烧结压力对铜基粉末冶金闸片材料摩擦学性能的影响

在不同烧结压力下制备了铜基粉末冶金闸片材料,研究了烧结压力对其孔隙率和硬度的影响;采用高速摩擦磨损试验机,选择15CrMo钢作为配副材料,研究了铜基粉末冶金闸片材料的摩擦学特性,并用扫描电镜观察分析了材料显微组织及磨损表面形貌。结果表明:随着烧结压力从0 MPa增大到1.25 MPa,试验材料的孔隙率降低而硬度得到提高,摩擦因数和磨损率都同步减小;再继续增大烧结压力对孔隙率和摩擦磨损性能的影响不大。

载流摩擦参数对铜基复合材料起弧率及载流摩擦学性能的影响

采用压制烧结方法制备了石墨质量分数为10%的铜基复合材料,并将其与QCr0.5铜合金组成摩擦副,在自制的销盘摩擦磨损试验机上进行了载流摩擦磨损试验,研究了摩擦速度和电流密度对复合材料起弧率、载流效率以及摩擦学性能的影响,并对复合材料的磨损形貌进了观察。结果表明:随着电流密度的增大,复合材料的起弧率和磨损率逐渐增大,摩擦因数和载流效率逐渐降低;随着摩擦速度的增大,复合材料的起弧率、摩擦因数和磨损率均逐渐增大,而载流效率则逐渐减小;随着电流密度和摩擦速度的增大,复合材料在摩擦过程中的烧蚀变得越发严重,表面变得更加粗糙。

高速制动工况下Cu基粉末冶金闸片材料摩擦磨损性能

采用粉末冶金工艺,制得铜基摩擦材料;利用MM-1000Ⅱ型摩擦磨损试验机模拟列车实际工况条件,测试其摩擦磨损性能;用扫描电镜观察铜基摩擦材料表面磨痕,并分析其磨损机制。结果表明：一定制动压力下,铜基摩擦材料摩擦因数和磨损率均随着制动速度的增加先升高后降低,150 km/h时制动性能最好,250-300 km/h时制动性能最为稳定;制动速度一定时,随着制动压力的增加,摩擦因数先升高后降低,磨损率增大并趋于稳定,0.4 MPa时摩擦因数最大,0.8-1.0 MPa时制动性能比较稳定;铜基摩擦材料在高速制动工况下的磨损机制主要为磨粒磨损和疲劳磨损。

制动条件对Cu基闸片材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金工艺制得Cu基摩擦材料。利用MM1000-Ⅱ型摩擦磨损试验机对材料进行性能测试,用扫描电镜观察磨痕并分析磨损机理。分析结果表明：一定制动压力条件下,随着制动速度的增加,摩擦因数和磨损率均呈现先增大后减小的趋势。制动速度为250-300 km/h时,材料的制动性能最好。在不同的制动速度条件下,材料摩擦因数的稳定因数均保持在较大值,材料表面状态较为稳定。一定制动速度条件下,随着制动压力的增加,摩擦因数先增大后减小,磨损率逐步增大并趋于稳定;0.4 MPa时摩擦因数达到最大值0.35,此时材料的制动性能最好。

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。

载流摩擦参数对C/C复合材料/QCr0.5摩擦副起弧率的影响

以C/C复合材料/QCr0.5为摩擦副,在HST-100销盘式高速载流摩擦磨损试验机上进行载流摩擦磨损试验,采用单因素试验法,研究了电流、速度、载荷对C/C复合材料/QCr0.5摩擦副起弧率的影响,借助扫描电子显微镜和能谱仪观察摩擦表面形貌和元素分布。试验结果表明:随着电流和速度的增加,C/C复合材料/QCr0.5摩擦副的起弧率增加;载荷为70 N时起弧率最小;磨损形貌观察发现:起弧率较高情况下,磨损表面有大量的电弧侵蚀坑和转移铜。

摩擦温度对PTFE编织复合材料摩擦特性的影响

利用高频压摆摩擦试验机对PTFE编织复合材料进行干摩擦试验,研究不同工况条件下,摩擦温度对PTFE编织复合材料摩擦特性的影响。研究结果表明:在摩擦过程中摩擦温度与摩擦因数具有较强的相关性;摩擦温度是影响PTFE复合材料摩擦特性的重要因素,摩擦温度的急剧升高是导致摩擦副失效的主要原因;在相同的摆动速度条件下,大频率、小摆角的条件对减小摩擦副的摩擦因数和降低其波动性均有利,但对摩擦温度的影响不大。

