摩擦过程中磨屑运动的分析

制动摩擦材料和铸铁摩擦盘在摩擦过程中产生磨屑。磨屑对摩擦层的形成、组成及其动态平衡、摩擦机制以及摩擦性能起着重要作用。为了理解磨屑对摩擦层形成的影响,以国家标准(GB5763-2008)中第4类盘式制动器用衬片规定的定速摩擦性能测定仪和测试条件,对四类磨屑(拖曳、跃迁、振动和碰撞)分别在摩擦材料和摩擦盘之间的三维空间运动的受力状态、运动轨迹和动力学行为进行了分析。结果表明,磨屑的运动轨迹是一个不规则运动,磨屑之间会发生碰撞。在摩擦过程中,磨屑可以飞离摩擦盘,也可以聚集在摩擦材料和摩擦盘表面形成摩擦层。     

锡对粉末冶金铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金的方法制备铜基摩擦材料,利用GF150D型定速摩擦试验机,研究摩擦速度为200~3 000 r/min、制动压力为0.38~0.63 MPa条件下,锡的质量分数在0~14%范围内材料的摩擦学行为。结果表明,材料中添加锡可明显提高材料的摩擦因数,其中锡质量分数为12%左右时材料的摩擦因数达到最高值,这是因为低锡含量时材料的强度不高使摩擦因数偏低,而锡含量过高时润滑作用增强,导致材料的摩擦因数降低;锡的质量分数在8%~12%范围对降低高速摩擦条件下的磨损率作用明显,这缘于合理的锡含量提高了材料的强度使材料的耐磨性提高;在低摩擦速度下,摩擦因数随着制动压力的增加而增加,而在高摩擦速度下,摩擦因数随压力增加而降低;在高速高压摩擦中,由于摩擦温度高以及第三体数量和基体软化程度与流动性的增加,导致摩擦因数降低。     

持续制动条件下摩擦温度对制动性能的影响

为探讨铜基粉末冶金闸片与钢盘摩擦副持续制动过程中,盘面温度对摩擦性能的影响和摩擦副表面状态,采用铜基粉末冶金和钢盘配对的摩擦副,利用1∶1高速列车制动试验台,在不同速度和压力条件下进行30 s的持续制动试验,测试制动过程中盘面温度和闸片摩擦磨损性能的变化情况,并观察闸片表面状态。试验结果表明:在持续制动过程中,当盘面最高温度低于350℃时,瞬时摩擦因数升高,闸片表面是松散的第三体,表面有剥落坑;当盘面最高温度高于350℃时,瞬时摩擦因数降低,第三体流动性增强,表面形成压实的第三体,出现裂纹;当盘面最高温度超过600℃时,闸片表面出现龟裂纹,摩擦表面发生大面积的剥落,闸片被破坏。     

汽车制动摩擦材料研究进展

简述了汽车制动摩擦材料的发展史,对常见汽车制动摩擦材料进行分类并对其性能进行了比较,介绍了现代汽车制动摩擦材料的发展趋势。     

惯性制动条件对铜-石墨材料摩擦性能及第三体的影响

采用粉末冶金技术制备铜-10%石墨烧结材料,通过GF150D型摩擦试验机,在干摩擦状态及制动压力为0.51 MPa的条件下,研究不同制动方式对材料摩擦磨损性能的影响。结果表明,采用从高速到低速分段制动方式(摩擦方式A)时,随着制动速度降低,摩擦表面形成的致密第三体破碎、剥落,机械啮合力增加,摩擦因数提高;同时,摩擦表面温度下降,基体强度提高,磨损率降低。采用从高速到低速连续制动方式(摩擦方式B)的摩擦因数和磨损量均大于摩擦方式A。     

沟槽型织构表面对界面摩擦学行为的作用机制

在球-盘接触状态下,研究具有不同宽度的沟槽型织构表面对界面摩擦学特性的影响,并揭示沟槽型织构表面对界面摩擦学行为的作用机制。试验结果表明:沟槽型织构表面显著地改变界面的摩擦学行为,特定尺寸参数的沟槽型织构表面能有效改善界面的摩擦磨损特性;沟槽的存在改变摩擦界面的接触状态,从而引起界面的法向位移和法向力信号产生突变;具有合理尺寸参数的沟槽型织构表面,能充分捕获界面的磨屑,避免对摩试样之间产生强烈的撞击作用,从而有效地改善界面摩擦学行为。     

