含不同固体润滑剂矿用树脂基制动材料的制备及摩擦学性能

采用热压烧结技术制备含4种不同固体润滑剂(MoS_2、h-BN、石墨和Sb_2S_3)的矿用树脂基制动材料。采用环-块式摩擦磨损试验机研究制动材料在不同载荷和速度下的摩擦磨损特性。采用扫描电镜和能谱仪分析材料物相和摩擦表面形貌,探讨其磨损机制。结果表明:含不同固体润滑剂的制动材料具有相似的硬度值,其维氏硬度约为0.60 GPa;在所有试验条件下,随着载荷和速度的增加,四种样品的摩擦因数与磨损率均有所升高,且4种样品均表现出不同程度的黏着磨损、塑性变形与转移膜的形成,其中含固体润滑剂Sb_2S_3的样品存在轻微的犁削和磨粒磨损;4种样品中,含10%(体积分数)石墨的样品表现出最低的摩擦因数与磨损率。     

制动条件下石墨对铜基摩擦材料瞬时摩擦性能的影响

为研究石墨对铜基摩擦材料瞬时摩擦性能的影响,采用粉末冶金技术制备铜-SiO2和铜-石墨-SiO2烧结材料,通过干摩擦惯性试验,在始末速度不同的制动区间,测试材料的瞬时摩擦因数、瞬时磨损率,并观察摩擦表面形貌的变化。结果表明:在高速度制动区间,石墨的存在使得铜基摩擦材料摩擦因数的稳定性明显提高,磨损率降低,原因在于铜-石墨-SiO2材料剥落石墨颗粒的分隔和保护作用,减弱冲击波动,从而提高瞬时摩擦因数稳定性并降低磨损;但较低制动速度时,石墨的存在反而提高了磨损率,原因在于摩擦层对颗粒的包裹度和基体强度降低。     

制动摩擦材料摩擦性能的模糊综合评价

针对国标GB 5763-1998和定速摩擦测试仪测定制动摩擦材料在不同温度下的升温、降温摩擦因数和磨损率数据,应用模糊综合评价原理,提出了定量评价制动摩擦材料摩擦性能的方法,包括摩擦稳定性(摩擦因数与摩擦温度的关系)、综合磨损率(磨损率与摩擦温度的关系)和总摩擦性能评价.以一种低金属制动摩擦材料的摩擦性能评价为实例,验证了该方法的可行性.     

纤维取向、转速、载荷对飞龙材料的摩擦磨损行为影响

在MRH-03型环-块摩擦试验机上,在不同转速、载荷下对不同纤维取向的“飞龙”材料以及饱和吸水后的材料在纯水和人工海水下的摩擦性能进行研究。结果表明：不同纤维取向的“飞龙”材料具有不同的摩擦特性,摩擦方向垂直于单张纤维布时摩擦因数最大,而磨损率最低,摩擦位于单张纤维布上时摩擦因数最小而磨损率最大;随着转速增加,摩擦因数和磨损率均有所降低;随着载荷增加,纯水润滑时磨损率增大,海水润滑时磨损率无明显变化;饱和吸水后,材料的摩擦因数和磨损率,纯水润滑条件下降低,海水润滑条件下增大。SEM形貌分析表明,飞龙材料的磨损行为受到纤维对基体材料的支撑作用和基体材料对纤维的保护作用协同影响。     

橡胶含量对混杂纤维增强橡胶基复合材料中低速摩擦学性能影响*

为探究橡胶含量对混杂纤维增强橡胶基复合材料中低速摩擦学性能的影响,在一种成熟橡胶基摩擦材料配方的基础上,通过调整配方中的橡胶含量,制备不同橡胶含量的混杂纤维增强橡胶基复合材料,对其进行力学性能、中低速下摩擦学性能进行测试,并通过观测不同试样摩擦表面的微观形貌,分析其摩擦磨损机制。结果表明：随着橡胶含量增加,复合材料的交联密度增大,复合材料硬度、密度呈先升高后降低的趋势;随着橡胶含量增加,复合材料的摩擦因数和摩擦因数稳定性呈先降低后升高再降低的趋势,质量磨损率呈先升高后降低的趋势;橡胶基复合材料在摩擦过程中存在黏着磨损和磨粒磨损,以黏着磨损为主。综合比较,橡胶质量分数为28%时,复合材料的摩擦因数适中、且动静摩擦因数接近,可有效抑制制动噪声产生。     

