碳对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响

借助混料-成形-烧结等工艺和性能测试、扫描电镜(SEM)的观察和分析,研究了不同种类和粒度的碳对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响。结果表明:由于其制造过程不同,不同形态的碳自身的物理力学性能存在较大的差别,而在同种形态的碳中粉末的粒度和个体的区别导致不同形态碳对铜基摩擦材料的密度、孔隙度的影响具有不同的表象,进而影响到摩擦材料的摩擦磨损性能。试验研究证明,在铜基粉末冶金摩擦材料中采用具有一定粒度组成的鳞片石墨具有较好的综合摩擦磨损性能。     

摩擦条件对铜基粉末冶金材料摩擦磨损性能影响的研究

利用摩擦磨损试验机(UMT-2)对铜基粉末冶金材料进行研究,得到不同对偶摩擦副、摩擦速度、压力对摩擦系数和磨损量(深度)的影响;利用白光干涉仪和扫描电镜观察磨痕,分析其磨损机理。结果表明,当材料硬度低于粉末冶金材料中基体组元硬度时不适合用作对偶摩擦副;摩擦副材料对磨损机理有显著影响,钢与铜基粉末冶金材料间磨损机理以磨粒磨损和疲劳磨损为主,陶瓷与铜基粉末冶金材料间摩擦会先在陶瓷表面形成氧化黏着层再进行摩擦;压力一定时,随速度增加,钢/陶瓷-铜基粉末冶金材料的摩擦系数呈下降趋势,磨损量(深度)呈上升趋势;速度一定时,随压力增加,钢-铜基粉末冶金材料摩擦副的摩擦系数降低,磨损量(深度)增大。     

高速列车用铜基粉末冶金摩擦材料摩擦性能的研究进展

铜基粉末冶金材料具有优秀的热传导性、热稳定性和摩擦磨损性能,已经被广泛用于高速列车制动摩擦领域。目前,我国高速列车的制动闸片仍主要依赖进口,亟需进行国产化替代。综述了成分组成、制备工艺和服役工况对铜基粉末冶金材料摩擦性能的影响,指出了各因素间存在的耦合关系。提出应以我国运营实际工况为基础进行创新研发的思路,从而形成高速列车国产铜基粉末冶金摩擦材料产品体系,助力高铁走向世界。     

有无电流条件下石墨自润滑铜基粉末冶金材料的摩擦磨损行为研究

以石墨自润滑铜基粉末冶金材料/铬青铜和纯铜基粉末冶金材料/铬青铜为摩擦副,采用销-盘式载流高速摩擦磨损试验机对材料的摩擦学特性进行研究.结果表明,材料的磨损率随滑动速度的增大而减小,电流对摩擦副的摩擦学特性有显著的影响;相同条件下,石墨自润滑铜基粉末冶金材料/铬青铜摩擦副的摩擦系数和磨损率都明显小于纯铜基粉末冶金材料.无电流条件下,摩擦面上出现了明显的粘着痕迹,摩擦副的摩擦磨损机理主要为粘着磨损;在电场作用下,摩擦表面产生熔融孔洞和犁沟现象,磨损机理主要为电气磨损和磨粒磨损.     

电流对碳纳米管增强铜基复合材料载流摩擦学性能的影响

采用粉末冶金方法在相同的工艺条件下制备纯铜和碳纳米管含量为10%（体积分数）的铜基复合材料。在一种销盘式载流摩擦磨损试验机上考察了不同电流条件下2种材料的载流摩擦磨损性能。结果表明：纯铜和铜基复合材料的摩擦系数和磨损率均随电流的增大而增大,但是电流对纯铜材料的影响更加显著;纯铜材料的主导磨损机制是电弧烧蚀磨损,而铜基复合材料的主导磨损机制是塑性流动变形;碳纳米管可以改善铜基复合材料的载流摩擦磨损性能。     

激光诱导表面改性制备铜基非晶-纳米晶粉末冶金摩擦材料

为改善铜基粉末冶金摩擦材料的摩擦磨损性能,研究了激光诱导表面改性制备铜基非晶-纳米晶粉末冶金摩擦材料方法.采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪及硬度计等对粉末冶金摩擦材料层微观组织及性能进行了表征,结果表明:由于激光的急速加热和冷却以及以小质点杂质形式分布于α-Cu基体中的Zn,Sn和Pb元素抑制了再结晶的形核及长大,导致铜基非晶一纳米晶粉末冶金摩擦材料的形成.同时激光表面改性处理后,α-Cu相的晶粒尺寸减小了35%,二类应变均方根值增大39%,位错密度增加97%.聚合生长状态的α-Cu产生边缘溶解,大体积α-Cu枝解细小化.摩擦材料表观硬度提高了12.7%,α-Cu相显微硬度提高了14%.耐磨性能提高45%,摩擦系数升高1%.     

