ZrO2晶型对铜基粉末冶金摩擦材料摩擦学性能的影响

采用粉末冶金加压烧结技术制备含单斜和立方2种晶型ZrO_2的铜基摩擦材料,研究在干摩擦及不同制动速度条件下,ZrO_2晶型对铜基粉末冶金摩擦材料摩擦学性能的影响;用光学表面分析仪和扫描电子显微镜分别对试样磨损表面形貌及磨屑形貌进行观察,探究ZrO_2晶型对粉末冶金摩擦材料摩擦学性能的作用机制。结果表明:在相同条件下,含单斜相ZrO_2摩擦材料的摩擦因数及磨损量均高于含立方相ZrO_2的摩擦材料;随着制动速度的升高,2种材料的摩擦因数均降低,而含立方相ZrO_2材料摩擦因数降幅较小,同时两者的磨损量均呈现先上升后降低的趋势。随制动速度提升,含单斜相ZrO_2的摩擦材料主要磨损机制由黏着磨损与犁削磨损转变为剥层磨损;而含立方相ZrO_2的摩擦材料主要磨损机制由犁削磨损转变为犁削磨损与氧化磨损,最后转变为剥层磨损。     

含不同固体润滑剂矿用树脂基制动材料的制备及摩擦学性能

采用热压烧结技术制备含4种不同固体润滑剂(MoS_2、h-BN、石墨和Sb_2S_3)的矿用树脂基制动材料。采用环-块式摩擦磨损试验机研究制动材料在不同载荷和速度下的摩擦磨损特性。采用扫描电镜和能谱仪分析材料物相和摩擦表面形貌,探讨其磨损机制。结果表明:含不同固体润滑剂的制动材料具有相似的硬度值,其维氏硬度约为0.60 GPa;在所有试验条件下,随着载荷和速度的增加,四种样品的摩擦因数与磨损率均有所升高,且4种样品均表现出不同程度的黏着磨损、塑性变形与转移膜的形成,其中含固体润滑剂Sb_2S_3的样品存在轻微的犁削和磨粒磨损;4种样品中,含10%(体积分数)石墨的样品表现出最低的摩擦因数与磨损率。     

高载荷条件下石墨-石墨摩擦副的摩擦学特性研究

利用研制的高载荷条件下摩擦因数测试装置,研究了石墨/石墨摩擦副在空气、水和油介质中的摩擦学特性。结果表明在4~15MPa范围内,随着载荷的增加,摩擦副在空气、水和油介质中的摩擦因数都逐渐降低;在油介质中摩擦副的摩擦因数最小,在水介质中摩擦因数变化最平稳,在空气中摩擦因数最大,且随载荷的增加变化幅度最大。磨损表面原始形貌对比分析表明,在空气中,摩擦副表面处于边界润滑状态,主要磨损机制是粘着磨损和犁削;水润滑条件下为轻微犁削;油润滑条件下,摩擦副表面处于为边界润滑和流体润滑状态,油中的减摩剂对试样表面有抛光作用。     

制动条件下石墨对铜基摩擦材料瞬时摩擦性能的影响

为研究石墨对铜基摩擦材料瞬时摩擦性能的影响,采用粉末冶金技术制备铜-SiO2和铜-石墨-SiO2烧结材料,通过干摩擦惯性试验,在始末速度不同的制动区间,测试材料的瞬时摩擦因数、瞬时磨损率,并观察摩擦表面形貌的变化。结果表明:在高速度制动区间,石墨的存在使得铜基摩擦材料摩擦因数的稳定性明显提高,磨损率降低,原因在于铜-石墨-SiO2材料剥落石墨颗粒的分隔和保护作用,减弱冲击波动,从而提高瞬时摩擦因数稳定性并降低磨损;但较低制动速度时,石墨的存在反而提高了磨损率,原因在于摩擦层对颗粒的包裹度和基体强度降低。     

