不同C/C复合材料飞机刹车盘基本性能的对比分析

通过对比分析Dunlop、B.F.Goodrich、Missier、Bendix和中南大学粉末冶金研究所制备的几种炭/炭复合材料的显微组织、石墨化度、导热系数、洛氏硬度、抗压、抗弯、层间剪切强度、摩擦磨损性能后,得出如下结论:C/C复合材料作为一种性能优良的制动材料,必须具有合理的炭纤维骨架结构,一定比例的粗糙层气相沉积炭结构,较高的石墨化度和垂直摩擦面方向上的导热系数;我国具有自己知识产权的C/C复合材料飞机刹车盘的研制工作已取得了较大的进展和突破,其各项性能指标与国外同类产品性能相当。

石墨对铜基自润滑材料高温摩擦磨损性能的影响

通过基体多元合金化和选用不同粒度的石墨颗粒,采用常规粉末冶金方法制备了铜基石墨固体自润滑材料,在大越式OAT-U型摩擦磨损试验机上考察了复合材料从室温到500℃温度条件下的摩擦磨损性能,利用扫描电子显微镜观察分析磨损表面形貌,进而探讨其摩擦磨损机理.结果表明:在室温条件下,石墨颗粒越小,则复合材料的摩擦系数越小,减摩自润滑效果越好;在室温至500℃条件下,选用合适的石墨粒度(0.3～0.5mm)和多元基体合金化,可使铜基石墨固体自润滑材料保持较好的自润滑特性.

铜锡合金粉含量对汽车摩擦材料性能的影响

采用干法混料、一次成型模具制备不同含量Cu-Sn合金粉的摩擦材料,对样品进行理化性能、力学性能、摩擦性能及制动噪音的检测,借助SEM、XRD对试样摩擦表面进行表征,研究分析不同Cu-Sn合金粉含量对摩擦材料性能的影响。结果表明:随着铜锡合金粉含量的增加,摩擦材料的密度逐渐增加、气孔率略微升高、pH值基本保持不变;硬度先增后减,压缩量先减后增,剪切强度变化不大。低能载条件下,Cu-Sn合金粉对材料的摩擦因数影响不大,高能载条件下,适量Cu-Sn合金粉的加入能提高材料摩擦因数,降低磨损量,改善制动噪音。当铜锡合金粉含量为9%(质量分数)时,摩擦材料的综合性能最佳。

SPS温度对含铜包覆石墨铜基粉末冶金材料性能的影响

以铜包覆石墨颗粒为润滑组元,采用放电等离子烧结(SPS)法分别在700、740、780、820、860℃的烧结温度条件下制备了5种铜基粉末冶金摩擦材料,并分别在上述5种温度下分别单独对铜包覆石墨颗粒进行烧结。通过对材料的力学性能、不同制动摩擦条件下的摩擦磨损性能和内部组织的测试分析,研究烧结温度对石墨与基体之间界面结合性和材料摩擦磨损性能的影响,并确定较佳的烧结温度。结果表明:随着烧结温度的升高,材料中铁颗粒与铜基体间界面固溶度增强,但温度过高也会造成石墨表面铜包覆层完整性下降而不利于石墨与基体间的界面结合;随着制动初速度的升高,5种烧结温度下所得材料的平均摩擦因数和磨损率均呈现出先明显下降而后又变化较小的特点;当制动初速度为100和150 km/h,在700和740℃烧结温度下所得2种材料的摩擦因数和磨损率明显高于其他3种材料;当制动初速度高于150 km/h,除860℃烧结温度下所得材料的摩擦因数明显偏低外,其他4种材料的摩擦因数相差不大,并且该条件下5种材料的磨损率间差异均较小;烧结温度为780℃时,所得材料具有较好的力学性能和摩擦磨损性能。

铜基粉末冶金摩擦材料的应用及展望

铜基粉末冶金摩擦材料以其在制动方面的优越性能获得了广泛地应用。本文阐述了铜基粉末冶金摩擦材料的使用要求,系统地介绍了铜基粉末冶金摩擦材料在飞机、高速列车、风力发电和汽车等领域的应用现状,并对铜基粉末冶金摩擦材料的未来发展进行了展望,为铜基粉末冶金摩擦材料的进一步的发展提供参考。