改性玄武岩纤维增强树脂基摩擦材料的摩擦磨损性能

以聚醋酸乙烯酯改性玄武岩纤维、环氧乳液改性玄武岩纤维、硅烷偶联剂(KH550)改性玄武岩纤维、玄武岩矿物纤维为增强纤维,采用热压成型法制备改性玄武岩纤维增强树脂基复合材料,研究不同改性玄武岩纤维对复合材料硬度、冲击强度和摩擦磨损性能的影响。采用SEM和EDS对摩擦表面、磨屑形貌进行显微分析和元素分析。研究结果表明:4种改性玄武岩纤维作为增强纤维制备的树脂基摩擦材料具有相近的力学性能;聚醋酸乙烯酯改性玄武岩纤维增强树脂基摩擦材料具有更好的抗热衰退性能和摩擦磨损性能,在制动过程中更有利于形成完整稳定的摩擦膜。     

芳纶纤维在制动摩擦过程中的摩擦磨损特性研究

将芳纶纤维作为摩擦材料增强材料,通过摩擦磨损试验,借助于扫描电镜和X射线能谱仪,研究了芳纶纤维在制动摩擦表面的形貌特征和摩擦残留物,探讨了芳纶纤维在制动摩擦过程中所起的作用,分析了在高强度的制动条件下,芳纶纤维的摩擦磨损机制.结果表明:在高强度的制动摩擦条件下,处于表面层的芳纶纤维由于局部的过热,软化、熔化,芳纶纤维完全失去原有的机械强度,此时熔融的芳纶纤维在摩擦界面起到一定的润滑作用,这时摩擦材料的摩擦因数会显著降低.     

类金刚石表面改性C/C复合材料的摩擦磨损性能

采用等离子体增强化学气相沉积法在C/C复合材料基底表面制备了不同厚度的类金刚石（DLC）表面改性膜;用球-盘对磨的方式测试了C/C复合材料基底和DLC膜在干态下的摩擦磨损性能。结果表明:制备的表面改性膜具有典型的DLC结构特征,均匀致密;随着沉积时间的延长,DLC膜厚度逐渐增大,膜基结合强度依次减小;C/C复合材料基底的平均摩擦因数为0.285 8,磨损率约为1.6×10^-4mm³·N^-1·m^-1,表面改性膜的摩擦因数较基底有较大程度的降低,在0.08～0.27之间,磨损率也降低了1～2个数量级,且沉积时间越长其摩擦因数越小、磨损率越低。     

混杂纤维含量对汽车制动摩擦材料性能的影响

研究了不同混杂纤维含量对汽车制动摩擦材料性能的影响.结果表明,随着坡缕石纤维和钢纤维含量的增加,摩擦材料的冲击强度均增加;坡缕石含量的变化对磨损率影响不大,Kevlar含量较高时,混杂纤维摩擦材料200 ℃时磨损率增加,250 ℃和350 ℃时磨损率降低;Kevlar纤维随着其含量的增加,混杂纤维摩擦材料高温摩擦性能(250～350 ℃)有所降低.     

Iron Powder Third Body Contribution to Friction Performance of Copper-Matrix Friction Composites

Iron third body contribution to friction performance of copper-matrix friction composites was explored by adding prefabricated iron powder into the friction surface. Friction tests were carried out under a sliding speed (V) range of 1.57–23.55 m/s and contact pressures (P) of 0.25–0.51?MPa by a pin-on-disc tribometer. These showed that an iron third body increased the friction coefficient when P ? V <2 75, and the average friction coefficient increment was 0.04 (7.29%). The reason was that iron third bodies played the role of abrasives, promoting an engaging force between the friction couple. When P ? V > 275, the average friction coefficient decrement was 0.04 (8.59%). This was because of oxidation of the iron third body, such that a smooth and dense oxide film was formed on the surface, assisting in a friction coefficient reduction.     

