铬对铜基粉末冶金材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金工艺制备铜铬基粉末冶金摩擦材料,在制动压力0.5～0.76 MPa、制动速度1000～3000 r/min范围内,探讨干、湿2种状态下铬对材料摩擦磨损性能的影响。结果表明,随铬含量增加,材料的摩擦因数和磨损量降低,且随制动压力增加,摩擦因数降低;在低摩擦速度时,湿摩擦因数低于干摩擦,高速时则相反。铬降低了材料的摩擦因数和磨损量的原因在于铬增加了材料的硬度而起到了降低摩擦面的损伤程度和表面粗糙度的作用。在较低的摩擦速度条件下,由于水分的润滑作用充分,导致摩擦因数降低,在高速摩擦条件下,水分冷却作用明显,导致表面微凸体间的啮合强度增加而使摩擦因数高于干摩擦。     

稀土La含量对铜基粉末冶金摩擦材料摩擦磨损性能的影响*

采用粉末冶金方法制备含稀土La的铜基摩擦材料,研究稀土元素La的添加量对材料的摩擦磨损性能的影响规律。结果表明,随着La含量增加,材料的硬度增加,抗压强度先增大后减小,同时材料的摩擦因数减小,磨损量先减小后增大。添加La质量分数为1.5%的Cu基摩擦材料的力学性能和摩擦性能最好。稀土元素La对铜基摩擦材料改性作用表现为细化晶粒,改善材料的微观组织结构,增强磨损表面氧化膜的稳定性,产生固溶强化和弥散强化,提高了材料的力学性能和摩擦学性能。     

铝对铜基粉末冶金材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金工艺制备了含铝和石墨的铜基粉末冶金摩擦材料,利用定速摩擦试验机,分别在干、湿状态下,探讨了各摩擦速度条件下铝对材料摩擦磨损性能的影响规律.结果表明,铝有利于稳定摩擦因数,提高材料的耐磨性,原因在于铝提高了材料的硬度,从而降低摩擦面微凸体的变形程度.在干摩擦状态下,低速条件下的摩擦因数随铝含量增加而减小,高速条件下的摩擦因数变化不明显;湿摩擦状态,水膜的润滑作用降低了摩擦因数,铝含量增加,有利于提高低速摩擦条件的摩擦因数.高速摩擦条件下,由于离心作用和水分的加热蒸发,水膜的润滑作用降低,摩擦因数波动不显著.     

不同晶型SiC_p对铜基粉末冶金摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用加压烧结法制备含有不同晶型SiCp的铜基粉末冶金摩擦材料,研究不同晶型SiCp对铜基粉末冶金摩擦材料摩擦磨损性能的影响。结果表明:不同晶型SiCp对铜基粉末冶金摩擦材料的摩擦磨损性能的影响不同。摩擦材料的摩擦因数随着β-SiCp加入量的增加而升高,当β-SiCp的质量分数超过6%时,在摩擦过程中材料和对偶发生严重磨损;α-SiCp含量对铜基粉末冶金摩擦材料的摩擦磨损性能影响不显著;当SiC颗粒的质量分数为2%~6%时,β-SiCp相比α-SiCp更适合作为摩擦组元用于铜基粉末冶金摩擦材料中。     

SiO2表面金属包覆处理对铜基粉末冶金材料制动摩擦磨损性能的影响

为改善摩擦组元SiO2颗粒与铜基体间界面结合性能,通过表面金属包覆处理的方式制备铜包覆SiO2。分别以铜包覆SiO2和普通SiO2颗粒作为摩擦组元之一,利用SPS烧结技术制备2种铜基粉末冶金摩擦材料。分析2种摩擦材料的微观组织、力学及物理性能,在MM1000-Ⅱ型惯性制动试验台上测试2种摩擦材料的制动摩擦磨损性能,并对2种摩擦材料的摩擦表面及其三维形貌特征、磨屑特征和摩擦表面物相进行微观分析,研究SiO2表面金属包覆处理对制动条件下铜基粉末冶金材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：经铜包覆处理的SiO2与Cu基体间的界面结合性能明显改善,提高了材料的硬度、致密度及导热系数,特别是导热系数得到了显著提升;随着制动初速度的升高,2种摩擦材料的平均摩擦因数均呈现先上升后下降的趋势;在相同的制动条件下,与含普通SiO2材料相比,除了制动压力为0.8 MPa、制动初速度为100 km/h外,在其他各制动条件下含铜包覆SiO2材料具有较高的平均摩擦因数和较低的磨损率,且其摩擦表面更为平整;提高制动初速度均能够促进2种摩擦材料表面形成以氧化膜为主的摩擦膜,且含铜包覆SiO2材料的摩擦膜更均匀,因而保护作用更好,即磨损率低。     

