表面粗糙度对黄铜/铬青铜摩擦副载流摩擦磨损性能影响的研究

以黄铜/铬青铜为摩擦副,在销-盘式摩擦磨损试验机上进行了载流摩擦学特性研究,探讨了载流条件下摩擦副的表面粗糙度对摩擦学特性的影响.结果表明:摩擦副表面粗糙度存在一个最佳值,使质量磨损率最小,载流效率、载流稳定性也较好;摩擦因数先随表面粗糙度的降低而升高,当表面粗糙度降低到一定程度以后摩擦因数的变化趋于平稳.质量磨损率随着表面粗糙度的降低先减小后增大;载流导致质量磨损率增大,且随着电流密度的增大,这种影响更加显著.     

载流条件下铬青铜/纯铜摩擦副摩擦磨损性能研究

在自制的销盘摩擦磨损试验机上,对铬青铜/纯铜摩擦副进行载流条件下的干滑动模拟试验,研究了电流、速度、载荷对铬青铜/纯铜摩擦磨损性能的影响规律。试验结果表明:电流是影响摩擦副摩擦磨损性能最显著的因素,摩擦因数和磨损率都随着电流的增大而增大;速度和载荷对摩擦因数和磨损率也有显著影响;电流的存在,摩擦副间产生了比无电流时更严重的粘着磨损和塑性变形,同时增加了电化学腐蚀,使磨损更加严重。     

碳/碳复合材料的载流摩擦磨损性能及机理

在高速载流摩擦磨损试验机上对碳/碳复合材料进行摩擦磨损试验,研究了不同电流、载荷和滑动速度下复合材料的摩擦因数、磨损率及磨损表面形貌,并分析了磨损机理。结果表明:在一定载荷作用下,随电流和滑动速度增大,碳/碳复合材料的摩擦磨损性能先保持良好而后趋于恶化;在电流和滑动速度一定的条件下,较低和较高的载荷都会恶化碳/碳复合材料的摩擦磨损性能;随着摩擦表面温度升高,碳/碳复合材料基体开始氧化流失,碳纤维脱落形成磨屑,从而导致磨粒磨损;随后摩擦表面的高温使磨屑软化,磨屑在机械应力作用下逐渐被碾压成碳膜,形成粘着磨损;磨损表面温度的进一步升高以及高速冲击的作用破坏了碳膜的完整性,从而恶化了碳/碳复合材料的摩擦磨损性能。     

载流条件下铬青铜/3D碳/碳复合材料摩擦副的摩擦磨损性能

以3D碳/碳复合材料为销试样、铬青铜QCr0.5为盘试样进行了载流条件下的干滑动摩擦磨损试验。通过对有、无电流条件下销试样磨损量大小和摩擦因数影响度的比较,以及对销试样摩擦表面进行的微观形貌分析,结果表明,电流对铬青铜/3D碳/碳复合材料摩擦副的干摩擦行为具有显著的影响,并且由于电场、摩擦热、电弧热的共同作用,在销试样表层发生了磨粒磨损和氧化磨损。     

摩擦速度和电流密度对铜基复合材料载流摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金法制备了3%SiC-10%C-87%Cu和10%C-90%Cu两种铜基复合材料,并在销盘式载流摩擦磨损试验机上进行试验,研究了摩擦速度和电流密度对这两种复合材料燃弧率、载流效率以及摩擦因数和磨损率的影响。结果表明:在相同的试验条件下,与C/Cu复合材料相比,SiC/C/Cu复合材料的摩擦因数较大,磨损率较小;燃弧率主要由摩擦材料表面的接触状态及电流密度决定,载流效率受燃弧率的影响较大;当摩擦速度为10~25m·s-1时,两种复合材料的燃弧率均低于10%,载流效率均维持在85%以上,随着摩擦速度增大至30m·s-1,它们的燃弧率均急剧增大,载流效率均急剧降低;随着电流密度增大,两种复合材料的燃弧率均逐渐增大,载流效率均逐渐减小。     

载流摩擦参数对铜基复合材料起弧率及载流摩擦学性能的影响

采用压制烧结方法制备了石墨质量分数为10%的铜基复合材料,并将其与QCr0.5铜合金组成摩擦副,在自制的销盘摩擦磨损试验机上进行了载流摩擦磨损试验,研究了摩擦速度和电流密度对复合材料起弧率、载流效率以及摩擦学性能的影响,并对复合材料的磨损形貌进了观察。结果表明:随着电流密度的增大,复合材料的起弧率和磨损率逐渐增大,摩擦因数和载流效率逐渐降低;随着摩擦速度的增大,复合材料的起弧率、摩擦因数和磨损率均逐渐增大,而载流效率则逐渐减小;随着电流密度和摩擦速度的增大,复合材料在摩擦过程中的烧蚀变得越发严重,表面变得更加粗糙。     