梯度铜碳复合材料的载流摩擦磨损性能

基于放电等离子烧结(SPS)技术,采用粉末冶金的方法制备梯度铜碳复合材料和非梯度铜碳复合材料。并在专用销-盘高速摩擦磨损试验机HST-100上进行摩擦磨损试验,研究载流条件下,梯度铜碳复合材料的摩擦磨损性能。结果表明:梯度铜碳复合材料(5 mass%C-10 mass%C)的摩擦系数平均值与同浓度(7.5 mass%C)非梯度铜碳复合材料相差不大,但其动态摩擦系数的波动性明显减小。其摩损率与碳含量7.5 mass%C非梯度铜碳复合材料相比明显降低,与碳含量为10 mass%的铜基复合材料相差不大,磨损率约为7 mg/m。梯度材料的载流效率和载流稳定性和10 mass%C铜基复合材料的相近,分别约为74%和73%。对于非梯度材料:随着石墨含量的增加,铜基复合材料的摩擦系数降低,摩擦系数波动幅度也减小,磨损率降低,载流效率和载流稳定性增加。采用放电等离子烧结(SPS)技术制备的铜基复合材料,磨损过程主要表现为机械磨损和电弧侵蚀。其中电弧侵蚀的行为主要是熔融、喷溅。非梯度复合材料的电弧侵蚀区域分布比较分散,在摩擦出口区域和材料的其他部位也都有存在,而梯度铜基复合材料的电弧烧蚀区域明显减小,仅出现在出口区域。     

温度对铜基自润滑材料减摩耐磨特性的影响

采用常规的粉末冶金方法制备了铜基石墨固体自润滑复合材料, 通过基体合金化和改变石墨粒度探讨了复合材料的力学性能和在不同温度条件下的摩擦磨损性能及机理. 实验结果表明: 温度对铜基石墨固体自润滑复合材料的自润滑性能有较大的影响, 在较高温度条件下, 铜基石墨固体自润滑复合材料的耐磨性主要取决于铜合金基体的强度; 选用合适的石墨粒度和多元基体合金化, 可使铜基石墨固体自润滑复合材料在0～500.℃温度条件下保持较好的自润滑特性.     

激光扫描速度对铜基粉末冶金摩擦材料微观组织及性能的影响

为提高铜基粉末冶金摩擦材料的综合性能,研究了宽带激光热处理扫描速度对摩擦材料微观组织及性能的影响.采用扫描电镜、X射线衍射仪对微观组织进行了研究,用硬度计、摩擦磨损试验机对性能进行了测试.结果表明:在激光功率1300 W条件下,当扫描速度高于130 mm/min时,α-Cu的相对含量没有太大变动,随扫描速度的降低,聚合生长态α-Cu边缘固相溶解加剧、细化.铜基粉末冶金层密度、硬度逐渐增大,耐磨性增强,摩擦系数提高.扫描速度低于130 mm/min后,α-Cu的相对含量开始减少,随着速度的降低加热时间增长,低熔点金属及微量Cu开始熔化析出,α-Cu在有液相存在的情况下聚合长大;铜基粉末冶金层密度、硬度较快降低,磨损开始加剧,同时摩擦系数变大.     

铜基功能梯度复合材料的摩擦性能研究

采用粉末冶金方法制备了铜基功能梯度复合材料.对铜基梯度复合材料的机械性能电性能及摩擦学性能的测试表明表层与底层组成为Cu-C-MoS2/Cu-ZrO2的功能梯度复合材料具有强度高,导电性好,耐磨性好的特点.材料的微观结构和摩擦磨损表面形貌分析表明,铜基功能梯度复合材料界面结合性好,组织均匀;润滑相组织弥散细小.同时兼有优良的机械性能和摩擦磨损性能.     

碳纳米管增强铝基复合材料的制备及摩擦磨损性能

采用粉末冶金常压烧结与高温模压和热挤压相结合的工艺制备了碳纳米管增强铝基复合材料,以探索复合材料的低成本制备技术。采用扫描电镜、万能材料试验机和摩擦磨损试验机研究了碳纳米管的添加量对复合材料力学性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明,随着碳纳米管含量的增加（质量分数0～2％）,复合材料的硬度逐渐升高,抗拉强度先升高后下降。当碳纳米管含量为1．5％时抗拉强度达370 MPa,硬度和抗拉强度分别比纯铝提高了433％和236％。当碳纳米管含量为2％时,复合材料的摩擦因数和磨损量分别比纯铝降低了63％和14％。     

Effect of zinc powder content on tribological behaviors of brake friction materials

Brake friction materials with different zinc powder contents (0, 2, 4, 6, 8 wt.%) were fabricated via powder metallurgy method. The results indicate that with the increasing zinc powder content, the density and thermal conductivity of the materials gradually increase, while the hardness decreases monotonously. With increasing zinc powder content, the curve of the nominal friction coefficient shows fluctuating trend but the lowest friction coefficient also shows an increase. However, the wear rate and braking noise of the friction material monotonously decrease with increasing zinc content. This effect may be attributed to the transformation of the tribological mechanism from adhesive wear and abrasive wear to adhesive wear. The brake friction material with 4 wt.% zinc powder exhibits both the best tribological and noise performance.     

