电磁轨道炮轨道表面熔凝沉积层研究进展*

电磁轨道发射是实现超高速电磁发射的优选方案,发射环境极其恶劣,轨道表面会产生一系列损伤。其中沉积层作为覆盖全轨道表面以及全发射过程的典型损伤形式,会显著影响运动电枢与固定轨道的接触特性。综述近年电磁轨道炮轨道表面熔凝沉积层的研究进展,阐述沉积层的形成机制及形成过程,归纳沉积层的特点,梳理影响沉积层形成的因素,探讨沉积层对于电磁发射行为的影响规律。电磁发射轨道表面沉积层具有多孔典型分布特性,其微观形貌及厚度随电枢发射在轨道长度方向和径向上有着明显的时空演化特性;沉积层的形成受到轨道材料及其结构设计、电枢材料及其电枢结构设计、电枢与轨道接触特性、表面处理以及发射电流参数等多种因素的影响。沉积层的存在一方面形成金属液化层,降低枢轨间摩擦因数,另一方面沉积在轨道表面,恶化枢轨接触状态。由于电磁发射轨道表面沉积层的形成条件极端苛刻,现有研究尚未能形成系统性和通用性的演化规律,在带沉积层轨道材料物性测试以及基于沉积层的枢轨接触特性的评价方面仍有待进一步深入研究。对沉积层未来的研究方向及提高电磁发射轨道性能具有一定参考意义。     

飞机用粉末冶金刹车盘骨架钛材改钢材的研究

为了减少稀有战略资源钛合金在粉末冶金飞机刹车盘中的应用,降低刹车盘的制造成本,避免受国际进口渠道变化的影响,提出采用30CrMnSiA钢材料替代钛合金设计加工某进口飞机刹车盘骨架,对采用钢材料后的刹车盘骨架进行结构再设计和方案分析,并采用地面惯性台对钢骨架进行模拟和结构扭矩试验。通过设计、分析和试验验证认为,新的刹车盘结构设计,妥善解决了钛材改钢材后的增重问题,使新、老刹车盘总质量、总厚度以及使用和维修条件保持不变,且力学性能和耐热性能完全满足甚至超过原结构设计要求,也说明该飞机刹车盘骨架钛材料改为钢材料是安全可靠的,完全可行的。     

熔渗对粉末冶金航空刹车材料性能的影响

研究了在粉末冶金航空刹车材料的后处理中，溶渗对刹车材料物理力学以及摩擦磨损性能的影响。研究表明：663青铜粉末对铁铜混合基粉末冶金航空刹车材料具有较好的润湿性能；在一定的保温时间下，随着溶渗温度的升高，材料的硬度、密度均有所增大，孔隙度逐渐降低；在一定的保温温度下，随着保温时间的延长，材料的硬度、密度均先增大后下降，孔隙度则相反。采用熔渗工艺可降低此类材料的磨损量，而摩擦系数则基本保持不变。通过研究，获得了合适的熔渗工艺。     

石墨与MoS2配比对空间对接用摩擦材料性能的影响

采用粉末冶金技术制备含石墨与MoS2的空间对接机构用铜基摩擦材料,研究石墨与MoS2的配比(石墨与MoS2的质量比)对材料的显微组织、物理性能和摩擦学性能的影响。结果表明:随着MoS2含量的增加(石墨含量相应地减少),材料的显微组织逐渐趋向均匀,其密度与表观硬度逐渐增加;当石墨与MoS2的质量比为4:8时,摩擦材料具有较高的摩擦因数、较高的摩擦因数稳定度和较小的磨损量,且大气与低真空中的摩擦因数相差较小;大气与低真空下的对比实验验证了材料具有良好的真空摩擦学性能。     

Fe在铜基粉末冶金摩擦材料中的作用

研究了Fe在铜基粉末冶金航空摩擦材料中的摩擦磨损作用及机理。研究表明:Fe在铜基摩擦材料中起到了摩擦组分的作用,对材料的机械性能和摩擦磨损性能起到了重要的作用。Fe能提高铜基摩擦材料的强度、硬度;当Fe含量超过4%后,随Fe含量的增加,材料的摩擦系数及稳定性增加;高速摩擦条件下,Fe能促进摩擦面氧化膜的形成,减小材料的摩擦系数和磨损量。     

沙尘环境下含玻璃微珠铜基摩擦材料的摩擦磨损性能

利用MM-1000摩擦实验机,分别在沙尘环境与干摩擦情况下,研究不同玻璃微珠含量(质量分数)铜基摩擦材料的摩擦磨损性能。结果表明:在摩擦过程中,玻璃微珠含量通过影响摩擦膜的形成而影响材料的摩擦磨损性能;在沙尘环境下,沙尘破坏材料表面摩擦膜致使材料的摩擦因数高于干摩擦情况下的摩擦因数,且材料的制动稳定性较差,线性磨损量随着玻璃微珠含量增加而增加;综合不同环境下的摩擦实验结果表明,含6%玻璃微珠的材料具有良好的摩擦学性能;添加2%和4%玻璃微珠材料的磨损机制主要为磨粒磨损与剥层磨损,但添加6%和8%玻璃微珠的材料以粘着磨损和磨粒磨损为主要磨损机制。     

航空用制动材料的摩擦磨损研究

本文主要分析了航空制动用粉末冶金摩擦材料及其对偶钢的不均衡磨损、表面裂纹产生和表层剥落等现象，提出了关于不均衡磨损产生的机械切削理论以及对裂纹扩散与表层剥落的解释。     

摩擦面温度对铁基摩擦材料摩擦磨损性能影响机理的研究

研究了摩擦过程中摩擦面温度对铁基粉末冶金摩擦材料摩擦磨损性能的影响机理。研究表明，随着摩擦速度的提高，摩擦面温度不断上升，材料的摩擦系数、磨损量都呈现先降低后升高的趋势；同时，材料摩擦面层也发生了一系列的物理化学变化，摩擦层逐渐形成，在高速时，材料表面形成了比较理想的工作层。     

铜基固体无铅自润滑材料中WS2的烧结行为

以CuSn8Ni3雾化合金粉和WS2为原料,采用粉末冶金松装烧结技术制备铜基固体无铅自润滑材料,利用X射线衍射、能谱微区成分定量分析以及热力学自由能计算等研究该材料中WS2的烧结行为,并研究WS2含量(质量分数)对其显微组织、孔隙度及硬度等的影响。结果表明,在高温烧结条件下,WS2不与保护气氛H2发生反应,但在化学驱动力作用下WS2与金属基体原位形成金属硫化物和W等新相;随WS2含量增加,烧结后材料的孔隙度逐步增大,硬度显著降低,但通过轧制和复烧,孔隙度明显下降,并且由于硬质相W的颗粒强化作用,硬度显著提高。     

基体对粉末冶金航空刹车材料摩擦面的影响

在不同的摩擦速度下, 考察了铁基、铁铜基及铜基粉末冶金航空刹车材料摩擦面的变化情况。结果表明刹车材料的抗压强度随基体而变化, 刹车材料摩擦面的表观颜色与基体密切相关;基体对刹车材料摩擦面的粘附转移产生重大影响, 从而使刹车材料摩擦面的化学成分发生变化。