粉末冶金制备碳纤维增强铁-铜基摩擦材料的组织与性能

以铁-铜为主组元,以石墨和MoS2为润滑组元,以Al2O3、SiC、锆英砂为摩擦组元,并添加不同质量分数的碳纤维,将原料混合均匀后经600 MPa冷压成形,然后在氢气气氛下热压烧结2 h(980℃,2~3 MPa),制备得到碳纤维增强铁-铜基摩擦材料,并对其硬度、相对密度、显微组织、摩擦磨损性能进行研究。结果表明:铁-铜基体上均匀分布着耐磨的陶瓷相及润滑组元,铁-铜基体有部分固溶,碳纤维掩埋在基体和摩擦组元间。当碳纤维质量分数为2%~4%时,所制备的摩擦材料硬度为HV 102.2~118.6,相对密度为90.4%~92.6%,摩擦系数为0.56~0.60,磨损失重量最小。该摩擦材料的磨损主要为磨粒磨损,伴随少量粘着磨损。碳纤维可以强化基体,钉扎摩擦组元,在摩擦磨损过程中隔断犁沟,降低材料磨损。     

石墨含量对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金压烧技术制备了含不同质量分数石墨的铜基摩擦材料,研究了石墨含量对摩擦材料微观组织、磨损性能和磨损机理的影响。结果表明:铜基体的连续性随石墨含量增加而降低,动摩擦系数随石墨含量的增加先增加后降低,磨损量随着石墨含量的增加而减小;材料的磨损机理为犁沟式磨料磨损;石墨质量分数为16%时,试样动摩擦系数和静摩擦系数最高并且稳定,具有最好的摩擦磨损性能。     

锰方硼石对铜基摩擦材料摩擦性能的影响

为了拓展锰方硼石的应用领域,提高铜基摩擦材料性能,将锰方硼石高能球磨处理30min后(颗粒尺寸<1μm),按照0.5%和1.0%的质量分数分别添加于铜基摩擦材料,用SPS烧结制得试样;并与不含锰方硼石的摩擦试样进行比较,分析3种样品的硬度、相对密度、摩擦系数及磨损率。结果表明:当锰方硼石的质量分数为0.5%时,摩擦试样的硬度较大,摩擦系数最平稳(平均摩擦系数为0.218)且磨损率最低;SEM分析发现其磨损机理为粘着磨损和磨料磨损。     

不同类型莫来石对铜基材料摩擦磨损性能的影响

利用粉末冶金方法制备了含三种不同类型莫来石的铜基摩擦材料,测试了三种材料的摩擦磨损性能。结果表明:随着制动压力和转速的增大,采用莫来石作为摩擦组元的铜基摩擦材料的摩擦系数降低,磨损量增大。采用高纯电熔莫来石时对摩擦材料的磨损较大,对对偶件的磨损较小。采用莫来石相含量较低的烧结莫来石的摩擦材料摩擦稳定性较差。采用蓝晶石煅烧莫来石的摩擦材料具有较好的综合性能。随着莫来石粒度的减小,摩擦材料的耐磨性变差。     

铜基预合金粉末制备金刚石锯片的性能研究

采用共沉淀法制备了不同铜铁配比（质量比:45:35、50:30、55:25）的铜基预合金粉末,利用真空热压法烧结得到含金刚石的铜基结合剂刀头,通过激光焊接的方法制备出铜基结合剂金刚石锯片,研究了铜基预合金粉末中铜铁含量（质量分数）对金刚石锯片性能的影响。利用扫描电子显微镜观察锯片断面的显微组织形貌,并测量不同铜铁含量锯片的硬度和磨损量。结果表明:在三种配比中,当铜和铁质量比为50:30时,铜基结合剂与金刚石间的结合最佳,锯片性能最好,硬度最高（HRB 118）,锯片的磨损量最少（1.16 g）。     

Cr-Fe为摩擦组元的铜基粉末冶金摩擦材料的摩擦磨损性能

以Cr-Fe取代传统材料中的陶瓷相作为硬质相(即摩擦组元),制备铜基粉末冶金摩擦材料,通过扫描电镜观察分析该材料的微观结构,在MM3000摩擦磨损试验机上检测材料的摩擦磨损性能,并与以Al2O3作为摩擦组元的铜基粉末冶金摩擦材料进行对比。结果表明,以Cr-Fe取代陶瓷相作为摩擦组元,可改善硬质相与基体间的结合状态。随摩擦速度提高,材料的摩擦因数呈先下降后上升的趋势;与Al2O3陶瓷相作为摩擦组元相比,用Cr-Fe为摩擦组元的铜基粉末冶金摩擦材料的摩擦因数提高12%~27%,且稳定性提高10%~20%,线磨损量降低20%~70%。     

烧结气氛对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响

本文分别在N2、H2和N2+H2:混合气三种气氛下,采用热压烧结法制备了合金强化铜基粉末冶金摩擦材料,并观察了微观形貌,测试了物理力学性能和摩擦磨损性能.结果表明:不同烧结气氛下制备的材料的显微组织相似,但抗压强度和摩擦磨损性能有显著区别:H2气氛烧结的材料挤压强度最低,摩擦系数随转速和制动压力的增加波动较大,且磨损严...     

