利用热处理改善钒钛磁铁矿直接制备的铁基摩擦材料组织与性能

以攀枝花钒钛磁铁矿为原料,通过选择性碳热原位反应和真空烧结技术直接制备得到铁基摩擦材料.为进一步提高材料性能,本工作研究了淬火与回火处理对铁基摩擦材料组织和性能的影响.结果表明:900～1 000℃淬火使材料基体组织由珠光体向马氏体转变,硬度和摩擦性能随淬火温度的升高先提升后下降,在950℃时效果最佳,摩擦磨损行为由热处理前较严重的磨粒磨损和粘着磨损转变为磨粒磨损,且磨损程度降低.950℃淬火试样分别在250℃、500℃和650℃进行回火处理,基体组织随着温度的升高先由马氏体向低硬度屈氏体转变,而后转变为硬度更低的索氏体,但500℃回火时发生的回火二次硬化和碳化物的脱溶使得材料硬度提升,摩擦性能进一步提高,摩擦磨损行为表现为轻微的磨粒磨损.综合而言,950℃淬火+500℃回火处理后的铁基摩擦材料组织及性能最优,相比未热处理材料,硬度提高32％,磨损率降低61％,摩擦系数降低18％.     

钒钛铁精矿碳热还原制备Fe-Ti(C,N)复合材料

以钒钛铁精矿和煤粉为原料,通过碳热还原法制备Fe-Ti(C,N)复合材料。采用正交实验研究了还原温度、碳氧比、还原时间和MgO添加量对还原产物的物相组成和碳氮化钛中C/N比的影响。对还原产物进行了X射线衍射分析,结果表明,还原温度对还原产物中碳氮化钛的C/N比的影响程度较大,而MgO的添加不利于碳氮化钛的形成。还原温度为1450℃、还原时间为40min、碳氧比为1.4时,还原产物的C/N比达到较大值。     

航空用铁基金属陶瓷摩擦材料

对航空用铁基金属陶瓷摩擦材料的配方设计、制造工艺、对偶件选择及性能等进行了论述.     

高合金铁基粉末冶金材料摩擦磨损性能的研究

为了获得高性能的耐磨材料,采用粉末冶金方法制备了高合金颗粒强化铁基材料.利用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪和摩擦磨损实验研究了干摩擦状态下材料的摩擦磨损性能.结果表明:材料的磨损机理是由粘着磨损、磨料磨损和接触疲劳磨损共同作用的.本文研究的高合金铁基粉末冶金耐磨材料,在50 s内进入稳定磨损阶段,能在很短的时间里达到最佳使用效果.干摩擦120 min后,材料的比磨损量小,仅为2.096×10-15 kg/(m.N),摩擦系数变化不大,在0.05～0.06保持相对稳定,说明材料的耐磨性能较好.材料组织中M6C碳化物能保证材料很好的耐磨性能,而M2C碳化物则降低材料的耐磨性能.     

钛铁矿原位碳热还原合成TiC/Fe的热力学过程及合成条件研究

以天然矿物钛铁矿（ＦｅＴｉＯ_３）、Ｃ（石墨）为原料,采用原位碳热还原法,实现合成与烧结一体化,真空烧结制备了ＴｉＣ／Ｆｅ复合材料,探索了一条低成本合成高性能ＴｉＣ／Ｆｅ复合材料的新途径．对反应的热力学过程进行理论分析和实验研究,探讨了产物的合成条件．研究表明,ＴｉＣ的反应形成机理是：首先,ＦｅＴｉＯ_３被Ｃ还原生成Ｔｉ_ｘＯ_ｙ和α－Ｆｅ;然后,Ｃ继续与Ｔｉ_ｘＯ_ｙ反应,将氧一步一步还原出来,直至生成ＴｉＣ;ＴｉＣ颗粒长大的过程是,先形成富Ｔｉ缺Ｃ的ＴｉＣ_ｘ,然后ＴｉＣ_ｘ继续与Ｃ反应形成接近化学计量比的ＴｉＣ．烧结温度范围在１５００～１６００℃之间,随温度的升高,产物的硬度和密度稍有提高．Ｍｏ的加入可以改善金属相对ＴｉＣ的润湿性．产物中有少量游离碳存在．     

碳纤维/碳基摩擦材料的摩擦学性能研究

为适应坦克装甲车辆对摩擦系统高能量密度的要求,采用树脂浸渍碳化工艺制备了碳纤维/碳基摩擦材料,通过离合器试验台对材料进行了摩擦磨损试验,并使用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和3D激光形貌仪对材料表面形貌和磨屑形貌进行了分析。结果表明,碳纤维/碳基摩擦材料的动摩擦系数稳定(μ=0.11);摩擦扭矩曲线平滑,制动平稳性好;体积磨损率为3.2×10-8 mm3·J,耐磨性好;耐热系数达43 900J2·mm-4·s-1,可以在高能量密度工况下使用。碳纤维/碳基摩擦材料与钢对偶片之间的主要磨损机制为犁沟磨损和磨粒磨损。     