青铜-石墨热喷涂层在干摩擦和水润滑条件下的摩擦磨损性能

在MM-200摩擦磨损试验机上研究了青铜-石墨热喷涂层在干摩擦和水润滑条件下的摩擦磨损性能,采用扫描电镜(SEM)对磨损表面形貌进行了观测和采用X射线能谱分析(XPS)分析了涂层成分。结果表明,在水润滑条件下涂层摩擦因数和磨损率均低于干摩擦条件下;在水润滑条件下磨损机制为轻微磨粒磨损和犁削磨损,在干摩擦下主要是较为严重的粘着磨损和犁削。这是由于水润滑降低了摩擦副界面温度,提高了石墨润滑膜的韧性,改善了润滑效果,从而阻止了粘着磨损的发生,水还促进了钢偶件表面致密氧化膜的形成,从而减轻磨损。因此水润滑对涂层磨损性能有较大影响。     

四种牙科高分子修复材料摩擦学行为的对比研究

在往复滑动摩擦磨损试验台上以TA2纯钛为对摩材料,研究和比较了4种我国口腔临床常用牙科高分子修复材料在人工唾液介质中的摩擦磨损行为。结果表明在人工唾液介质中,3种成品树脂牙的摩擦因数、磨痕深度均较小,磨损表面主要呈现犁削效应;光固化树脂修补材料的摩擦因数大,耐磨性较差,磨损形貌以剥落为主,伴随犁削。     

CR 200J用树脂基摩擦材料的正交试验及多指标加权优选

为制备CR 200J用高耐磨树脂基摩擦材料,采用正交试验法设计不同含量的减摩组分(鳞片石墨、石油焦)与增摩组分(NFJ高温黏结剂、腰果壳油摩擦粉)的树脂基摩擦材料配方。通过热压成型法制备出样品,在制动压力0.8 MPa和转速3 300、4 200、5 400 r/min下测试试样的平均摩擦因数,并计算试样的体积磨损率、热衰退性能及对偶质量磨损。对试样的平均摩擦因数、体积磨损率、热衰退性能及对偶质量磨损进行极差分析及均一化处理,使用多指标权重优选了综合性能优异的配方。结果表明：鳞片石墨在高转速下对材料的平均摩擦因数起稳定作用及降低材料的热衰退性能,而石油焦在低速制动过程中可稳定材料的平均摩擦因数;NFJ高温黏结剂对材料的各项性能影响不显著,而腰果壳油摩擦粉在高转速下表现出优异的黏弹性,有利于提高材料的平均摩擦因数,降低材料的体积磨损率及对偶质量磨损。使用多指标权重优选得到较好的配方,其中鳞片石墨、石油焦、NFJ高温黏结剂、腰果壳油摩擦粉的质量分数分别为1%、4%、3%、6%。     

聚合物填充聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损性能

采用机械共混-冷压成型-烧结的工艺制备了PEEK、PPS填充PTFE基粘弹．摩擦型阻尼材料，用环-块式磨损试验机研究了在干摩擦条件下的摩擦磨损性能；用扫描电子显微镜观察磨损表面形貌和内部组织结构。结果表明：混合填充PEEK和PPS时，2种填充物的比例对材料的摩擦因数影响不大，当二者含量相近时，摩擦因数最大；填充物对磨损性能的影响与对摩擦因数的相同；随着PEEK含量的增加和PPS含量的减少，材料的磨损方式由疲劳剥落磨损为主转变为犁削、粘着磨损；PTFE含量的增加，使得复合材料的摩擦因数减小，而磨损有所增大。综合考虑认为，PTFE与适当比例的PEEK／PPS混合填充，具有合适的摩擦因数和较好的耐磨性，能够满足特殊工况下阻尼材料的需要。     

多纤维增强汽车制动器摩擦材料的摩擦磨损特性研究

制备一种多纤维增强汽车制动器摩擦材料。为了解多纤维增强摩擦材料各组分在制动摩擦过程中所起的作用,采用XD-MS定速式摩擦试验机测定所制备的摩擦材料的摩擦磨损性能,通过扫描电镜观测在不同温度下磨损后的表面形貌。结果表明:摩擦材料的摩擦因数比较稳定且在高温时摩擦因数没有显著下降,磨损率也在规定范围内;摩擦材料在低温下主要是磨粒磨损,高温下树脂分解产生热磨损,同时伴随着磨粒磨损和疲劳磨损。     