Cr2AlC含量对铜基复合材料摩擦磨损性能的影响

采用冷压-烧结方法制备了含质量分数0%、5%、10%、15%Cr₂AlC的铜基复合材料, 利用光学显微镜、扫描电子显微镜及能谱仪观察并分析复合材料微观组织和微区成分, 使用HVS-1000型显微硬度计和M-2000型摩擦磨损试验机测试复合材料的硬度和摩擦磨损性能, 分析Cr₂AlC质量分数对复合材料硬度、摩擦性能和磨损机理的影响。结果表明:含Cr₂AlC铜基复合材料的相对密度为0.8, Cr₂AlC均匀分布在铜基体上, 有效提高了复合材料的硬度; 随Cr₂AlC质量分数增加, 复合材料摩擦系数先升高后降低, 磨损量先降低后回升, 当Cr₂AlC质量分数为10%时, 复合材料的摩擦系数最大, 磨损量最低, 耐磨性能最佳; 未添加Cr₂AlC的纯铜材料磨损机理以黏滑为主, 含Cr₂AlC铜基复合材料的磨损机理是犁削磨损、剥层磨损和氧化磨损三者的结合。     

SiO_2和B_4C的组合对铁铜基摩擦材料性能的影响

研究了摩擦组元SiO_2和B_4C的组合对铁铜基摩擦材料性能的影响,结果发现,在摩擦组元总量不变的情况下,随SiO_2的增加和B_4C的减少,摩擦材料的摩擦系数和磨损量均下降,材料的摩擦系数随制动速度的增加降低,随制动压力的增加亦降低,通过相结构分析,烧结摩擦材料中的B_4C相已被Fe_2B相取代。     

石墨类型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了分别以鳞片石墨、球形石墨、焦炭、人造石墨和隐晶石墨为润滑组元的铜基摩擦材料,使用MM3000摩擦磨损试验机测试了摩擦磨损和制动性能。结果表明：在3 000～7 000 r/min的转速下,含人造石墨铜基摩擦材料的平均摩擦因数最高,但磨损量大;含焦炭铜基摩擦材料的摩擦因数次之,但磨损量最小,优于含鳞片石墨铜基摩擦材料。在7 000 r/min转速制动条件下,含人造石墨铜基摩擦材料的瞬时摩擦因数最高,制动时间最短,但摩擦材料表面温升最大;含焦炭铜基摩擦材料的瞬时摩擦因数和制动时间次之,但摩擦材料表面温升最小,且整体性能优于常用的含鳞片石墨铜基摩擦材料。因此,相比而言,以焦炭作为润滑组元的铜基摩擦材料具有最佳的摩擦磨损和制动性能。     

重负荷机械制动铁铜基摩擦材料的研制

介绍了用于重负荷机械作制动材料的铁铜基粉末冶金摩擦材料制造工艺,并对摩擦材料的基本选择、摩擦组元的影响、添加Mo₂O₃的作用进行了探讨和研究。结果发现,随着等份量的SiC和SiO₂总量的增加,摩擦系数增加,材料的磨损率先下降后上升,有一最小磨损率。添加Mo₂O₃不仅对提高摩擦系数有一定的效果,而且对降低材料的磨损有显著效果。研制了一种摩擦磨损性能良好价格相对低廉的铁铜基重负荷机械制动材料。     

离合器用铜基烧结摩擦片的研制

采用放电等离子烧结工艺,以预合金化铜基合金粉末为基体材料,研制了一种芯板两面都有摩擦层的离合器薄型铜基烧结摩擦片,获得了符合设计要求的摩擦系数,提高了摩擦层的力矩稳定性;本研究样品的剪切强度平均值为74.7 MPa,是传统工艺的3倍,有效解决了现有摩擦材料由于结合强度差,在使用过程中常常出现脱落现象的技术难题;采用38...     

α-SiC的粒度对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

选取粒度为1μm和10μm的立方型6Hα-SiC陶瓷颗粒,制备含碳化硅陶瓷颗粒的铜基粉末冶金摩擦材料。通过扫描电镜(SEM)观察分析该材料的摩擦表面和亚表面的显微组织形貌,研究α-SiC粒度对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响。结果表明:α-SiC陶瓷颗粒的加入可显著降低铜基摩擦材料的磨损,并能有效抑制材料缺陷源处微裂纹的萌生和扩展。SiC陶瓷颗粒的粒度对铜基摩擦材料机械混合层的形貌和抵抗摩擦过程中剪切变形的能力有显著影响,10μmα-SiC陶瓷颗粒能有效强化基体,显微硬度较不含α-SiC的材料提高1倍以上,表现出较优异的摩擦磨损性能,摩擦因数和摩擦因数稳定性最高,分别为0.31和0.58,磨损量最小。     

