原材料对制动摩擦材料磨损性能的影响

采用组合摩擦材料研究的组合筛选原材料方法,研究原材料对制动摩擦材料磨损性能的影响,提出用原材料的摩擦磨损性能谱及磨粒磨损和黏着磨损2种磨损机制的竞争关系(V机制)解释制动摩擦材料的磨损性能。根据摩擦磨损性能谱,基于原材料在制动摩擦材料中的作用和对磨损性能的贡献,可把原材料分为润滑区、过渡区和磨料区,处在润滑区的固体润滑剂的耐磨性最好,处在磨料区的陶瓷磨料的耐磨性次之,处在过渡区的纤维和填料的耐磨性最差;有机合成、天然纤维和树脂基体在高温的摩擦化学反应导致热磨损。根据V机制,通过对摩擦断裂表面形态观察,可判断原材料的耐磨性。     

高速列车粉末冶金制动闸片材料研究

针对高速列车制动闸片材料的性能要求,采用粉末冶金工艺,通过对材料组元和工艺参数的试验研究,制备了4种体系配方的铁基摩擦材料,对其力学性能和摩擦磨损性能进行了测试,从中获得了一种动摩擦因数高(0.31)、磨损率低(2.2μm/面·次)、摩擦稳定系数高(88.9%)并且具有良好力学性能的铁基摩擦材料,对材料显微组织和表面形貌进行了观测和比较,并探讨了显微组织与材料摩擦学特性之间的关系,提出了影响材料摩擦磨损性能的三个关键因素。     

制动摩擦材料高速摩擦学性能的主要影响因素

综述了高速条件下速度、温度、压力对制动材料摩擦学性能的影响。重点讨论了摩擦表面的相对滑动速度对摩擦学性能的影响.     

铜基粉末冶金/Q235B摩擦副载流摩擦磨损性能

磁浮列车中部分制动闸片在服役时一直处于受流状态,导致材料磨损加剧,影响闸片的服役寿命。为研究中低速磁悬浮列车制动闸片在受流工况下的摩擦磨损性能,以制动闸片使用的铜基粉末冶金材料和刹车盘使用的Q235B材料为摩擦副,研究不同制动速度下铜基粉末冶金/Q235B摩擦副的载流摩擦磨损行为。结果表明：无电流时随着滑动速度的增大,摩擦因数及磨损率整体呈现下降的趋势,载流时随着滑动速度的增大,摩擦因数整体呈现下降的趋势,而磨损率则整体呈现上升的趋势;无电流时磨损后的铜基粉末冶金材料表面覆盖着一层靛色的第三体层,该第三体层低速时主要以颗粒状为主,随着速度的增加逐渐被压实成连续致密状,高速时因黏着磨损加剧使得连续致密状第三体被破环,导致材料的摩擦因数和磨损率呈现反向增长的趋势;载流下磨损后的铜基粉末冶金材料表面出现了以机械磨损为主和以电弧烧蚀为主的2个区域,其中以机械磨损为主的区域依然是由靛色的第三体层组成,而以电弧烧蚀为主的区域表面则覆盖了一层金色熔融状物质,并且随着速度的增大,烧蚀区面积也逐渐增大。     

铜基复合制动材料摩擦磨损性能研究进展

我国高速列车的不断提速,对制动盘材料的性能提出了更高的要求。铜基复合制动盘材料由于具有高比刚度、高比强度、优良的高温性能,以及良好的摩擦磨损性能等优点,被认为是最有应用前景的制动盘材料。在介绍高速列车制动盘材料发展的基础上,进一步论述了铜基复合制动盘材料的构成组元、制备方法及发展历程;阐述了铜基复合制动盘材料摩擦磨损性能的研究现状;最后展望了铜基复合制动盘材料的发展趋势,为高性能铜基复合制动盘材料的研制提供参考。     

SiO2表面金属包覆处理对铜基粉末冶金材料制动摩擦磨损性能的影响

为改善摩擦组元SiO2颗粒与铜基体间界面结合性能,通过表面金属包覆处理的方式制备铜包覆SiO2。分别以铜包覆SiO2和普通SiO2颗粒作为摩擦组元之一,利用SPS烧结技术制备2种铜基粉末冶金摩擦材料。分析2种摩擦材料的微观组织、力学及物理性能,在MM1000-Ⅱ型惯性制动试验台上测试2种摩擦材料的制动摩擦磨损性能,并对2种摩擦材料的摩擦表面及其三维形貌特征、磨屑特征和摩擦表面物相进行微观分析,研究SiO2表面金属包覆处理对制动条件下铜基粉末冶金材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：经铜包覆处理的SiO2与Cu基体间的界面结合性能明显改善,提高了材料的硬度、致密度及导热系数,特别是导热系数得到了显著提升;随着制动初速度的升高,2种摩擦材料的平均摩擦因数均呈现先上升后下降的趋势;在相同的制动条件下,与含普通SiO2材料相比,除了制动压力为0.8 MPa、制动初速度为100 km/h外,在其他各制动条件下含铜包覆SiO2材料具有较高的平均摩擦因数和较低的磨损率,且其摩擦表面更为平整;提高制动初速度均能够促进2种摩擦材料表面形成以氧化膜为主的摩擦膜,且含铜包覆SiO2材料的摩擦膜更均匀,因而保护作用更好,即磨损率低。     