带式输送机树脂基摩擦片干式制动条件下摩擦学行为

采用热压烧结技术制备桐油改性酚醛树脂和腰果壳油改性酚醛树脂基摩擦片,通过CFT环块摩擦磨损试验机研究其在不同的制动速度、制动正压力下以及在瞬时制动时的摩擦因数以及磨损率的变化规律,采用扫描电镜(SEM)对试样摩擦后的表面形貌进行观察分析。结果表明,2种树脂基摩擦片摩擦因数以及磨损率变化规律具有一致性:摩擦因数均随着制动正压力与制动速度的增加而减小;磨损率随着制动速度的增加而减小,随着制动正压力的增加而增加。以桐油改性酚醛树脂为基体,碳纤维为增强纤维的摩擦片在瞬时制动时具有较稳定的摩擦因数,而且在不同制动正压力与制动速度下磨损率较低。     

高速制动工况下Cu基粉末冶金闸片材料的摩擦磨损性能

采用粉末冶金工艺,制得铜基摩擦材料;利用MM 1000Ⅱ型摩擦磨损试验机模拟列车实际工况条件,测试其摩擦磨损性能;用扫描电镜观察铜基摩擦材料表面磨痕,并分析其磨损机制。结果表明：一定制动压力下,铜基摩擦材料摩擦因数和磨损率均随着制动速度的增加先升高后降低,150 km/h时制动性能最好,250~300 km/h时制动性能最为稳定;制动速度一定时,随着制动压力的增加,摩擦因数先升高后降低,磨损率增大并趋于稳定,04 MPa时摩擦因数最大,08~10 MPa时制动性能比较稳定;铜基摩擦材料在高速制动工况下的磨损机制主要为磨粒磨损和疲劳磨损。     

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。     

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.     

多纤维增强汽车制动器摩擦材料的摩擦磨损特性研究

制备一种多纤维增强汽车制动器摩擦材料。为了解多纤维增强摩擦材料各组分在制动摩擦过程中所起的作用,采用XD-MS定速式摩擦试验机测定所制备的摩擦材料的摩擦磨损性能,通过扫描电镜观测在不同温度下磨损后的表面形貌。结果表明:摩擦材料的摩擦因数比较稳定且在高温时摩擦因数没有显著下降,磨损率也在规定范围内;摩擦材料在低温下主要是磨粒磨损,高温下树脂分解产生热磨损,同时伴随着磨粒磨损和疲劳磨损。     

模拟矿井环境下的PEEK/SiO2/CF-MoS2复合材料摩擦行为研究*

为改善聚醚醚酮（PEEK）在矿井工况下的摩擦性能,选用纳米二氧化硅（SiO2）、二硫化钼（MoS2）和短切碳纤维（CF）为增强填料制备PEEK/SiO2/CF-MoS2复合材料,并探究PEEK/SiO2/CF-MoS2复合材料在不同工况条件下的滑动与滚动摩擦学性能;通过模拟滚轮罐耳在矿井环境下的运行方式,分析其磨损形貌和磨损机制。结果表明：PEEK/SiO2/CF-MoS2复合材料在不同载荷条件下均具有良好的减摩和耐磨特性;滑动摩擦在水介质工况下及滚动摩擦在干摩擦工况下,复合材料的摩擦因数和磨损率最低,其磨损机制均以磨粒磨损为主。与矿井常用的聚氨酯材料的对比,PEEK/SiO2/CF-MoS2复合材料的摩擦学性能更为优异。     

