镀镍碳纤维增强铜基矿车制动材料制备及性能分析

针对矿用车辆在恶劣工况下长时间制动引起的摩擦片失效问题,通过放电等离子烧结技术制备新型镀镍碳纤维增强铜基(CF/Cu)矿车制动材料。借助扫描电子显微镜(SEM)观察镀镍碳纤维及制动材料微观形貌,通过X射线衍射仪(XRD)对CF/Cu材料物相展开分析,同时对材料硬度、摩擦系数、磨损率进行系统研究,最后采用ANSYS仿真软件探究纤维长度对复合材料力学性能和应力场分布的影响。结果表明:改性后的CF/Cu制动材料界面结合性能良好,且当碳纤维长度为2 mm时,复合材料硬度达到最大值80.22 HV,其耐磨性也最优。进一步增加碳纤维长度至3 mm,纤维出现明显缠绕及团聚特征,且制动材料力学性能呈下降趋势。此外,2 mm CF/Cu制动材料应力值最小,约为178.21 MPa,且碳纤维与基体界面结合性能良好。同时,外力作用下2 mm碳纤维能有效承受部分载荷阻止金属变形,进而增强制动材料抗拉性能。综上所述,2 mm镀镍碳纤维增强铜基矿车制动材料力学及摩擦学性能最佳。