铜-10%石墨复合材料的载流摩擦磨损行为

用冷压烧结粉末冶金法制备了铜-10%石墨复合材料;对复合材料进行了拉伸、冲击试验;用SEM、电滑动磨损试验机等分析了材料的断口形貌和载流摩擦磨损性能,探讨了其磨损机理。结果表明:由于铜-10%石墨复合材料中石墨含量较高,该材料的拉伸断裂为脆性断裂;在非载流条件下,试样的磨损量随着试验载荷、滑动速度的增加而增大;载流30 A条件下,由于电流产生大量的电弧热促进了石墨的润滑作用,与非载流相同磨损条件结果相比摩擦因数降低、磨损量减小。     

弹性接触摩擦副的载流摩擦行为*

为了获得弹性接触摩擦副的载流摩擦行为规律,在自制试验机上以丝板副为对象,进行不同丝径下的往复滑动载流摩擦实验,用三维形貌仪和SEM对磨痕形貌进行分析。结果表明:随着丝径的增加,载荷保持率与接触电阻呈现下降趋势,磨损体积呈现上升趋势,磨损高度呈增加趋势,磨损形式为黏着磨损、磨粒磨损和电弧烧蚀;弹性接触载流摩擦副早期失效的主要形式是瞬断,其原因是运行中非均匀磨损、磨屑堆积、弹性器件变形等因素导致弹性器件弹跳和扭转,进而使摩擦副短暂分离;为提高摩擦副寿命,保证合理的实际接触载荷,应减小试样高度方向磨损量,控制载荷保持率,同时提高摩擦副运行的平顺性,减少弹性器件弹跳。     

电弧能量对C/C复合材料的载流摩擦磨损行为的影响

在自制的销盘载流摩擦磨损试验机上,研究电弧能量对C/C复合材料/铬青铜摩擦副载流摩擦磨损行为的影响,并利用扫描电镜和能谱仪等对磨损表面进行了表征.结果显示,随着电弧能量的增加,C/C复合材料的磨损也随之增加;在较低的电弧能量下,电弧对材料的侵蚀不严重,材料的磨损也不严重,其磨损机制主要表现为磨粒磨损和少量的电气磨损,随着电弧能量的增加,磨损率急剧增加,此时磨损机制主要表现为电气磨损; 在电弧作用下,C/C复合材料的电弧侵蚀机制为蒸发侵蚀和材料转移.     

紫铜/铬青铜摩擦副在干摩擦和水雾条件下的载流摩擦磨损性能研究

在HST-100载流高速摩擦磨损试验机上,对比考察了紫铜/铬青铜摩擦副在干摩擦和水雾2种状态下的载流摩擦磨损性能,采用扫描电镜(SEM)对磨损表面形貌进行了观测。结果表明:水雾条件下销试样载流摩擦磨损时,其摩擦因数及磨损率均低于纯载流状态下;该试样在纯载流条件下的磨损机制主要为粘着磨损和电气磨损,在水雾条件下主要为电弧侵蚀、塑性变形和轻微的粘着磨损。这是因为水有利于降低摩擦副接触表面的温度,有效地抑制了铜的转移,阻止了粘着磨损的发生。水因素的介入也导致了电弧发生频率的增多,但在综合影响下,水可以有效地改善该试样的磨损性能。     

载流摩擦磨损系统研究

基于摩擦学的三公理,对载流摩擦磨损的机制进行研究,建立了载流摩擦磨损的系统构成图、功能平面图、微观接触的电接触状态图和载流摩擦磨损电传导电路模型,分析了火花和电弧产生的原因,得到了载流磨损量与法向载荷之间的关系模型,较好地解释了电因素对摩擦磨损的作用,为载流摩擦磨损的研究建立了理论分析基础.     

雨水环境下碳陶复合材料的载流摩擦磨损性能

采用销-盘摩擦磨损试验机对制动闸片用碳陶复合材料开展了雨水环境下的载流摩擦磨损试验,研究了不同摩擦条件下碳陶复合材料的摩擦磨损性能。结果表明：在无载流的雨水环境中,随着雨水流量由0增大到1 mL·min^-1,碳陶复合材料的表面粗糙度显著下降,摩擦因数和磨损率小幅度降低,磨损机理主要为剥落和轻微的氧化磨损;在无雨水的载流条件下,随着电流强度由0增加到100 A,表面粗糙度和摩擦因数均显著下降,磨损率明显升高,主要磨损机理为剥落、磨粒磨损、黏着磨损和电弧烧蚀;相对于单因素作用,在载流和雨水的共同作用下,表面粗糙度和摩擦因数明显降低,但磨损率随着雨水流量或电流强度增加的规律不明显,磨损机理为剥落、氧化磨损、磨粒磨损和黏着磨损。     