A Study of the Static/Kinetic Friction Behavior of PTFE-Based Fabric Composites

Three different polytetrafluoroethylene (PTFE)-based fabric composites were prepared. The static/kinetic friction behaviors of these composites under different loads and speeds were studied. A 3D laser microscope and profile measurement apparatus were used for analysis of the morphology and weave structure of the composites, and the contact temperature of these composites under different loads and speeds was monitored continuously using a high-precision thermal resistor. In addition, a dynamic mechanical analysis (DMA) apparatus was used to explore the thermal and mechanical properties of PTFE-based fabric composites. The results demonstrated that speed/load, weave structure, and fiber form have an important influence on static and kinetic friction behavior of the fabric composites. Generally, the static friction coefficient is greater than the kinetic friction coefficient, except when considering light load conditions. Under light load conditions, the static friction coefficient is equal to the kinetic friction coefficient. In addition, the kinetic friction coefficient first increased and then decreased with increased speed, but the static coefficient increased first and then remained at an almost constant value. At all sliding speeds, the static and kinetic friction coefficients of tape yarn composites are better than those of the multifilament yarn composites. Weave structure has no effect on the static friction coefficient, but it has a significant influence on the kinetic friction coefficient.     

Effects of Zinc Borate and Fly Ash on the Mechanical and Tribological Characteristics of Brake Friction Materials

Friction materials based on several combinations of zinc borate (ZB) and fly ash (FA) were fabricated and characterized for their mechanical and tribological performance. The triboperformance of the friction materials was evaluated on a Chase friction testing machine according to the brake lining quality test procedure as per SAE J661. The composites were manufactured based on a nonasbestos organic-based friction material for an automotive brake system and contained typical ingredients for commercial brake friction materials. The composites had a fixed composition of 15 wt% resin, 15 wt% fibers, and 5 wt% friction additives. ZB and FA as fillers were added to the the raw materials mixture at a total fraction of 65 wt%. The results showed that ZB and FA contents have a significant influence on the mechanical and tribological properties of the friction composites. In particular, the composites containing 0–5 wt% ZB and 65–60 wt% FA showed better friction stability and improved fade resistance compared to those containing 10–35 wt% ZB and 55–30 wt% FA, whereas the composite with 5 wt% ZB and 60 wt% FA showed a maximum friction coefficient. On the other hand, the specific wear rate of the composites decreased with increasing ZB and decreasing FA contents. The morphologies of the worn surfaces as well as wear debris were analyzed by means of scanning electron microscopy.     

坡缕石载铜复合纳米润滑添加剂的制备及摩擦学性能研究

使用化学还原法制备坡缕石载铜复合纳米颗粒,以铸铁HT200作为摩擦副,采用MMU-10G摩擦磨损试验机研究该纳米颗粒作为润滑添加剂的摩擦学行为,使用EPMA-1600电子探针、金相显微镜、Genesis能谱仪进行试样磨损面形貌观察和组成元素分析。实验结果表明:该纳米复合颗粒作为润滑添加剂具有优异的减摩效果和良好的抗磨性能,与基础油150N相比,平均摩擦因数下降66.2%,对应的摩擦副试件磨损失重减少80.9%,在试件表面生成由纳米坡缕石和纳米铜共同组成的自修复膜。     

GF/PTFE自润滑纤维复合材料磨损性能热衰退研究

针对高频摆动关节轴承摩擦热对自润滑纤维复合材料摩擦磨损性能的影响,研制了高频使用条件下的玻璃纤维增强聚四氟乙烯(GF/PTFE)自润滑纤维复合材料,利用MYB～500高频高载摆动摩擦磨损试验机,对其进行不同摩擦温度下的摩擦磨损性能测试,研究摩擦热作用下材料自润滑性能和磨损性能衰退特征,分析磨损产物和摩擦表面以及不同摩擦温度下材料的磨损机理。结果表明,摩擦热对材料自润滑性能影响显著,适当的摩擦温度范围能够保证材料的自润滑性能,摩擦温度和摩擦因数之间互为耦合作用,对材料的磨损性能具有一定的影响;高摩擦热作用于自润滑过程及机理的改变,造成材料的磨损性能衰退现象。因此,不同温度下材料的磨损特征具有明显的差异化,其中低摩擦温度下(60～120℃)材料自润滑性能优异,磨损率很低;140℃摩擦温度条件下材料摩擦磨损性能开始衰退;材料在高摩擦温度下(140～180℃)的磨损初期自润滑性能良好、磨损轻微,而中后期磨损严重。微观分析表明,低摩擦温度下材料的磨损机理以轻微粘着和疲劳磨损为主;高摩擦温度下材料的磨损以片状剥落、纤维剪切破坏为主,且磨损面局部损伤特征明显,磨损严重。     