新型低树脂基摩擦材料的优化设计及性能研究

为获得制动性能良好、低噪声的摩擦材料配方,采用低树脂设计摩擦材料,并通过正交试验法,对摩擦材料配方进行优化设计。利用定速试验机和压缩试验机等测量摩擦材料的摩擦磨损性能和机械性能,研究配方中各组分对摩擦磨损性能的影响,并利用扫描电镜观察摩擦材料磨损后的表面形貌,以研究其磨损机制。结果表明,鳞片石墨对摩擦因数影响最大,焦炭对磨损率影响最大;树脂含量的变化能改变摩擦材料的磨损机制,树脂含量增加使摩擦材料的磨损机制由疲劳磨损和磨粒磨损转变为单一的磨粒磨损,过量的树脂使得磨损形式转变为黏着磨损和磨粒磨损。树脂含量较高会在摩擦表面形成致密碳化层,摩擦界面形成气垫膜,导致热衰退,而低树脂摩擦材料气孔率较高,摩擦表面光洁,摩擦因数平稳。     

软碳填充PTFE复合材料摩擦磨损性能研究

以不同含量的软碳为填料制备了PTFE基复合材料,测量了其机械性能,在M-2000型摩擦磨损试验机上研究其摩擦磨损行为,并探讨了其磨损机制.结果表明:软碳能提高PTFE复合材料的硬度,软碳/PTFE复合材料的耐磨性能优于纯PTFE,当软碳质量分数为7%时其耐磨性能最好.复合材料的摩擦因数随着软碳含量的增加而增加.摩擦表面的SEM观察发现:纯PTFE的摩擦表面分布着较明显的犁削和黏着磨损的痕迹,复合材料的摩擦表面均出现犁削,随着软碳含量的增加,犁削现象减轻,这表明以软碳作为填料可有效地抑制PTFE的磨损.     

石墨填充聚四氟乙烯基复合材料的摩擦学性能

为了研制PTFE基粘弹-摩擦型阻尼材料,采用机械共混-冷压成型-烧结的工艺制备了石墨、聚苯硫醚、聚醚醚酮混合填充PTFE基复合材料,利用环-块式磨损试验机,在干摩擦条件下考察了复合材料的摩擦学性能,并用扫描电镜观察了磨损表面形貌,研究了复合材料的磨损机制。结果表明:PTFE含量不同的复合材料,随石墨填充量的增大,摩擦因数和磨损率的变化趋势不同,磨损主要由犁削、粘着和疲劳剥落中的一种或几种引起;适当配比的PTFE基复合材料具有较好的摩擦阻尼性能,能够满足粘弹-摩擦阻尼材料的要求。     

低含量磷片石墨填充改性PTFE复合材料的摩擦磨损性能

为了改善聚四氟乙烯高磨耗的缺点,通过冷压烧结成型工艺制备4种低含量鳞片石墨填充改性聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,探究其在较高载荷(0.8 MPa)及不同转速下的摩擦磨损情况。采用三维视频显微镜观察样品的表面磨痕深度,借助扫描电镜观察摩擦表面形貌并分析磨损机制。结果表明:在较高载荷下石墨填充PTFE复合材料的摩擦因数和体积磨损率都较纯PTFE有一定程度的降低;且当石墨填充质量分数为5%时,复合材料的摩擦因数和体积磨损率降到最低,在载荷为0.8 MPa、转速为80 r/min时较纯PTFE分别降低了19.7%和84.25%;在较高载荷下,随着石墨含量的增大,复合材料的磨损机制逐渐由犁耕磨损向黏着磨损转变,且当石墨质量分数为10%时,出现轻微的疲劳磨损。     

PEEK与不同材料配副时的干摩擦磨损性能研究

为选择与聚醚醚酮（PEEK）匹配良好的配副材料以适应干摩擦苛刻工况，利用销盘式摩擦试验机，对PEEK与Si3N4陶瓷、2507不锈钢、6061铝合金配副的干摩擦磨损性能进行研究。结果表明：3种摩擦副的摩擦因数和磨损率均随滑动速度的增大而增大；当PEEK与陶瓷材料配副时摩擦因数最大，PEEK表面犁削效应显著，磨损机制以磨粒磨损和黏着磨损为主；当PEEK与2507不锈钢和6061铝合金配副时，犁削效应有所削弱，摩擦界面发生物质转移并形成黏附层，摩擦表面较为光滑，摩擦因数较低。研究表明，在干摩擦条件下，PEEK与6061铝合金配副在低转速下表现出更好的摩擦磨损性能，PEEK与2057不锈钢配副在高转速下的摩擦学性能更加出色     

