粉末冶金制备碳纤维增强铁-铜基摩擦材料的组织与性能

以铁-铜为主组元,以石墨和MoS2为润滑组元,以Al2O3、SiC、锆英砂为摩擦组元,并添加不同质量分数的碳纤维,将原料混合均匀后经600 MPa冷压成形,然后在氢气气氛下热压烧结2 h(980℃,2~3 MPa),制备得到碳纤维增强铁-铜基摩擦材料,并对其硬度、相对密度、显微组织、摩擦磨损性能进行研究。结果表明:铁-铜基体上均匀分布着耐磨的陶瓷相及润滑组元,铁-铜基体有部分固溶,碳纤维掩埋在基体和摩擦组元间。当碳纤维质量分数为2%~4%时,所制备的摩擦材料硬度为HV 102.2~118.6,相对密度为90.4%~92.6%,摩擦系数为0.56~0.60,磨损失重量最小。该摩擦材料的磨损主要为磨粒磨损,伴随少量粘着磨损。碳纤维可以强化基体,钉扎摩擦组元,在摩擦磨损过程中隔断犁沟,降低材料磨损。     

表面改性纳米SiO2对铜基摩擦材料摩擦学性能的影响

为提高铜基粉末冶金摩擦材料的综合性能,采用粉末冶金法分别制备了Cu和Ni包覆的纳米SiO2(n-SiO2)颗粒增强的铜基摩擦材料.通过惯性试验,考核了摩擦材料的摩擦磨损和耐热性能;采用扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计研究了材料的显微组织、基体硬度和磨损机理.结果表明:表面改性n-SiO2可细化铜基摩擦材料的基体组织,显著提高铜基体的硬度;添加Cu/n-SiO2和Ni/n-SiO2的摩擦材料的耐磨性能比添加未表面改性n-SiO2的摩擦材料分别提高3.95倍和7.46倍;n-SiO2颗粒增强铜基摩擦材料的主要磨损机理为犁沟式磨料磨损.     

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。     

混杂短纤维增强无石棉摩擦材料的制备及摩擦磨损性能

采用热压成型结合180℃/8 h固化热处理工艺制备混杂短纤维增强无石棉摩擦材料,通过正交实验优化热压工艺参数。在JF150D定速式摩擦实验机上测试材料的摩擦磨损性能。结果表明:实验制备的混杂短纤维增强无石棉摩擦材料的密度为2.1~2.21 g/cm3,洛氏硬度为62.2~68.0,摩擦过程中摩擦因数在0.37~0.43之间变化,随温度升高先增大后减小,磨损率为0.1~0.54×10 7cm3/(N.m)。制备摩擦材料的最优热压工艺参数是:热压温度为155℃,压力为18 MPa,热压时间为15 min。摩擦材料的摩擦磨损机理以粘着磨损和磨粒磨损为主。     

Fe含量及摩擦组元对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响

以电解Cu粉、还原Fe粉、石墨等为主要原料,采用粉末冶金加压烧结工艺制备了Cu基粉末冶金摩擦材料,研究了Fe含量及SiO2、Al2O3、SiC等摩擦组元对烧结合金的显微组织、力学性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明:Fe主要影响摩擦材料的力学性能,随Fe含量的增加,摩擦材料的硬度、抗压强度和抗弯强度显著提高,Fe含量为15%(质量分数,下同)时具有高摩擦系数、较低磨损量和稳定的摩擦过程;添加摩擦组元SiC后的材料强度最高、摩擦系数最大、磨损量最小,但增加了对偶材料的磨损,加SiO2后材料摩擦系数最小、磨损量最大,Al2O3所起作用介于二者之间。     