碳热还原法制备碳化钒钛的过程研究

以偏钒酸铵、石墨和钛粉为原料,采用碳热还原反应合成碳化钒钛粉体,借助热重-差热分析、X射线衍射、扫描电镜等分析方法对制备碳化钒钛的合成过程以及物相演变进行了研究。结果表明:反应温度和配碳量对碳化钒钛的形成有较大的影响,配碳量增加有利于加快碳热还原反应进程,当产物中碳含量偏多时,VC和Ti C以混合物的形式存在,不形成Ti VC2固溶体;当反应温度高于1 500℃以及碳的质量分数为24.66%时,VC和Ti C能够形成Ti VC2固溶体。     

真空铁热还原氧化锂制备金属锂的热力学分析与实验初探

通过相关的热力学理论计算,对常压及真空条件下以碳酸锂为原料分解成氧化锂以及铁热还原氧化锂制备金属Li进行了热力学分析,计算结果表明:常压下碳酸锂很难发生分解反应,当系统压力降到1Pa时,碳酸锂的临界分解温度降为889K,并且真空中用铁还原氧化锂制备金属Li是可行的.并根据计算设计进行了铁还原氧化锂实验,实验结果表明:在热力计算上,系统压强为1～5Pa,温度为1423～ 1573 K的条件下,金属铁能还原出金属锂,锂的还原率为48％以上.     

碳含量对高合金铁基材料组织与性能的影响

研究了高合金铁基材料中碳含量对材料显微组织与性能的影响.采用光学显微镜、扫描电镜和能谱分析表明:碳含量对材料烧结密度和性能影响显著.热处理后,材料硬度上升,但强度和韧性下降.烧结时,碳含量增加,使液相量增加,晶界上的液相膜增厚,晶粒球化;碳化物大部分在晶界上析出,形成半连续网络组织.热处理后,由于部分碳化物的溶解,一些连续的网络组织断裂.实验得出,1250±5.°C烧结,碳含量为1.4%时,烧结致密化程度最高,相对密度达到96%,各项性能也达到最高.本实验通过合理控制碳含量,获得了高性能的铁基粉末冶金材料.     

钛铁矿碳热反应原位合成GT35钢结硬质合金的热力学分析

充分利用天然矿物钛铁矿(FeTiO3)中的铁和钛,采用原位合成反应烧结技术,成功制备了TiC基钢结硬质合金GT35.在真空炉中实现了合成与烧结一体化,为钢结硬质合金的低成本制备进行了有益的探索研究.对钛铁矿-碳体系的热力学过程进行了详细的理论分析,研究表明:体系主要发生碳热还原反应,中间产物为多种钛的氧化物,热力学上最为稳定的物相为TiC和Fe固溶体.通过实验证实,获得了界面结合良好、组织致密的钢结硬质合金.     

钠离子电池铁基正极材料的研究进展

随着锂电池在新能源汽车和大型定置装备上的应用,稀有金属锂(Li)供应短缺问题日益凸显。因而发展钠离子可充电池尤其是室温钠离子电池受到了全球范围内的重视。相比于其他正极材料,铁基正极材料具有电位高,储量丰富等优势。综述了当前国内外各类钠离子铁基正极材料最新研究进展,介绍了其结构特征和电化学性能,总结了各类型铁基正极材料应用于钠离子电池的优缺点。最后提出新型的高电压聚硫酸根离子铁基正极材料具有诱人的应用前景。     

碳热还原氮化法制备β′-Sialon粉体的热力学过程

本文分析了以天然高岭土为原料，经碳热还原氨化反应制备β′-Sialon粉体过程中出现的化学反应，从热力学角度研究了反应温度及气体分压对产物组成的影响，通过实验结果与热力学分析相结合，寻找出制约反应进行的速度控制步骤，并讨论了获得较高β′-Sialon粉体转化率所需的温度范围．     