铜基摩擦材料的干摩擦性能

采用MM—100摩擦试验机检测了作者制备的20种铜基摩擦材料的干摩擦磨损性能。结果表明,在单位摩擦表面吸收能量为2979J/cm~2和5880J/cm~2的条件下,材料均具有较高的摩擦系数和较低的磨损量,说明铜基摩擦材料也可用于重负荷制动器。     

混料时间对含石墨的铜基摩擦材料性能的影响

本文采用粉末冶金方法制备了含石墨的铜基粉末冶金摩擦材料,通过调整加入石墨后的混料时间,采用布氏硬度计、摩擦磨损试验机和扫描电镜等设备研究了混料时间对含石墨的铜基摩擦材料性能的影响。研究结果表明:随着加入石墨后混料时间的增加,烧结后摩擦材料中的石墨颗粒分布更加均匀,铜基体的连续性变差,材料密度和硬度均下降,材料的摩擦因数先增大后减小,磨损量先减小后增大。加入石墨后,混料8 h的烧结体的摩擦磨损性能最佳(较其他试样摩擦因数增加了10%左右,磨损量降低了30%左右)。     

硼铁含量和粒度对铁铜基摩擦材料性能的影响

研究了硼铁含量和粒度对铁铜基摩擦材料性能的影响.研究发现,当硼铁粒度为<300μm时,摩擦因数随硼铁质量分数(0～10％)的增加而增加;摩擦材料的磨损在制动压力为0.6MPa时,摩擦因数随硼铁的增加而有所下降,当压力增加到1.1MPa时,材料的磨损随硼铁的增加而增加;当硼铁量为2.5％时,摩擦因数和磨损随细粒度(<45μm)硼铁的增加而下降.研究还发现,摩擦材料中的硼铁在烧结过程中与铁反应形成了Fe_2B,这种Fe_2B,起到提高摩擦因数,降低材料磨损的作用.     

放电等离子烧结制备镍掺杂石墨-铜复合材料组织性能研究

通过超声波分散结合行星球磨对复合粉末进行混料，利用放电等离子烧结技术（SPS）制备镍掺杂石墨-铜复合材料。运用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、硬度计和摩擦磨损试验机等方法，研究了不同镍掺杂含量对石墨-铜复合材料组织和力学性能的影响。结果表明:通过该工艺制备石墨-铜复合材料石墨均匀分散于铜基体，并与铜基体形成良好的界面结合。随着镍掺杂含量的增加，石墨-铜复合材料相对密度和硬度逐渐增加。当镍掺杂含量（指质量分数）为7.0%时，石墨-铜复合材料相对密度为95.2%，HV_0.5硬度为53.4，摩擦系数相对较低，磨损表面较光滑，此时综合性能较好。      

膨胀蛭石对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金法制备膨胀蛭石含量(质量分数,下同)分别为0.1%,2%和4%的铜基摩擦材料,利用MM-1000摩擦试验机测定该材料的摩擦磨损性能,并研究膨胀蛭石对磨损机理的影响。结果表明:加入1%膨胀蛭石时,铜基摩擦材料的摩擦因数提高,但随蛭石含量继续增加而逐渐降低。低转速下,加入膨胀蛭石的材料磨损率显著降低,磨损率受蛭石含量的影响较小;在中高转速下,随蛭石含量从1%增加到4%,材料的磨损率逐渐增大。加入膨胀蛭石后材料表面的摩擦膜更光滑,没有出现易疲劳磨损的亚表面。在低转速条件下,含膨胀蛭石的铜基摩擦材料的磨损机制以粘着磨损为主,在中高速条件下,其磨损机制转变为粘着磨损、犁削磨损和疲劳磨损的复合磨损机制。     

B4C对铁—铜基摩擦材料组织和性能的影响

进行了碳化硼（Ｂ４Ｃ）粉末对铁铜基粉末冶金烧结摩擦材料组织和性能的影响的实验研究，结果表明，当Ｂ４Ｃ含量从０增至５×１０￣（－２）时，材料的晶粒逐渐细化，大块的珠光体逐渐减少，摩擦系数μ逐渐增至０．３５４，当Ｂ４Ｃ含量达６×１０￣（－２）时，μ值急剧降为０．３１６，在摩擦系数增大的同时，材料的磨损也增大。     

钛对石墨烯增强铜基复合材料耐磨性的影响

通过基体钛合金化的方法,热压烧结制备石墨烯增强铜基复合材料,采用往复式摩擦磨损测试其耐磨性,X射线衍射(XRD)分析物相,光镜、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析微观结构和磨损形貌,结果表明:铜/石墨烯界面形成的TiC纳米颗粒有利于增强界面结合力。掺有0.25%Ti的复合材料抗磨性能大幅提升,表现出较低的摩擦系数0.25和较小的体积磨损率10.5×10~(-5) mm~3/(N·m)(仅为纯铜材料的22%);但过量的Ti会导致摩擦性能下降。