B_4C含量对铜基粉末冶金摩擦材料摩擦磨损性能的影响

为了提高和稳定铜基粉末冶金摩擦材料的摩擦因数和耐磨性,以B_4C为摩擦组元,采用粉末冶金方法制备铜基摩擦材料,研究B_4C的添加量对材料的摩擦磨损性能的影响规律。结果表明:随着B_4C质量分数增加,铜基摩擦材料的密度降低,硬度增加;B_4C颗粒能提高铜基摩擦材料的摩擦因数,同时随着B_4C质量分数的增加,铜基摩擦材料的磨损量先减小后增大,B_4C质量分数为6%时材料的耐磨性能最好;B_4C颗粒的强化作用提高材料的变形抗力,烧结材料的硬度得到明显提高;B_4C颗粒在摩擦过程中起到抵抗对磨偶件的表面犁削作用,提高了材料的耐磨性。     

铝对铜基粉末冶金材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金工艺制备了含铝和石墨的铜基粉末冶金摩擦材料,利用定速摩擦试验机,分别在干、湿状态下,探讨了各摩擦速度条件下铝对材料摩擦磨损性能的影响规律.结果表明,铝有利于稳定摩擦因数,提高材料的耐磨性,原因在于铝提高了材料的硬度,从而降低摩擦面微凸体的变形程度.在干摩擦状态下,低速条件下的摩擦因数随铝含量增加而减小,高速条件下的摩擦因数变化不明显;湿摩擦状态,水膜的润滑作用降低了摩擦因数,铝含量增加,有利于提高低速摩擦条件的摩擦因数.高速摩擦条件下,由于离心作用和水分的加热蒸发,水膜的润滑作用降低,摩擦因数波动不显著.     

稀土La含量对铜基粉末冶金摩擦材料摩擦磨损性能的影响*

采用粉末冶金方法制备含稀土La的铜基摩擦材料,研究稀土元素La的添加量对材料的摩擦磨损性能的影响规律。结果表明,随着La含量增加,材料的硬度增加,抗压强度先增大后减小,同时材料的摩擦因数减小,磨损量先减小后增大。添加La质量分数为1.5%的Cu基摩擦材料的力学性能和摩擦性能最好。稀土元素La对铜基摩擦材料改性作用表现为细化晶粒,改善材料的微观组织结构,增强磨损表面氧化膜的稳定性,产生固溶强化和弥散强化,提高了材料的力学性能和摩擦学性能。     

铬对铜基粉末冶金材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金工艺制备铜铬基粉末冶金摩擦材料,在制动压力0.5～0.76 MPa、制动速度1000～3000 r/min范围内,探讨干、湿2种状态下铬对材料摩擦磨损性能的影响。结果表明,随铬含量增加,材料的摩擦因数和磨损量降低,且随制动压力增加,摩擦因数降低;在低摩擦速度时,湿摩擦因数低于干摩擦,高速时则相反。铬降低了材料的摩擦因数和磨损量的原因在于铬增加了材料的硬度而起到了降低摩擦面的损伤程度和表面粗糙度的作用。在较低的摩擦速度条件下,由于水分的润滑作用充分,导致摩擦因数降低,在高速摩擦条件下,水分冷却作用明显,导致表面微凸体间的啮合强度增加而使摩擦因数高于干摩擦。     

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。     

高速条件下PTFE编织复合材料的摩擦磨损性能

将PTFE编织复合材料与9Cr18Mo钢组成摩擦副,在高速压摆摩擦磨损试验机上进行干摩擦磨损试验,研究了循环次数和摩擦温度对摩擦因数的影响,用扫描电镜观察了不同阶段摩擦表面及磨屑的形貌,并分析了PTFE编织复合材料的磨损机理。结果表明:PTFE复合材料的摩擦因数随着循环次数的增加先迅速降低,后在一定范围内达到动态平衡,随着摩擦的继续进行,摩擦因数急剧上升,PTFE复合材料发生磨损失效;摩擦温度是影响PTFE复合材料摩擦磨损机制一个重要因素,摩擦温度的急剧升高将加剧PTFE复合材料的磨损;随着磨损的加剧,磨屑也表现为相应的恶化趋势;磨损机理以疲劳磨损为主。     