重负荷铁基粉末冶金摩擦材料的研制

采用粉末冶金工艺,以莫来石等为摩擦剂,并加入较大比例的金属组元镍、铬、钼,研制出一种重负荷铁基粉末冶金摩擦材料。研究了合金元素镍、铬、钼和摩擦组元莫来石对材料性能的影响。研究结果表明,在铁基材料中同时加入镍、铬、钼等多种合金元素,在提高材料密度和硬度的同时,可以提高摩擦系数和摩擦系数的稳度;莫来石则对改善材料的高温性能作用显著。其综合作用的结果使该材料的摩擦系数及其稳度有大幅提高,单位面积能载高达12700J/cm2,且磨损量小,是一种理想的、可广泛应用于各种高能重载工况下工作的高性能摩擦材料。该材料在国内首次应用于某型进口飞机刹车装置取得成功。

铜铁预合金粉末对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

利用粉末冶金方法制备了含不同质量分数铜铁预合金粉末的铜基摩擦材料,并在不同温度下对材料摩擦性能进行测试。结果表明:铜铁预合金粉末的引入使得铁元素在烧结后铜基体中及铜基体与其他组元界面处析出,阻碍了烧结,导致材料密度下降。存在于界面处的铁以及反应生成的珠光体成为硬质强化相,使得材料的磨损机理从纯铜基体时的黏着磨损向添加铜铁预合金粉末之后的磨粒磨损转变,导致摩擦系数先下降后上升。200~250℃为摩擦系数保持稳定的临界温度。当超过临界温度时,摩擦表面铜软化,其自润滑作用使得摩擦系数下降。含30%铜铁预合金粉末的铜基摩擦材料(质量分数)的摩擦磨损性能最佳,这是由于此时摩擦材料兼具铜良好的塑性以及生成的适量硬质相能够强化摩擦表面。

高温热处理对C/C复合刹车材料摩擦磨损性能影响的研究

分析讨论了高温热处理温度对C/C复合刹车材料石墨化度及摩擦磨损性能的影响规律。研究表明:通过化学气相沉积法制备的C/C复合刹车材料热解碳结构与最终热处理温度无关,均呈现典型的粗糙型结构;从裂解态至2600℃热处理状态,C/C复合刹车材料石墨化度由7.3%提升至67.2%,对应综合导热系数由11.3 W·m^(-1)·k^(-1)增加至50.1 W·m^(-1)·k^(-1);材料摩擦系数随着刹车压力、单位面积能载和速度的升高呈现出逐渐降低的趋势,且相同条件下,石墨化度越高,摩擦系数及磨损率越高。

轻型飞机粉末合金/钢刹车盘副的研制

通过对刹车盘副存在问题的分析,试制出了一种新型的F14铁基粉末合金摩擦材料,并研制成功符合技术要求的新型刹车盘副。

铁粉粒度对粉末冶金材料制动摩擦性能的影响

采用粉末冶金工艺制备含4种粒度（20μm、30μm、50μm、70μm）铁粉增强的铜基摩擦材料，研究铁粉粒度对材料力学性能和制动摩擦性能的影响。采用TM-1型惯性试验台测试材料的制动摩擦性能，试验初速度为50～380 km/h。结果表明：铁粉粒度从20μm增加到70μm时，材料硬度从55.67 HRB降低到31.83 HRB，剪切强度从12.56 MPa下降到10.27 MPa。这种硬度和强度的下降使大粒度样品表现出反常的摩擦特性：随着制动速度的提高，铁粉粒度为70μm的F70样品的摩擦因数不降低反而升高，当制动速度从120 km/h上升到380 km/h时，摩擦因数从0.338持续升高到0.356，并且从350 km/h后摩擦因数稳定不变。这种高而稳定的摩擦因数是保证列车在高速下紧急制动、平稳停驶所必需的。

石墨含量对铁基粉末合金刹车材料摩擦性能的影响

调整铁基粉末合金刹车材料中的石墨含量，制成摩擦试样进行摩擦性能试验，结果表明材料中石墨含量增加，其强度会随之下降，摩擦系数也随之下降，而动摩擦系数则随之上升。