铜基粉末冶金刹车闸瓦材料摩擦磨损性能研究

刹车闸瓦材料摩擦磨损性能的好坏直接影响到高速列车的运行安全。本文在摩擦试验机上测试了自制的铜基粉末列车闸瓦材料在不同刹车压力条件下的摩擦磨损特性。结果表明:随着刹车压力增大,摩擦系数和表面温度均呈增大趋势;刹车压力8 MPa以后形成的氧化薄膜起到了润滑作用,使摩擦系数趋于稳定。     

铜基粉末冶金刹车闸瓦材料的摩擦磨损性能研究

刹车闸瓦材料摩擦磨损性能的好坏直接影响到高速列车的运行安全。本文在摩擦试验机上测试了自制的铜基粉末列车闸瓦材料在不同刹车压力条件下的摩擦磨损特性。结果表明:随着刹车压力增大,摩擦系数和表面温度均呈增大趋势;刹车压力8 MPa以后形成的氧化薄膜起到了润滑作用,使摩擦系数趋于稳定。     

纳米SiO2对铜基摩擦材料摩擦学性能的影响

采用粉末冶金法制备添加0.75%的纳米SiO2(n-SiO2)和0.75%Cu包覆纳米SiO2(Cu/n-SiO2)复合粉体的新型铜基摩擦材料.采用惯性台架实验机,研究比较两种材料与未添加纳米SiO2的材料的摩擦学性能.结果表明:在铜基摩擦材料中添加微量n-SiO2可改善材料的耐磨性和耐热性;添加Cu/n-SiO2的铜基摩擦材料,耐热性提高32%,耐磨性提高2.02倍;添加n-SiO2的摩擦材料,耐热性提高7%,耐磨性提高18%;经铜包覆处理后的n-SiO2对材料性能的影响优于未处理的n-SiO2.     

碳对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响

借助混料-成形-烧结等工艺和性能测试、扫描电镜(SEM)的观察和分析,研究了不同种类和粒度的碳对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响。结果表明:由于其制造过程不同,不同形态的碳自身的物理力学性能存在较大的差别,而在同种形态的碳中粉末的粒度和个体的区别导致不同形态碳对铜基摩擦材料的密度、孔隙度的影响具有不同的表象,进而影响到摩擦材料的摩擦磨损性能。试验研究证明,在铜基粉末冶金摩擦材料中采用具有一定粒度组成的鳞片石墨具有较好的综合摩擦磨损性能。     

碳对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响

借助混料-成形-烧结等工艺和性能测试、扫描电镜（SEM）的观察和分析，研究了不同种类和粒度的碳对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响。结果表明：由于其制造过程不同，不同形态的碳自身的物理力学性能存在较大的差别，而在同种形态的碳中粉末的粒度和个体的区别导致不同形态碳对铜基摩擦材料的密度、孔隙度的影响具有不同的表象，进而影响到摩擦材料的摩擦磨损性能。试验研究证明，在铜基粉末冶金摩擦材料中采用具有一定粒度组成的鳞片石墨具有较好的综合摩擦磨损性能。     

激光扫描速度对铜基粉末冶金摩擦材料微观组织及性能的影响

为提高铜基粉末冶金摩擦材料的综合性能,研究了宽带激光热处理扫描速度对摩擦材料微观组织及性能的影响.采用扫描电镜、X射线衍射仪对微观组织进行了研究,用硬度计、摩擦磨损试验机对性能进行了测试.结果表明:在激光功率1300 W条件下,当扫描速度高于130 mm/min时,α-Cu的相对含量没有太大变动,随扫描速度的降低,聚合生长态α-Cu边缘固相溶解加剧、细化.铜基粉末冶金层密度、硬度逐渐增大,耐磨性增强,摩擦系数提高.扫描速度低于130 mm/min后,α-Cu的相对含量开始减少,随着速度的降低加热时间增长,低熔点金属及微量Cu开始熔化析出,α-Cu在有液相存在的情况下聚合长大;铜基粉末冶金层密度、硬度较快降低,磨损开始加剧,同时摩擦系数变大.     