一种纸基摩擦材料的摩擦特性

制备了一种纸基摩擦材料。通过改装QM1000-Ⅱ型摩擦材料性能试验机的盘车装置, 增添静摩擦力矩曲线数据采集和处理程序, 研究了载荷与纸基摩擦材料摩擦力矩特征的关系和对静、动摩擦系数的影响, 得到了静摩擦力矩曲线图。试验结果表明: 测量静摩擦力矩的持续时间与载荷无关, 静、动摩擦力矩随着加载载荷增加而增大, 静摩擦系数随载荷增加而增大, 动摩擦系数随载荷增加而减小, 自动盘车测得的静摩擦系数准确性和可信度高, 试验结果对设计摩擦材料的使用参数和优化摩擦材料的配方工艺有指导意义。      

碳热还原氮化法制备β′-Sialon粉体的热力学过程

本文分析了以天然高岭土为原料，经碳热还原氮化反应制备β‘－Ｓｉａｌｏｎ粉体过程中出现的化学反应，从热力学角度研究了反应温度及气体分压对产物组成的影响。通过实验结果与热力学分析相结合，寻找出制约反应进行的速度控制步骤，并讨论了获得较高β’－Ｓｉａｌｏｎ粉体转化率所需的温度范围。     

矿物基摩擦材料的研究进展

摩擦材料是一种采用有机体/无机物压制而成的复合材料,广泛应用于运动车辆与工程机械中,发挥制动和传动功能,是工作中的核心部件。摩擦材料在汽车工业中应用最广,其性能优劣对汽车的安全性、稳定性具有十分重要的影响。矿物材料具有无毒、耐热性及化学稳定性好、无污染等优异的物理化学性质,且部分材料具有天然的纤维状、层状等特殊形貌结构,对摩擦材料的性能具有显著影响,是当前摩擦科学和工程领域关注的重点对象。然而,矿物材料的种类众多,成分和结构大相径庭,物化性能各有差异,导致矿物材料在摩擦材料中发挥作用的方式和机理也不尽相同。基于此,本文从矿物增强摩擦材料、矿物基摩擦材料的性能调控两方面,对矿物材料的成分、结构和物理化学性质及其对摩擦材料制品性能和使用效能的影响进行了综述。进一步从纤维状矿物增强调控、颗粒状矿物增摩调控和层状矿物减摩调控三个方面重点阐述了矿物调控摩擦材料的机理。开发新型矿物材料,加快表面改性及有效除杂等新技术的研发,加强矿物材料在摩擦材料中的作用机理研究,可以作为未来矿物基摩擦材料进行工业应用和理论研究的发展方向。     

汽车制动器聚合物基摩擦材料的研究现状

汽车制动器摩擦材料对汽车制动性能和安全性起着重要作用。本文对汽车制动器聚合物基摩擦材料的研究进行了总结。详细介绍了其组成:基体、增强体、摩擦性能调节剂和填料。并提出聚合物基摩擦材料的发展趋势。     

不同热喷涂技术制备铁基涂层摩擦学性能研究

采用高速电弧喷涂(HVAS)、超音速等离子喷涂(HEPJ)、爆炸喷涂(DGS)三种工艺喷涂技术,制备了铁基涂层.借助X射线应力测定仪、CETR摩擦磨损试验机、纳米测试仪等工具,考察了三种涂层表面残余应力场与(211)晶面半高宽,研究涂层在室温下的摩擦磨损性能.结果表明:爆炸喷涂(DGS)制备的铁基涂层相对于另外两种涂层具有更好的耐磨性,主要原因为爆炸喷涂(DGS)制备的同种材料的涂层表面表现为残余压应力,纳米硬度较大,晶粒较小,涂层致密.涂层表面的残余应力与涂层的摩擦性能有很好的对应关系,晶粒细化与涂层表面晶格畸变的增加可以有效地提高涂层的耐磨性能.     

蛭石改性纸基摩擦材料的摩擦磨损性能研究

采用湿法工艺制备了5种不同含量蛭石表面改性纸基摩擦材料,研究了蛭石含量对摩擦力矩曲线,动、静摩擦系数及磨损率的影响;同时对循环制动过程中动摩擦系数的变化趋势进行研究。利用扫描电子显微镜观察了纸基摩擦材料磨损前后的表面形貌。研究结果表明:随着蛭石含量的增加,摩擦力矩曲线中μi和μd值先降低随后有所增加,μo变化不大;动摩擦系数先减小而后有所增大,而静摩擦系数先增大再减小,磨损率增加;动摩擦系数随着制动压力和转速的增加而减小;循环制动过程中,蛭石含量为6%时试样具有较好的制动稳定性。     

氧化铝陶瓷摩擦材料制备的初步研究

采用热压烧结工艺制备了氧化铝陶瓷为基体、添加固态润滑组元石墨或氮化硼的陶瓷基摩擦材料。通过摩擦磨损对比试验,借助SEM分析手段,研究了陶瓷摩擦材料性能以及摩擦磨损方式。