纳米锰方硼石粒径分布对铜基摩擦材料的影响

采用高能球磨法制备粒径小于200 nm的微细锰方硼石颗粒,将其作为摩擦填料添加到铜基摩擦材料中,利用放电等离子烧结(SPS)的方法制备出铜基摩擦材料。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及X射线衍射(XRD)研究纳米颗粒的形貌、显微结构与成分。在铜基摩擦材料中添加不同粒径的纳米锰方硼石,并通过摩擦磨损试验测试其磨损性能。结果表明:高能球磨法可以有效地细化锰方硼石;添加球磨处理的锰方硼石后所有样品的致密度均在97%以上,添加球磨50 min的纳米锰方硼石的样品致密度达到99%以上;稳定了摩擦因数(平均摩擦因数为0.187),磨损量为1.049×10-14 m3·J-1,抗压强度达到167 MPa;随着锰方硼石的细化,摩擦的样品磨损机理从剥层磨损与粘着磨损逐渐转向轻微的磨粒磨损。     

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。     

锰方硼石的摩擦性能

为了开拓锰方硼石的应用,将选矿之后粉末状锰方硼石进行高能球磨处理,得到尺寸小于10μm的粉末颗粒,采用放电等离子烧结,将得到的粉末颗粒制备成圆片状样品.使用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对粉末状锰方硼石和摩擦片样品进行表征,证实该样品为斜方晶系的Mn₃B₇O₁₃Cl.用WTM-ZE可控气氛微型摩擦试验仪测试锰方硼石样品的摩擦性能,其摩擦因数范围为0.2~0.6,磨损量小,为1×10-9 cm3·N-1·m-1左右,表明锰方硼石在摩擦材料填料领域有应用前景.