聚四氟乙烯基减摩复合材料配方优化

以聚四氟乙烯为主体材料,加入石墨、铜粉、碳纤维等粉末作为填充剂,进行减摩复合材料配方优化设计。采用均匀设计法确定了聚四氟乙烯基减摩复合材料各配料实验点的分布,用样条函数对均匀设计法所设计配方得出的摩擦因数进行拟合,找出配料与摩擦因数的关系,建立配方优化拟合曲线,最后在拟合曲线上选取具有代表性的试验点进行验证试验,达到优化的目的。试验结果表明：配方中单独添加铜粉或石墨时,减摩复合材料的摩擦因数均较高,说明石墨和铜粉必须配合使用;当铜粉和石墨各为30份时,及铜粉为60份,石墨为15、25、30份时,材料的摩擦因数在整个配方体系中均较低;得到的配方优化拟合曲线趋势符合实际,可以用于指导生产。     

铜包石墨含量对铜锰铝复合材料摩擦磨损性能的影响

为改善铜锰铝合金的烧结性能,并提高其在干摩擦下的摩擦磨损性能,以铜包石墨作为自润滑相加入到铜锰铝合金中,采用等离子真空压力烧结方法制备铜锰铝/石墨复合材料,分析铜包石墨含量对复合材料的密度、硬度的影响,探讨不同复合材料在干摩擦和油润滑条件下的摩擦磨损性能.结果表明:相比真空和氢气还原气氛下的烧结方式,等离子体烧结铜锰铝...     

Al2O3增强粉末冶金铜基摩擦材料摩擦磨损性能研究

为提高铜基粉末冶金摩擦材料的耐磨性及制动效果,使用粉末冶金法（PM）制备氧化铝增强铜基摩擦材料,采用布氏硬度计、扫描电子显微镜（SEM）、能量色散光谱仪（EDS）等测试手段以及摩擦磨损实验,研究氧化铝的掺杂对摩擦材料微观组织和摩擦行为的影响。结果表明：在制备的铜基摩擦材料中,氧化铝硬质颗粒在铜基体中分布均匀,由于硬质相的存在所形成位错钉扎效应对复合材料的硬度有大幅的提升,而对材料的密度有一定的消极作用。摩擦实验结果显示,氧化铝可以提高材料的摩擦因数并增强其耐磨性;且随着载荷的增大Al2O3-Cu复合材料的摩擦因数较高且稳定性较好,磨损率有明显的降低,表明氧化铝的掺杂对铜基材料有显著的增强效果。通过光学显微镜以及EDS分析得出,Cu基材料的主要磨损机制为氧化磨损和黏着磨损,而Al2O3-Cu材料的磨损机制为氧化磨损和磨粒磨损组成的混合磨损。     

MoS2、CdO及聚全氟乙丙烯填充改性聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损性能

用机械共混、冷压成型自由烧结的方法制备了MoS2、CdO和聚全氟乙丙烯填充聚四氟乙烯复合材料;用MM-2000型摩擦磨损试验机测试了在干摩擦条件下该复合材料的摩擦磨损性能;用扫描电镜(SEM)对磨损试样的表面形貌进行观察和分析.结果表明:未添加聚全氟乙丙烯的复合材料其摩擦磨损性能比添加的好;当CdO的体积分数为22.5%,MoS2的体积分数为7.5%时,复合材料的摩擦因数最小,抗磨性强,复合材料的摩擦磨损性能最佳.     

微米氧化铝/尼龙复合材料在不同条件下的滚滑摩擦磨损行为研究

以微米氧化铝(Al2O3)为增强剂,尼龙1010为基体,进行氧化铝/尼龙复合材料在干摩擦和水润滑条件下的滚滑动摩擦磨损实验。通过实验发现,水能降低氧化铝/尼龙复合材料的摩擦因数,但增大了磨损量。水润滑时,尼龙1010材料的摩擦因数为0.09,为干摩擦时的45%;氧化铝/尼龙复合材料的平均摩擦因数为0.1195,比尼龙增加了24.7%,是干摩擦时的42%。水润滑时尼龙1010的磨损量为干摩擦时的2.5倍,复合材料平均磨损量为干摩擦时2.8倍。