等离子喷涂 NiCr-Cr3C2基复合自润滑涂层的组织及摩擦学性能

将NiCr-Cr3C2复合粉和Ni包MoS2粉按不同比例混合,制成三种喷涂粉末,采用等离子喷涂技术在304不锈钢表面制备复合自润滑涂层,并对涂层的物相组成、显微组织及摩擦磨损性能进行了研究。结果表明:三种涂层的物相组成相同,主相均为Cr7C3,Ni和MoS2;涂层与基体的结合为机械结合,孔隙率较低,表面有少量微裂纹;喷涂粉末中的Ni包MoS2粉偏少或偏多都会导致涂层的摩擦磨损性能变坏,Ni包MoS2粉质量分数为30%时,涂层的摩擦系数及磨损率最低,分别约为0.36和3.3×10-4mg/s。     

碳纤维／中铜—石墨复合材料的组织与性能

研究了用传统的粉末冶金法制备的碳纤维／中铜－石墨复合材料的部分性能,并用扫描电镜观察了它的显微组织和磨面形貌。结果表明,碳纤维／中铜－石墨复合材料具有良好的减摩、耐磨性能。     

Flexible diamond-like carbon films on rubber: Friction and the effect of viscoelastic deformation of rubber substrates

This paper focuses on the frictional behavior of flexible diamond-like carbon (DLC) film-coated hydrogenated nitrile butadiene rubber. By making use of the substantial thermal mismatch between DLC film and rubber substrate, a dense network of cracks forms in the DLC films and contributes to flexibility. The influence of the size of DLC film microsegments on the frictional performance is studied. The effect of viscoelasticity of the rubber substrate on the frictional behavior of the DLC film-coated system is scrutinized by tribo-tests and theoretical analysis. The importance of adhesive and hysteresis contributions to friction is revealed, and an overarching model is presented.     

C/C-SiC陶瓷制动材料的研究现状与应用

通过分析合成材料、粉末冶金材料、C/C和C/C-SiC复合材料等摩擦材料的特点及其性能,指出C/C-SiC复合材料是一种能满足高速高能载制动的高性能陶瓷制动材料.综述了先驱体转化法、化学气相浸渗法和反应熔体浸渗法制备C/C-SiC复合材料的优点及其不足,指明了反应熔体浸渗工艺是一种具有市场竞争力的工业化生产技术.介绍了我国研制的C/C-SiC陶瓷制动材料的组织结构、力学性能、摩擦磨损性能及其应用,并对C/C-SiC陶瓷制动材料的性能特点进行了评述.     

SiC颗粒对镁基复合材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金法制备了AZ91镁合金和SiC颗粒增强的镁基复合材料,SiC的粒度分别为18μm和8μm,经热压烧结后制得试样.通过扫描电子显微镜观察分析基体和增强体的微观组织形貌,并将制备出的材料分别放入MMW-1型摩擦磨损试验机上,研究SiC的粒度对镁基复合材料摩擦磨损性能的影响.实验结果表明,SiC颗粒的加入能有效减小β-Mg17Al12网孔的大小;加入两种SiC颗粒的复合材料硬度比基体合金的分别提高6.83％和27.03％;颗粒增强复合材料的摩擦系数相对于镁合金基体有所提高,分别提高2.33％和9.62％.     

铁基粉末冶金含油材料摩擦学性能

采用粉末冶金方法制备多孔含油铁基材料,在自制的HDM-10型端面摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损试验,考察了含碳量及材料密度对含油铁基材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：铁基粉末冶金含油材料的含碳量应选择0．6～0．8％（质量）为宜,组织为珠光体加少量铁素体,综合摩擦学性能最佳;密度与含油铁基材料的摩擦学性能有密切关系,有一最佳的密度选择范围。     

电冶碳化钨钢结合金在螺纹钢丝轧辊上的应用

介绍了用废弃的粉末冶金碳化钨基钢结合金作原料,采用电冶熔铸工艺制备出新型的电冶碳化钨基钢结合金,并将其用在冷拔轧螺纹钢丝轧辊上。结果表明,电冶钢结合金组织致密、强度高、韧性好,尤其是具有高的抗磨损性能,用其所制的钢丝轧辊成本低、使用寿命高。