镀镍FeS对铁基轴承材料摩擦磨损性能的影响

以Fe,C混合粉末为原料,FeS或镀镍FeS为固体润滑剂,通过粉末冶金工艺制备了FeS/铁基轴承材料的试样,研究镀镍FeS对试样显微组织、密度、硬度和摩擦磨损性能的影响,结果表明:FeS表面镀镍提高了FeS与基体的界面结合强度,增大了试样的密度和硬度;干摩擦条件下,含镀镍FeS试样摩擦表面形成的固体润滑膜更牢固、完整,黏着磨损减少,耐磨性提高;油润滑条件下,润滑油膜与FeS固体润滑膜可以协同润滑,提高了摩擦副间润滑膜的稳定性和承载能力,减摩耐磨性能更好。

国内粉末冶金闸片的发展现状与展望

粉末冶金闸片广泛应用于高铁、动车组列车、地铁等城市轨道交通中,是保证车辆安全行驶的核心零件。从学术、专利、产业化三个方向对粉末冶金闸片的国内研究现状进行了分析。在学术方面,系统分析了摩擦材料、摩擦性能、检修工艺的研究进展;在专利方面,对闸片的加工制造和结构展开了具体分析;在产业化方面,总结并分析了国内主要粉末冶金闸片生产公司的发展。从以上三个方面概述了国内在粉末冶金闸片领域的进展情况及目前所存在的问题,并针对相关问题提出可行的解决方法。最后,针对目前的研究现状,从新型闸片研究、极端条件产品开发、促进专利开发及产业化发展等方面对粉末冶金闸片的发展前景进行了展望。

新型电力机车受电弓滑板的研制

在分析当前电力机车受电弓滑板的使用状况及其存在的各种问题的基础上,用粉末冶金法研制新型受电弓滑板以满足我国电力机车发展的需要。新型滑板由铜、碳纤维和石墨等构成,成形压力为200MPa,烧结温度为880℃。它不仅电阻率很低(0.20μΩ.m),而且摩擦、磨损及冲击韧性等性能都远远优于当前正在使用的电力机车受电弓滑板,与当前正在使用的碳滑板相比,摩擦系数降低54.5%,磨损量减少41%,冲击韧性提高9.6倍,导电性增强87倍。

CO_2激光表面改性处理对重载荷铜基粉末冶金摩擦片组织及性能的影响

针对重载荷铜基粉末冶金摩擦片对动态性能的更高要求,采用宽带激光束对摩擦片铜基粉末冶金摩擦材料层进行激光表面改性处理研究。采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪及硬度计等分析、测试仪器对粉末冶金摩擦材料层微观组织及性能进行表征,采用离合器摩擦元件动态性能试验台对摩擦片动态性能进行测试。结果表明,宽带激光表面改性处理后,铜基粉末冶金摩擦材料层的微观结构发生明显的变化,摩擦片的动态性能得到显著改善。聚合生长状态的α-Cu产生边缘溶解,大体积聚合态α-Cu细小化;在α-Cu相内部生成了大量的纳米晶体;铜基粉末冶金摩擦材料层密度提高了6%,表观硬度提高了12.7%,α-Cu相显微硬度提高了14%;摩擦片静摩擦因数提高了7.4%,动摩擦因数提高了9.2%,磨损量降低了33%,磨损率降低了49.6%,许用热负荷值提高了40%。

