对材料摩擦磨损性能的影响,并总结了复合制动材料以后的研究方向。     

提升机盘形制动器闸瓦材料摩擦性能实验研究

用XDZ-A型摩擦材料制样机将石棉闸瓦材料制备成试验所需的标准试样,用X-DM型调压变速摩擦试验机模拟实际工况,对标准试样开展不同正压力、不同滑动速度和多种温度下的组合实验,全面研究了石棉闸瓦材料与16Mn钢摩擦盘对磨的摩擦学特性。实验结果表明:随着正压力、滑动速度和温度的变化,闸瓦材料摩擦因数均发生变化;摩擦因数随正压力的升高而增大,随滑动速度的增加而减小,但滑动速度对摩擦因数的影响大于正压力的影响;摩擦因数随温度的升高而减小,在200℃左右,摩擦因数下降比较明显。