纳米颗粒增强铜基摩擦材料的摩擦学性能

基于粉末冶金法分别制备了纳米氮化铝和纳米石墨增强铜基摩擦材料,研究了纳米颗粒对铜基摩擦材料的摩擦磨损和耐热性能的影响规律.采用扫描电子显微镜(SEM)分析了材料的微观结构和磨损形貌,并利用惯性摩擦磨损试验机考核其摩擦学性能.实验结果表明:与未添加纳米颗粒的摩擦材料相比,添加纳米氮化铝和纳米石墨的摩擦材料的摩擦因数高而稳定,且随接合次数增加无明显衰退现象;耐磨性能分别提高了25％和11％;耐热性能分别提高了18％和25％.未添加纳米颗粒的摩擦材料的磨损机制主要为犁沟式磨料磨损,纳米氮化铝和纳米石墨能减少摩擦材料的磨料磨损,从而增强了摩擦材料的耐磨性.实验结果显示,纳米氮化铝和纳米石墨可显著提高铜基摩擦材料的摩擦学性能.     

碳材料填充PTFE复合材料摩擦磨损性能

利用 MM-200 型磨损试验机考察了石墨、碳纤维、硬碳和软碳填充 PTFE 复合材料的摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜观察分析磨损表面形貌及磨损机制.结果表明,碳材料可以不同程度地提高 PTFE 的耐磨性,它们对PT-FE 耐磨性的提高程度各不相同,其中以硬碳填充 PTFE 复合材料的磨损质量损失最小,石墨填充 PTFE 复合材料的磨损质量损失较大;不同填充材料对 PTFE 摩擦因数的影响各不相同,其中石墨填充 PTFE 的摩擦因数较小.石墨、软碳填允复合材料磨损机制以粘着磨损为主,硬碳、碳纤维复合材料,则表现为粘着磨损和磨粒磨损.     

微晶玻璃/H300铸铁、45~#钢低速摩擦学性能试验研究

采用MM-1000型摩擦磨损试验机,在不同转速条件下,对微晶玻璃/H300特种铸铁、45#钢的摩擦磨损特性进行试验研究,并对材料的磨损机制进行了探讨.结果表明,微晶玻璃/H300铸铁的平均摩擦因数比较稳定,微晶玻璃/45#钢的平均摩擦因数变化比较大.微晶玻璃及对磨件的磨损量均不大.微晶玻璃/H300铸铁的接触表面温升略低于微晶玻璃/45#钢的温升.微晶玻璃的磨损失效主要为轻微塑性变形、微观犁削、接触疲劳点蚀剥落和表面化学元素的转移.     

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。     

Al2O3增强粉末冶金铜基摩擦材料摩擦磨损性能研究

为提高铜基粉末冶金摩擦材料的耐磨性及制动效果,使用粉末冶金法（PM）制备氧化铝增强铜基摩擦材料,采用布氏硬度计、扫描电子显微镜（SEM）、能量色散光谱仪（EDS）等测试手段以及摩擦磨损实验,研究氧化铝的掺杂对摩擦材料微观组织和摩擦行为的影响。结果表明：在制备的铜基摩擦材料中,氧化铝硬质颗粒在铜基体中分布均匀,由于硬质相的存在所形成位错钉扎效应对复合材料的硬度有大幅的提升,而对材料的密度有一定的消极作用。摩擦实验结果显示,氧化铝可以提高材料的摩擦因数并增强其耐磨性;且随着载荷的增大Al2O3-Cu复合材料的摩擦因数较高且稳定性较好,磨损率有明显的降低,表明氧化铝的掺杂对铜基材料有显著的增强效果。通过光学显微镜以及EDS分析得出,Cu基材料的主要磨损机制为氧化磨损和黏着磨损,而Al2O3-Cu材料的磨损机制为氧化磨损和磨粒磨损组成的混合磨损。     

高速制动工况下Cu基粉末冶金闸片材料的摩擦磨损性能

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。