SiO_2粒度对铜基摩擦材料摩擦性能的影响

采用粉末冶金技术制备了铜-石墨-SiO2烧结材料,利用销-盘式摩擦试验机,在摩擦速度为7.8～47.1 m/s时,研究了SiO2粒度与材料摩擦性能的关系。结果表明,随着SiO2粒度的提高,摩擦系数变化不明显,磨损率降低。     

激光诱导表面改性制备铜基非晶-纳米晶粉末冶金摩擦材料

为改善铜基粉末冶金摩擦材料的摩擦磨损性能,研究了激光诱导表面改性制备铜基非晶-纳米晶粉末冶金摩擦材料方法.采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪及硬度计等对粉末冶金摩擦材料层微观组织及性能进行了表征,结果表明:由于激光的急速加热和冷却以及以小质点杂质形式分布于α-Cu基体中的Zn,Sn和Pb元素抑制了再结晶的形核及长大,导致铜基非晶一纳米晶粉末冶金摩擦材料的形成.同时激光表面改性处理后,α-Cu相的晶粒尺寸减小了35%,二类应变均方根值增大39%,位错密度增加97%.聚合生长状态的α-Cu产生边缘溶解,大体积α-Cu枝解细小化.摩擦材料表观硬度提高了12.7%,α-Cu相显微硬度提高了14%.耐磨性能提高45%,摩擦系数升高1%.     

石墨含量对铜基材料摩擦磨损性能的影响

探讨了石墨含量对铜基材料摩擦磨损性能的影响和材料的摩擦磨损机理。结果表明：不含石墨时，材料的摩擦系数和磨损率均较大，磨损主要为粘着磨损；添加石墨后，材料的摩擦系数和磨损率均显著降低，且随石墨含量增加，摩擦系数逐渐降低，在一定石墨含量范围内（＜３．５％），磨损率也逐渐减小，这与材料的强度、硬度有关。材料的磨损以应变疲劳磨损为主。随载荷增加，摩擦系数和磨损率均增加。     

碳纤维对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响

研究了鳞片状石墨、人造石墨及其两者混合质量分数0.1%碳纤维后,分别对铜基粉末冶金摩擦材料摩擦性能造成的影响。结果表明,人造石墨与碳纤维混合使用能更好的降低摩擦系数,提高导热性能。而鳞片状石墨单独使用相较其他三组在不同转速下摩擦系数和磨损量大都较低,且能相应减小对磨盘的损伤程度,有更好的实用价值。     

石墨排列取向对铜基粉末冶金材料制动摩擦学行为的影响

利用放电等离子烧结(Spark plasma sintering,简称SPS)技术并配合机械加工的方式制备了3种相对摩擦工作面石墨取向为0°、45°和90°的铜基粉末冶金摩擦材料。采用MM1000-Ⅱ型惯性制动试验台测试了3种材料的制动摩擦磨损性能,并对其试验后的摩擦表面三维形貌特征、近摩擦面区域特征、磨屑特征和摩擦表面物相进行分析,研究了石墨排列取向对不同制动条件下铜基粉末冶金材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：与石墨取向为0°的材料相比,石墨取向为45°和90°的材料的硬度、导热系数均显著提升。随着制动初速度的升高,3种材料的平均摩擦系数均呈现先上升后下降的趋势;在相同的制动条件下,石墨取向为45°和90°的材料的平均摩擦系数与石墨取向为0°的材料相差不大,但磨损率较低,特别是0.8 MPa、250 km/h条件下石墨取向为90°的材料的磨损率仅为石墨取向为0°的材料的31.8%。提高制动初速度均能够促进3种材料摩擦表面形成氧化膜,对于石墨取向为0°的材料,表面形成以Fe₃O₄为主的氧化膜,而对于石墨取向为90°的材料,则形成以Fe     

烧结气氛对Fe-N粉末冶金材料烧结性能的影响

选择氨基、氮基两种气氛研究了Fe-N粉末冶金材料的烧结特性,结果表明,在氮基气氛中烧结的样品完全脱氮,在氨基气氛中的样品虽部分脱氮,但是其显微硬度达到了381.5HV0.05,且具有良好的耐磨性能。     

烧结气氛对Fe-N粉末冶金材料烧结性能的影响

选择氨基、氮基两种气氛研究了Fe-N粉末冶金材料的烧结特性，结果表明，在氮基气氛中烧结的样品完全脱氮，在氨基气氛中的样品虽部分脱氮，但是其显微硬度达到了381．5HV0．05，且具有良好的耐磨性能。     