稀土增强树脂基摩擦材料的摩擦磨损性能研究

研究干摩擦条件下不同稀土氧化物及其含量对树脂基摩擦材料摩擦磨损性能的影响,并利用扫描电子显微镜对复合材料磨损后的表面进行观察,分析稀土元素对树脂基摩擦材料的改性机制。研究结果表明:稀土氧化物的加入提高了复合材料的摩擦因数,尤其是稀土氧化镧的加入可起到稳定摩擦因数的作用,减小复合材料对载荷和转速的敏感性;未添加稀土氧化物的试样磨损方式以黏着磨损为主,而添加稀土氧化物后试样磨损方式以磨粒磨损为主;添加稀土氧化物后试样磨损表面变得更平整、光滑,这主要是因为稀土氧化物的添加提高了树脂的黏结性,使树脂与其他填料更牢固地粘合在一起,使材料摩擦表面能形成更加稳固的摩擦膜,材料表面的黏着得到有效抑制,因而材料表面的磨损状况得到改善。     

纳米CaCO3半金属摩擦材料摩擦磨损性能的研究

使用定速摩擦试验机研究了纳米CaCO3对半金属摩擦材料性能的影响。结果表明：在半金属材料中，用纳米CaCO3代替普通的CaCO3粉体，在混料过程中，纳米CaCO3粒子粘附在其他颗粒和钢纤维表面上，热压成型过程中，作为粘结剂的树脂材料与这些材料之间的结合强度降低。在摩擦过程中，造成表面颗粒在剪切力的作用下，很容易与基体脱离，从而使得摩擦材料的摩擦因数偏小，而磨损率却大大增加。     

颗粒增强铝基复合材料摩擦磨损性能研究

对颗粒增强铝基复合材料及其基体与 4 0Cr钢摩擦材料组成的摩擦副的摩擦磨损特性进行了对比试验研究 ,并采用SEM对颗粒增强铝基复合材料及其基体磨损表面进行了观察 ,探讨了其磨损机理。试验表明 :复合材料具有较稳定的摩擦系数、低的磨损率 ;复合材料的主要磨损形式是磨粒磨损 ,基体材料的主要磨损形式是粘着磨损。     

真空浸胶对纸基摩擦材料孔隙率和摩擦磨损性能的影响

针对常压浸胶工艺存在的浸胶质量不稳定和生产效率低的问题,研制一种纸基摩擦材料真空浸胶装置,并提出一种真空浸胶工艺。采用真空浸胶制备几种纸基摩擦材料,测试其孔隙率和摩擦磨损性能,并与常压浸胶工艺制备的纸基摩擦材料进行比较。结果表明:真空浸胶工艺制备的纸基摩擦材料孔隙率稳定、一致性好,与常压浸胶纸基摩擦材料相比,采用真空浸胶的纸基摩擦材料的平均孔隙率高8%,2 000次离合动平均动摩擦因数高14.29%,平均静摩擦因数高10.74%,平均磨损值低51.65%;真空浸胶生产效率明显高于常压浸胶,且可节约原胶和溶剂用量。     

含竹炭摩擦材料在高速高压下的摩擦磨损性能

研究竹炭作为摩擦组分对摩擦材料在高速高压条件下摩擦磨损性能的影响,以及竹炭与人造石墨混杂作为摩擦组分时摩擦材料的性能。结果表明,当竹炭质量分数为20%左右时,制备的摩擦材料在高压下具有较好的摩擦性能和较低的磨损率,但存在高速下低温摩擦因数偏高而高温摩擦因数偏低的缺点;将竹炭与人造石墨混杂作为摩擦组分时,材料在高速和高压条件下都具有很好的抗热衰退性和较低的磨损率,改善了含竹炭摩擦材料和含人造石墨摩擦材料在高速下摩擦因数不稳定的缺点。     

偶件表面粗糙度对PTFE材料摩擦磨损性能的影响

为了研究干摩擦条件下偶件表面粗糙度对聚四氟乙烯(PTFE)密封材料摩擦磨损性能的影响,利用MMW-1立式万能摩擦磨损试验机,在不同载荷和转速下研究由PTFE材料制作的试验环分别与316L不锈钢和45#钢配副时的摩擦磨损性能,并利用粒形分析仪对PTFE试验环试验前后端面的形貌进行观测;利用触针式轮廓仪对摩擦配副钢环的端面粗糙度进行精确测量,分析表面粗糙度对PTFE试验环摩擦磨损性能的影响。试验结果表明:在干摩擦条件下,摩擦配副钢环的表面粗糙度过高或者过低都会引起PTFE试验环磨损量的增加;定载荷时,PTFE试验环磨损量随摩擦配副钢环表面粗糙度的增大先减小后增大,随转速的增大而增大;定转速时,PTFE试验环摩擦因数随摩擦配副钢环表面粗糙度的增大稍减小后而后增大,随载荷的增大先减小后增大;在相同工况下,316L不锈钢对PTFE试验环的切削和犁沟作用比45#钢更加明显。     

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。