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.     

不同工况对金属磨损自修复层形成的影响

为了研究不同的工况对金属磨损自修复层的形成所产生的影响,以羟基硅酸镁为自修复剂,通过改变转速、载荷、磨损时间和磨损介质等试验工况,利用销盘磨损试验机模拟了缸套-活塞环的磨损状态.结果表明,在摩擦条件适当时,试样盘表面会形成一层平整光滑的保护层,但表面仍然存在细微的裂纹和一些微小的坑洞,修复层不会随磨损时间的增加而脱落或造成磨损加剧,另外金属磨损自修复剂在水介质中难以形成保护层.     

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.     

耗材摩擦焊技术及其应用前景

耗材摩擦是一项高效、优质、低成本的焊接／堆焊技术,应用该技术可在材料表面获得无稀释、结合完整性的焊敷层,对于解决无法采用常规摩擦焊接的大型或异形构件,以及难焊材料的焊接与堆焊问题具有应用价值。介绍了耗材摩擦焊技术原理、工艺特点及其应用前景。     

不同刹车压力下C/C复合材料的摩擦性能与摩擦面研究

采用MM-1000型摩擦磨损试验机对以光滑层、粗糙层为基体炭的2种C/C复合材料在不同刹车压力下的摩擦磨损性能进行了测试。借助微区拉曼光谱和扫描电镜对其摩擦表面的石墨化度与形貌进行了分析。结果表明：以粗糙层为基体炭的C/C复合材料比以光滑层为基体炭的C/C复合材料有更优异的摩擦压力或温度特性。微区拉曼光谱检测证实在摩擦面上粗糙层基体炭相对光滑层基体炭更易变形,所以以粗糙层为基体炭的C/C复合材料的摩擦面在刹车压力达到0.59 MPa时便能形成较厚的摩擦膜,故其摩擦因数能在较高刹车压力下（1.05-1.82 MPa）保持较高的稳定值（0.31）,且磨损适当;而光滑层基体炭C/C复合材料需在刹车压力超过0.82 MPa时摩擦面才能形成较薄的摩擦膜,并且由于其导热系数低,高压刹车时摩擦表面氧化严重,所以高压刹车时其摩擦因数衰减大,线性磨损率大,尤其是质量损失急剧升高。     

考虑双电层作用的电化学边界摩擦模型

以外加电作用下的边界摩擦系统为对象 ,提出了考虑双电层作用的电化学边界摩擦理论模型 ,为涉及电加工等场合下的摩擦磨损研究提供了理论依据。     

高速硬切削加工表面白层形成机理研究

白层是高速硬切削的特有现象,对加工表面完整性和零件的服役性能有着重要影响。针对高速硬切削加工表面白层问题,进行了对GCrl5淬硬轴承钢高速硬切削试验和表面白层测试,研究了不同切削条件下的白层形成机理,分析了切削速度和刀具磨损状态对白层特征的影响规律。分析结果表明,白层厚度随切削速度和后刀面磨损的增大而增大,而其分布的均匀性和连续性也将变差;切削速度和后刀面磨损的增加引起切削温度升高,导致加工表面快速淬火效应,使得白层厚度增大,其中切削速度的影响较为显著;在切削速度较低(100 m/min左右)时白层的形成机理主要为塑性变形,切削速度超过300 m/min则主要是马氏体相变所致,而在中间切削速度(200 m/min左右)时为2种机理的混合作用结果。     

微造型表面纹理的制备及摩擦机理研究

通过降低接触面积来减小表面纹理磨损,又通过对润滑油的存储实现动压润滑以及二次润滑来达到减摩抗磨的作用。在滑动接触过程中,接触条件不断变化,表面微造型加工质量的优劣以及是否依据其摩擦机理进行了纹理设计都会对摩擦特性的评估产生重要影响。本文对微造型纹理表面滑动接触中的摩擦机理进行了综述,介绍了表面微造型制备技术和表面微造型的应用,并探讨了表面微造型技术可能的发展方向。