SiC颗粒强化铜基粉末冶金摩擦材料的表面形貌特征及磨损机理

采用粉末冶金方法制备铜基摩擦材料,研究SiC含量对材料摩擦磨损性能的影响,探讨材料摩擦表面和亚表面的演变规律,揭示材料的摩擦磨损机理。结果表明:不含SiC材料的摩擦表面出现大量凹坑,磨损严重,磨损机理以黏着磨损为主;当SiC含量低于6%(质量分数)时,材料表面出现较多凹坑及浅犁沟,继续提高SiC含量,凹坑数量减少直至消失,材料表面犁沟的深度及宽度增加,表面及亚表面出现裂纹,材料主要磨损机理由黏着磨损和轻微犁削磨损向剥层磨损和严重犁削磨损转变。     

SiO_2含量对铜基摩擦材料摩擦行为的影响

采用粉末冶金技术制备铜-石墨-SiO_2烧结材料,利用销盘式摩擦试验机,在摩擦速度为7.8~47.1 m/s的范围内,研究SiO_2在不同摩擦速度条件下的损伤机理及其与材料性能的关系.结果表明:SiO_2对材料摩擦磨损性能的影响与摩擦速度密切相关;低摩擦速度条件下,SiO_2含量的变化对提高摩擦因数的作用明显,原因在于摩擦力的静载荷性质有利于发挥SiO_2粒子的犁沟作用而增加摩擦力;材料的磨损率对SiO_2含量不敏感;高摩擦速度条件下,具有冲击作用的摩擦载荷导致SiO_2粒子粉碎性破碎,破碎的SiO_2粒子弥散嵌入高温软化的基体中而弱化了犁沟作用,导致摩擦因数对SiO_2含量的变化不敏感;弥散分布的SiO_2粒子强化基体表面强度,导致其磨损率随SiO_2含量的增加而降低.     

铜基功能梯度复合材料的摩擦性能研究

采用粉末冶金方法制备了铜基功能梯度复合材料.对铜基梯度复合材料的机械性能电性能及摩擦学性能的测试表明表层与底层组成为Cu-C-MoS2/Cu-ZrO2的功能梯度复合材料具有强度高,导电性好,耐磨性好的特点.材料的微观结构和摩擦磨损表面形貌分析表明,铜基功能梯度复合材料界面结合性好,组织均匀;润滑相组织弥散细小.同时兼有优良的机械性能和摩擦磨损性能.     

速度对铜基粉末冶金/铬青铜摩擦副载流特性的影响

在自制的销-盘式载流摩擦磨损试验机上,对铜基粉末冶金/铬青铜摩擦副载流特性进行了研究。结果表明,离线率随速度的增大近乎呈线性增大;滑动速度较高时,载流效率迅速降低,载流稳定性升高,载流质量急剧下降;载流效率、载流稳定性与电弧能量的大小密切相关,电弧能量越大,载流质量越差。     

铁基粉末冶金含油材料摩擦学性能

采用粉末冶金方法制备多孔含油铁基材料,在自制的HDM-10型端面摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损试验,考察了含碳量及材料密度对含油铁基材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：铁基粉末冶金含油材料的含碳量应选择0．6～0．8％（质量）为宜,组织为珠光体加少量铁素体,综合摩擦学性能最佳;密度与含油铁基材料的摩擦学性能有密切关系,有一最佳的密度选择范围。     

MoSz在空间对接摩擦材料烧结过程中的行为变化

采用粉末冶金技术制备了空间对接用铜基摩擦材料，利用X射线衍射及定量化学分析技术对MoS2在材料烧结过程中的变化行为及与其他组元之间的作用进行研究。结果表明，MoS2在加压烧结过程中存在三个方面的反应：在高温下分解成Mo和S,并造成了S元素的损失；与Cu作用形成了复杂的铜钼硫化合物；与Cu反应生成了Cu的硫化物，该类化合物具有与MoS2相类似的层状结构，有一定的润滑作用。MoS2高温分解后或MoS2与Cu反应产生的Mo元素与石墨反应形成了Mo的碳化物。另外，双飞粉的加入不仅与材料中的Mo元素作用形成CaMoO4并且改变了铜钼硫化合物、Cu的硫化物以及Mo的碳化物中各元素的麾尔比。     

冲击载荷下铜基摩擦材料微观形变

研究冲击载荷下铜基摩擦材料的微观形变，试验是在分离式Hopkinson压杆上完成的，载荷工况分没围压和有围压两种，应变率范围为(10^2∽10^3)／s。冲击后的试件做SEM和X衍射分析。试验结果表明：该材料在没有围压时塑性变形以滑移为主，宏观形貌为冲击脆性破坏，断裂模式为沿晶断裂；在有围压时，基体上出现了孪晶现象和塑性流动的湍流花纹，塑性变形的形式为滑移和孪晶的组合。