碳/碳复合材料的载流摩擦磨损性能及机理

在高速载流摩擦磨损试验机上对碳/碳复合材料进行摩擦磨损试验,研究了不同电流、载荷和滑动速度下复合材料的摩擦因数、磨损率及磨损表面形貌,并分析了磨损机理。结果表明:在一定载荷作用下,随电流和滑动速度增大,碳/碳复合材料的摩擦磨损性能先保持良好而后趋于恶化;在电流和滑动速度一定的条件下,较低和较高的载荷都会恶化碳/碳复合材料的摩擦磨损性能;随着摩擦表面温度升高,碳/碳复合材料基体开始氧化流失,碳纤维脱落形成磨屑,从而导致磨粒磨损;随后摩擦表面的高温使磨屑软化,磨屑在机械应力作用下逐渐被碾压成碳膜,形成粘着磨损;磨损表面温度的进一步升高以及高速冲击的作用破坏了碳膜的完整性,从而恶化了碳/碳复合材料的摩擦磨损性能。

载流条件下电弧对C/C复合材料摩擦磨损性能的影响

在HST-100销盘式高速载流摩擦磨损试验机上进行了试验,用高速摄像机拍摄电弧图像,研究了载流条件下电弧对C/C复合材料摩擦磨损性能的影响。研究结果表明:电弧面积和电弧能量有很好的相关性。随着电弧面积的增大,C/C复合材料的磨损率升高,摩擦因数先减小后增大,材料的磨损机制由磨粒磨损为主转化为电弧侵蚀为主。在电弧侵蚀下,材料磨损后的表面被氧化。

Al_2O_3和SiO_2质量分数配比对铜基粉末冶金制动材料摩擦磨损性能的影响

为了提高制动闸片的使用性能,采用粉末冶金技术制备Al_2O_3和SiO_2质量分数配比分别为2∶6、4∶4、6∶2和8∶0的铜基摩擦材料,测定其密度和硬度。用MM1000-Ⅱ型摩擦磨损试验机测试其摩擦磨损性能;用扫描电镜观察其表面的摩擦形貌,并分析其摩擦磨损机制。分析结果表明:随着Al_2O_3质量分数的增加,制动材料的孔隙率减小,布氏硬度增加。当制动初速度较低(2303 r/min)时,随着Al_2O_3质量分数的增加,制动材料的摩擦因数减小,耐磨性能逐渐提高;当制动初速度较高(5 757 r/min)时,随着Al_2O_3质量分数的增加,制动材料的摩擦因数减小,耐磨性能先升高后降低。

紫铜/铬青铜摩擦磨损过程中电弧特性

以紫铜/铬青铜为摩擦副,在HST-100高速载流摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损试验,试验过程中使用高速摄像机拍摄电弧放电的过程。研究结果表明:随着电流增大,摩擦因数降低,磨损率、电弧燃弧率及电弧能量均增大;电弧放电现象是随机的;紫铜/铬青铜的磨损行为主要有黏着磨损、熔融喷溅、氧化和塑性变形。

添加氧化镧的纳米Al_2O_3-13%TiO_2等离子喷涂涂层高速摩擦磨损性能

以添加了少量氧化镧的团聚纳米Al2O3-13%TiO2粉末为原料,利用等离子喷涂技术制备了纳米陶瓷涂层。在MMS-1G型高速摩擦磨损试验机进行了摩擦磨损试验,利用扫描电镜和能谱仪对磨损表面进行了表征。结果表明:涂层组织呈现出典型的层状结构特征,界面结合良好。在高速摩擦磨损试验中,随着载荷的增加,涂层摩擦因数下降,而涂层微裂纹扩展引起涂层剥落,导致磨损率升高。