电流对载流摩擦副材料损伤行为的影响

载流摩擦过程中材料的损伤行为是影响载流摩擦副寿命的关键。采用纯铜与QCr05配副,研究纯铜材料的载流磨损行为。结果表明,载流条件下磨损行为仍然包括无电条件下的主要磨损行为;电流的介入导致磨损行为发生变化,在载荷50 N、滑动速度10 m/s条件下,电流从0增加到50 A时表面温度增加5.6~7.2倍;且摩擦表面严重粗糙化,发生剧烈不均匀塑性变形,在载荷70 N、滑动速度20 m/s、电流60 A条件下,其变形层厚度约180 μm;电流还直接导致材料的损伤,主要包括熔融和喷溅。     

波动载荷对C/C复合材料/铬青铜摩擦副载流摩擦磨损性能的影响

借助于HST-100高速载流摩擦磨损试验机,研究载荷的波动大小对C/C复合材料/铬青铜摩擦副载流摩擦磨损性能的影响,利用扫描电镜对磨损表面进行观察分析。结果表明:随着载荷波动的加剧,平均电流逐渐减小,载流效率降低,离线率和电弧能量逐渐增大;C/C复合材料的摩擦因数和磨损率均呈现先减小然后增大的趋势;摩擦过程中的磨损机制逐渐由磨粒磨损转变为磨粒磨损、电气磨损共同作用。     

载流摩擦磨损研究进展

载流摩擦磨损是摩擦副在有电流通过时的接触行为。载流摩擦副在工作过程中受力、电、热等多种因素耦合作用,损伤机制复杂多变。综述载流摩擦中的摩擦磨损机制,重点分析服役工况对载流摩擦磨损性能和导电性能的影响,阐述电弧产生的原因及影响因素,并对载流摩擦中的温度场及其仿真模拟研究成果进行归纳,总结载流摩擦材料的应用现状。概括载流摩擦的研究现状及其存在的问题,并指出未来应加强接触副材料在多环境下、多因素耦合作用下的摩擦磨损行为和失效机制研究,并有针对性地研发新型复合材料,以满足具体的工作条件和特殊的性能要求。     

有无电流条件下铬青铜/纯铜摩擦副摩擦磨损性能

本文以纯铜为销试样，铬青铜QCr0.5O为盘试样进行载电流条件下的干滑动摩擦磨损试验，通过对有无电流条件下对销试样磨损量大小和摩擦系数影响程度的比较，以及对销试样摩擦表面进行的微观形貌分析，结果表明，电流对铬青铜／纯铜摩擦副的干摩擦行为具有显著的影响，并且由于电场，摩擦热，摩擦切应力的共同作用，在销试样表层发生了一定程度的塑性变形，塑性变形的程度也与电流及接触压力密切相关。     

铜基粉末冶金载流摩擦磨损微观形貌分析

对铜基粉末冶金材料进行载流摩擦磨损实验,对磨损后的微观组织进行了观察与分析.结果表明,铜基粉末冶金材料在载流条件下,销试样表面不断发生氧化,电流为40和60 A时,摩擦表面覆盖着一层Fe的氧化物;电流为80和100 A时试样由于表面温度更高,形成Cu的氧化物.产生氧化物的不同,电弧产生烧损的严重程度不同,是导致不同电流下磨损机制不同、磨损率相差大的原因.电流较大时电烧蚀严重,加快了磨损进程.     

铜-10%石墨合金的载流摩擦磨损性能

为提高铜基合金的载流摩擦磨损性能,采用粉末冶金方法制备了含10%石墨的铜基合金,并在自制的销盘式载流摩擦磨损试验机上进行了不同电流和滑动速度下的摩擦磨损试验.结果表明:与不含石墨的铜合金相比较,在不同电流和滑动速度下,加入10%石墨铜合金的摩擦因数和磨损率均降低,耐磨性能明显提高,摩擦因数稳定.     

铜基粉末冶金/铬青铜摩擦副载流摩擦磨损的电弧侵蚀特性研究

在销/盘式载流摩擦磨损试验机上,对铜基粉末冶金/铬青铜摩擦副载流摩擦磨损的电弧侵蚀特性进行了研究,探讨了电弧对铜基粉末冶金材料的载流摩擦学特性的影响.利用方差分析表,采用F检验法对电流、载荷、速度3种因素进行了显著性检验.结果显示电流对电弧能量的大小有影响,载荷、速度对电弧能量有显著影响;随着速度的增加,电弧的强度和发生频率均增大;低速下,主要是磨粒磨损和粘着磨损,高速下,主要是电弧侵蚀和粘着磨损.     

表面粗糙度对碳/铜载流摩擦副摩擦磨损性能的影响

通过环-块式摩擦磨损试验研究了表面粗糙度对碳/铜载流摩擦副摩擦磨损性能的影响,并分析了磨损形貌及机制。结果表明:其摩擦因数与电弧行为密切相关,无电弧时摩擦因数曲线平滑;对磨环的表面粗糙度越大越容易产生电弧,电弧的烧蚀导致块试样的磨损加剧;不同表面粗糙度下均存在临界起弧法向压力,且随着表面粗糙度的增大而增大;载流摩擦副的磨损机制主要为磨粒磨损、粘着磨损、电弧烧蚀及材料转移。