盾构刀盘驱动无级变速离合器摩擦副烧损失效机理的研究

文章采用热传导理论,结合工程热力学方法,对由铜基粉末冶金摩擦片和22MnB5特种钢对偶片组成的300 kW级盾构刀盘驱动无级变速离合器摩擦副间的热负荷场进行了理论计算,得到了摩擦副表面产生的温度场T(r)分布、在钢对偶片表面产生的周向热应力σ_θ和径向热应力σ_r分布。仿真结果表明:T(r)、σ_θ、σ_r沿径向分布均具有明显的非均匀性;比σ_r大一个数量级的σ_θ才是钢对偶片会否产生变形的决定性因素。分析得到:理论上,当转速差△ω低于1.37πrad/s时,摩擦副将进入临界滑摩工况;反复或长时间工作于临界滑摩工况下,粉末冶金摩擦片摩擦材料层将因T(r)而产生烧焦破损,钢对偶片将因σ_θ而沿轴向产生浅碟状塑性翘曲变形。实验验证了粉末冶金摩擦片、钢对偶片烧损失效机理和形式,并给出了盾构刀盘驱动无级变速离合器设计和操作时应遵从的临界滑摩工况量化定义指标的推荐值。

石墨烯/铜复合材料的制备与摩擦性能测试

以化学镀结合粉末冶金法制备石墨烯/铜基复合材料(Cu@r GO/Cu)。为了改善石墨烯(r GO)在铜基体中的分散性以及两者之间的可润湿程度,首先采用化学镀工艺制备镀铜石墨烯(Cu@r GO),并通过SEM和XRD对镀层形貌和物相组成进行检测分析。为了检验Cu@r GO/Cu复合材料的摩擦性能,对Cu@r GO/Cu复合材料摩擦性质进行测试。结果表明:Cu@r GO表面均匀镀覆一层铜并附着粒径约为50 nm的纳米铜颗粒,rGO的褶皱结构以及化学镀的预处理过程有利于纳米铜颗粒长大。呈网状结构的镀铜rGO可以很好的释放掉因摩擦而产生的应力集中,形成C—Cu力转移体系,保护摩擦表面;同时散落在r GO表面的纳米铜颗粒,在摩擦过程中类似于许多"滚动轴承",有效地改善复合材料的摩擦性能。

飞机EMA过载保护装置摩擦片的优化设计研究

为提高飞机大功率EMA摩擦盘的稳定性和实用性,对摩擦盘内的摩擦片进行了优化设计与研究。首先根据加权因子法分析,选定最适合飞机上使用的摩擦片材料为铁铜基粉末冶金摩擦材料;其次采用粉末冶金材料激光表面增强技术,提高了金属粉末冶金材料的表面质量,从而提高了在大功率负载作用下材料的稳定性;再次通过电控摩擦试验,采用改变外加电场的方法来改变金属材料表面摩擦因数;最后通过摩擦片有限元分析来判断摩擦片各处的受力情况,分析检验摩擦片强度,最终设计出合理的摩擦片。结果表明,设计出的摩擦片具有高稳定性、高耐热性和高强度等特性,增强了摩擦盘的稳定性和实用性。

轨道车ф380离合器从动盘总成的研制

针对国内轨道车长期使用国外进口的LIPE 15/380—21P型离合器的现状,通过优化铜基粉末冶金摩擦材料配方,采用粉末冶金摩擦材料在模具中压制成形后与钢芯片在加压式钟罩炉中烧结成形工艺制造摩擦片,采用双硬度淬火工艺制造离合器钢片,研制出了摩擦系数高、自身和对偶磨损小、机械振动小、传动平稳、使用寿命长的轨道车ф380离合器从动盘总成。通过装车实际应用考核,各项性能指标符合相关行业标准,可替代进口产品。

铜基粉末冶金摩擦片的研究现状与展望

重载及特种车辆传动装置一般采用基于铜基粉末冶金材料的换挡摩擦片,随着传动装置向高转速、大扭矩、重载等方向发展,传统摩擦片性能不足的问题逐渐暴漏出来,如摩擦层脱落、芯板断裂等重大问题。针对铜基摩擦片日益凸显的重大问题,分析了摩擦片的发展过程及铜基摩擦片的应用现状,介绍了铜基摩擦片的构成形式与材料成分,阐述了摩擦片常见的失效形式与使用要求。进一步,从成分设计、制造过程、结构设计及后处理强化等方面提出针对性策略,指出铜基摩擦片多工艺耦合优化及开发新型环保复合材料摩擦片将会是摩擦片发展的重要方向。