关节轴承衬垫材料摩擦温度研究

在高频压摆摩擦磨损试验机上对自润滑关节轴承衬垫材料进行摩擦学性能研究，探讨不同试验条件下的摩擦温度变化特性。结果表明：载荷一定时，摩擦温度随频率的增加而增加；与其他载荷范围不同，衬垫材料在15—20MPa载荷范围内的摩擦温度出现降低趋势，表明在该载荷范围内转移膜状态稳定，润滑性能提高。磨屑的显微分析结果表明：摩擦温度对磨屑的大小及组成成分具有决定性影响，摩擦温度越高，产生的磨屑形状越大，增强纤维含量越高，即磨损越严重。通过载荷、频率、摩擦温度的关系图得到摩擦温度等值线图，分析衬垫在不同PV值下的摩擦温度变化趋势，为不同工况下衬垫的选择及其寿命评估提供参考。

纳米Al_2O_3等离子喷涂涂层的制备及性能分析

目的：对比研究微/纳米Al2 O3等离子喷涂涂层的组织、力学及摩擦磨损行为。方法以纳米Al2 O3粉末为原料,利用喷雾干燥法制备出粒径分布在35-75μm的喷涂喂料,采用等离子喷涂技术在20钢基体上制备纳米Al2 O3涂层。采用商用微米Al2 O3喂料,以相同的喷涂工艺制备出微米Al2 O3涂层。对粉末、涂层的显微结构及涂层的磨损形貌进行表征,对比分析两种涂层的组织、力学性能和摩擦磨损行为。结果与微米Al2 O3涂层相比,纳米Al2 O3涂层粒子间结合更为致密,使得其结合强度和显微硬度得到大幅度提高。在载荷750 g,转速1000 r/min的条件下,微米Al2 O3涂层的摩擦系数为0.41,而纳米Al2 O3涂层仅为0.34,并且摩擦系数值的波动幅度更为稳定。在不同转速下,纳米Al2 O3涂层的磨损率均降低明显。结论纳米Al2 O3等离子喷涂涂层组织致密,表现出了较好的力学性能和耐磨性。

SiC粒径对铜基复合材料载流磨损性能的影响

采用粉末冶金法制备不同SiC粒径改性的SiC/C/Cu复合材料,研究SiC颗粒大小对材料组织结构和物理性能的影响;在载流摩擦磨损试验机上进行载流磨损试验,研究不同滑动速度下,SiC粒径对材料磨损率的影响。结果表明:在SiC/C/Cu复合材料中小颗粒SiC偏聚于C/Cu界面处,而大颗粒SiC均卡嵌在铜基体内,并且随着SiC颗粒的增大,复合材料硬度和密度稍有增加,孔隙率迅速降低,导电率增加;在较低滑动速度下,复合材料的磨损量随SiC粒径增大不断降低;在较高滑动速度下,随SiC粒径增大,复合材料的磨损率先降低后升高,25μmSiC改性的复合材料具有最低的磨损率。

覆铜铁粉对铜铁基粉末冶金闸片材料性能的影响

采用添加常规还原铁粉和覆铜铁粉(Fe-25Cu)制备出铜铁基粉末冶金闸片材料,测试两种闸片材料的力学性能,并通过扫描电镜观测其微观组织形貌,在MM1000-Ⅱ摩擦磨损试验机上测试摩擦磨损性能。结果表明:在烧结过程中,覆铜铁粉主要是外层的Cu粒子与基体铜粉熔合,实现了类似单一基体原子的结合,同时,抑制了Fe与合金元素Cr形成固溶体。改善了Cr作为表面活性元素对铜和石墨界面的润湿作用,降低了孔隙率,提高了材料基体的强度以及闸片材料的力学性能,降低了闸片材料的磨损量,使材料获得更优异的摩擦磨损性能。

等离子喷涂Al_2O_3-TiO_2防滑涂层制备及其耐磨性

采用等离子喷涂技术制备了两种颗粒度的Al2O3-13%TiO2防滑涂层。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等对涂层的组织结构进行了表征,利用FW14往复摩擦试验机测定涂层的防滑性能,通过MMS-1G高速摩擦试验机评价了涂层摩擦学行为。结果表明,涂层致密度较高,两种涂层晶相都以γ-Al2O3为主并含有一定量非晶相;涂层防滑性能良好;两种涂层耐磨性能良好,低速时涂层失效形式以颗粒"拔出"为主,随着速度增加,层间裂纹扩展引起的层片剥落主导了涂层的磨损失效。