锡对粉末冶金铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金的方法制备铜基摩擦材料,利用GF150D型定速摩擦试验机,研究摩擦速度为200~3 000 r/min、制动压力为0.38~0.63 MPa条件下,锡的质量分数在0~14%范围内材料的摩擦学行为。结果表明,材料中添加锡可明显提高材料的摩擦因数,其中锡质量分数为12%左右时材料的摩擦因数达到最高值,这是因为低锡含量时材料的强度不高使摩擦因数偏低,而锡含量过高时润滑作用增强,导致材料的摩擦因数降低;锡的质量分数在8%~12%范围对降低高速摩擦条件下的磨损率作用明显,这缘于合理的锡含量提高了材料的强度使材料的耐磨性提高;在低摩擦速度下,摩擦因数随着制动压力的增加而增加,而在高摩擦速度下,摩擦因数随压力增加而降低;在高速高压摩擦中,由于摩擦温度高以及第三体数量和基体软化程度与流动性的增加,导致摩擦因数降低。     

铜基粉末冶金摩擦材料高温摩擦疲劳性能测试

在高温摩擦疲劳试验机上对铜基粉末冶金材料进行了性能测试。发现：(1)在100℃～350℃区间,随温度的升高,摩擦因数在降低;(2)在500℃时,摩擦因数最高,且发生了粘着磨损;(3)在450N,300℃时,磨痕表面出现了球状的石墨颗粒层,这起到了极好的润滑作用,使得300℃时,磨损较低。     

烧结工艺对铜基粉末冶金摩擦材料的影响

采用粉末冶金的方法烧结铜基摩擦材料,研究烧结温度、烧结压力、保温时间和成型压力对摩擦材料性能的影响。结果表明：随着烧结温度的升高,材料的密度、强度和硬度都降低,孔隙度增大;随着烧结压力的增大,硬度先增大后减小,压力达到20 MPa 时,硬度最大;随着保温时间的延长,抗压强度增大;随着成型压力的增大,抗压强度先增大后较小,成型压力为42 MPa 时,抗压强度最大。当材料的物理力学性能处于最佳范围时,材料的摩擦因数才达到最大,物理力学性能过高或过低都不利于摩擦因数的提高;对偶磨损量主要取决于摩擦材料的摩擦因数,随着摩擦因数的增大而增大。     

铝含量对铜基石墨粉末冶金材料性能的影响

采用冷压-烧结-复压的方法在900℃下制备不同铝含量的铜基石墨复合材料,研究在干、湿2种摩擦条件下铝含量对复合材料摩擦学性能与磨损机制的影响。结果表明:铝含量增加,有利于提高复合材料的硬度和抗弯强度,但复合材料相对密度呈现先增后降的趋势;在干、湿摩擦条件下,较高的铝含量均使得复合材料耐磨性能得到极大提高,这是因为高铝含量的复合材料具有更高的强度,能有效抵抗微凸体犁削,并且能支撑保护更多石墨,避免金属基体与对偶件直接接触;在铜基石墨复合材料中添加铝后材料的强度增大,使剥落磨损和磨粒磨损减弱,氧化磨损逐渐加强,且湿摩擦时因水的作用使氧化磨损更加剧烈。     

表面粗糙度对铜基粉末冶金/铬青铜摩擦副载流摩擦磨损性能影响的研究

以铜基粉末冶金/铬青铜摩擦副为对象,应用销盘式摩擦磨损模拟试验,研究载流条件下摩擦副的表面粗糙度对摩擦学特性的影响规律.结果表明:表面越粗糙,越易起弧,形成更高的电弧能量,磨损形式主要是磨粒磨损、电弧侵蚀;表面越光滑,燃弧时间越长,电弧能量越高,摩擦因数越低,磨损形式主要是黏着磨损、电弧侵蚀;表面粗糙度有一个最佳值,在这个表面粗糙度下电弧能量最小、质量磨损率也最小.     