真空热压时间和压力对CoCrCuFeNi高熵合金组织与力学性能的影响

采真空热压法在900℃下制备Co Cr Cu Fe Ni高熵合金,研究热压时间和压力对合金微观组织及力学性能的影响。结果表明：烧结压力为10 MPa时,所有Co Cr Cu Fe Ni高熵合金均含双FCC相和少量富Cr相。随热压时间延长,富Cr相的尺寸增大,合金的抗压强度和硬度先升高后降低。热压时间为1.5 h时,随热压压力从10 MPa升高至30 MPa,合金中富Cu的FCC相与贫Cu相分离现象消失。随热压压力增大,高熵合金的抗压强度先升高后降低,但硬度无明显变化。当热压时间为1.5 h、压力为20 MPa时,合金的抗压强度最高,达到1 229 MPa,硬度(HV)为3136 MPa。     

硼铁含量和粒度对铁铜基摩擦材料性能的影响

研究了硼铁含量和粒度对铁铜基摩擦材料性能的影响.研究发现,当硼铁粒度为<300μm时,摩擦因数随硼铁质量分数(0～10％)的增加而增加;摩擦材料的磨损在制动压力为0.6MPa时,摩擦因数随硼铁的增加而有所下降,当压力增加到1.1MPa时,材料的磨损随硼铁的增加而增加;当硼铁量为2.5％时,摩擦因数和磨损随细粒度(<45μm)硼铁的增加而下降.研究还发现,摩擦材料中的硼铁在烧结过程中与铁反应形成了Fe_2B,这种Fe_2B,起到提高摩擦因数,降低材料磨损的作用.     

铜铁预合金粉末对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

利用粉末冶金方法制备了含不同质量分数铜铁预合金粉末的铜基摩擦材料,并在不同温度下对材料摩擦性能进行测试。结果表明:铜铁预合金粉末的引入使得铁元素在烧结后铜基体中及铜基体与其他组元界面处析出,阻碍了烧结,导致材料密度下降。存在于界面处的铁以及反应生成的珠光体成为硬质强化相,使得材料的磨损机理从纯铜基体时的黏着磨损向添加铜铁预合金粉末之后的磨粒磨损转变,导致摩擦系数先下降后上升。200～250 ℃为摩擦系数保持稳定的临界温度。当超过临界温度时,摩擦表面铜软化,其自润滑作用使得摩擦系数下降。含30%铜铁预合金粉末的铜基摩擦材料（质量分数）的摩擦磨损性能最佳,这是由于此时摩擦材料兼具铜良好的塑性以及生成的适量硬质相能够强化摩擦表面。     

Cu粉 (Cr、Nb)机械合金化粉制备Cu/Cr_2Nb触头材料的组织与性能

将Cr、Nb元素粉经20h机械合金化后与以Cu粉混合,分别采用真空烧结和真空热压来制备新型Cu/Cr_2Nb触头材料。研究了不同成分Cu/Cr_2Nb触头材料的组织和性能。结果表明,在烧结或热压过程中,可以充分合成出Laves相Cr_2Nb,但采用烧结工艺难以制备出致密度高的Cu/Cr_2Nb材料,而采用热压工艺不仅可以制备出致密度高的Cu/Cr_2Nb材料,并且Cr_2Nb含量为25%～40%时的Cu/Cr_2Nb材料的硬度和导电率要优于CuCr50触头材料。     

铁尾矿粉热压成型类石板试验

探寻废弃铁尾矿粉再生利用的有效途径,将其制备成为消耗量大、附加值高的建筑型材是铁尾矿粉热压成型类石板材的根本目的.根据微晶玻璃的形成原理,使用鞍山式铁尾矿粉配制4种不同类型的混合粉料,4种配方中共同含有的主要化学成分为Al2O3、MgCO3、CaCO3、BaCO3、Na2CO3,分别在温度900～1 000℃、压力10～20 MPa、升温时间5～8 min、保温时间10～30 min条件下在液压加压中频加热炉上进行热压成型试验,分别在室温和炉温自然冷却条件下冷却至室温.热压成型试验结果表明:合适的添加剂掺量和温度以及压力控制能够实现铁尾矿粉类石板的热压成型,最佳的热压成型温度范围为950～1 000℃,试样硬度与压力呈非线性关系,但当压力超过15 MPa后试样的硬度明显提高.热压成型试样的最大硬度为HRC37.