高速列车粉末冶金闸片压坯裂纹成因与对策

压制成形是高速列车粉末冶金闸片生产工艺过程中的关键工序。压制生坯开裂是压制成形工序中导致产品质量不合格的主要因素,对高速列车粉末冶金闸片的产品质量有着重要影响。文中将自动压机压制高速列车粉末冶金闸片摩擦块生坯裂纹,按照开裂纹位置和裂纹形态分为三类:过渡层与工作层之间的大裂纹(占比约20%)、过渡层与工作层之间的细裂纹(占比约50%)、工作层内细裂纹(占比约30%)。经过观察分析,得出了这三类裂纹产生的主要原因分别为:粉末成分偏析、工模具变形、布料不匀导致的坯体密度不均匀。对每一种裂纹形成原因制定了相应的措施,并对实施效果进行了阐述。

铜基刹车摩擦片的制备及性能研究

采用粉末冶金技术制备铜基刹车摩擦片,主要成分为Cu、Fe、石墨等。利用扫描电子显微镜分析烧结及磨损组织形貌,利用X射线衍射仪分析试样相结构,采用MM-W1B立式万能摩擦磨损实验机测试试样的摩擦磨损性能。结果表明,铜基刹车材料的平均密度为5.83 g/cm3,孔隙度为24.6%,抗压强度为108 MPa,平均硬度为84 HV,符合刹车摩擦片的使用要求。干摩擦条件下,转速在200~600 r/min时,摩擦因数可达0.31~0.45,主要的磨损机制为磨粒磨损和氧化磨损;润滑摩擦条件下,温度越高,摩擦因数越大,受转速的影响较小。

Al_2O_3颗粒镀铜对铜基粉末冶金摩擦材料Al_2O_3-Fe-Sn-C/Cu摩擦磨损性能的影响

通过对陶瓷摩擦组元的表面进行化学镀铜来改善铜基粉末冶金摩擦材料中陶瓷相与基体间的结合效果,从而提高材料摩擦磨损性能。分别采用镀铜Al2O3颗粒和未镀铜Al2O3颗粒与铜粉和铁粉等经混合、压制、加压烧结制备Al2O3-Fe-Sn-C/Cu摩擦磨损试样。测试并分析了摩擦材料的微观结构、力学性能及摩擦磨损性能。结果表明:摩擦组元镀铜可使硬质颗粒与铜基体结合紧密;摩擦材料的布氏硬度增加了12%,弹性模量提高了约7%,摩擦系数提高了5%~10%,线磨损量降低了20%~50%;表面镀铜后的Al2O3颗粒不易脱落,摩擦系数稳定性提高了13%~23%。研究结果表明,摩擦组元表面镀铜可提高材料的综合性能。

离合器用30CrMnSiA钢制动片和铜基粉末冶金摩擦片的温摩擦磨损性能分析

采用MMU-10G摩擦磨损试验机测试室温至600℃温度范围内的30CrMnSiA钢制动片和铜基摩擦片的端面摩擦磨损性能,分析其摩擦因数和磨损量,重点分析轻、重磨损阶段不同的磨损机制。结果表明:随温度上升,制动片与摩擦片都发生了摩擦因数与磨损量上升,在温度升高到600℃时,制动片磨损量明显减小。在300℃的温度下,摩擦片为轻磨损阶段,磨损后形成光滑的表面,同时还生成了部分深度较小的犁沟结构,大块颗粒表层上形成了一些裂纹结构。摩擦片主要发生磨粒磨损,同时还有一定程度的氧化磨损。在500℃的温度下,摩擦片为重磨损阶段,磨损后摩擦片表层形成了更多数量的犁沟并且深度也更大,还有部分SiO2颗粒发生了脱落并形成凹坑,磨屑中形成了更多的Fe与Fe2O3颗粒,氧化磨损、磨粒磨损以及疲劳磨损等多种磨损形式共同存在。