铜基粉末冶金/Q235B摩擦副载流摩擦磨损性能

磁浮列车中部分制动闸片在服役时一直处于受流状态,导致材料磨损加剧,影响闸片的服役寿命。为研究中低速磁悬浮列车制动闸片在受流工况下的摩擦磨损性能,以制动闸片使用的铜基粉末冶金材料和刹车盘使用的Q235B材料为摩擦副,研究不同制动速度下铜基粉末冶金/Q235B摩擦副的载流摩擦磨损行为。结果表明：无电流时随着滑动速度的增大,摩擦因数及磨损率整体呈现下降的趋势,载流时随着滑动速度的增大,摩擦因数整体呈现下降的趋势,而磨损率则整体呈现上升的趋势;无电流时磨损后的铜基粉末冶金材料表面覆盖着一层靛色的第三体层,该第三体层低速时主要以颗粒状为主,随着速度的增加逐渐被压实成连续致密状,高速时因黏着磨损加剧使得连续致密状第三体被破环,导致材料的摩擦因数和磨损率呈现反向增长的趋势;载流下磨损后的铜基粉末冶金材料表面出现了以机械磨损为主和以电弧烧蚀为主的2个区域,其中以机械磨损为主的区域依然是由靛色的第三体层组成,而以电弧烧蚀为主的区域表面则覆盖了一层金色熔融状物质,并且随着速度的增大,烧蚀区面积也逐渐增大。     

不同温度下铜基粉末冶金摩擦材料往复滑动磨损规律

研究不同温度下高速列车用铜基粉末冶金摩擦材料磨损特征。在PlintTE77高温疲劳试验机上对该材料进行磨损性能测试 ,工况分别为室温、10 0℃、2 0 0℃、3 0 0℃、3 5 0℃、5 0 0℃ ,法向载荷为 2 0 0N、45 0N等 12种工况 ,振动频率为 4Hz ,滑动幅值为± 5mm。并对摩擦后的磨痕进行Scanelectro mirror (SEM)分析。发现①在 2 0 0N、3 0 0℃时出现碾压的多源弧形裂纹 ,这和冲击时的沿树枝晶裂纹截然不同。②在 45 0N、3 0 0℃时 ,磨痕表面出现球状的石墨颗粒层 ,这起到了极好的润滑作用 ,使得 3 0 0℃时磨损较低。③在 45 0N、3 5 0℃时 ,有沿磨痕方向的长条裂纹出现。④在不同载荷 5 0 0℃时 ,发生粘附现象 ,即摩擦材料粘附到对偶材料上。根据以上分析用最小二乘法粗略拟合了该材料的磨损规律     

铜基粉末冶金摩擦材料高温疲劳磨损规律

研究了高速列车用铜基粉末冶金多孔摩擦材料的高温摩擦磨损性能。在PlintTE77高温疲劳试验机上对该材料进行了高温磨损性能测试 ,工况分别为 :室温 ,10 0℃ ,2 0 0℃ ,3 0 0℃ ,3 5 0℃ ,5 0 0℃ ;法向载荷为 :2 0 0N ,45 0N ,等12种工况 ;振动频率为 :4Hz ;移动幅值为 :± 5mm ;并对摩擦后的磨痕进行了SEM分析 ,发现 :(1)在 2 0 0N ,3 0 0℃时出现了粘压的多源弧形裂纹 ,这和冲击时的沿树枝晶裂纹截然不同 ;(2 )在 45 0N ,3 0 0℃时 ,磨痕表面出现了球状的石墨颗粒层 ,这起到了极好的润滑作用 ,使得 3 0 0℃时磨损较低。 (3 )在 45 0N ,3 5 0℃时 ,有沿磨痕方向的长条裂纹出现 ;(4 )在不同荷载 5 0 0℃时 ,发生了负磨损 ,即摩擦材料粘附到对偶材料上 ,由于新的氧化面的形成摩擦系数是最高的。根据以上分析粗略拟合了该材料的磨损规律     

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。     

石墨种类对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响

采用柔性石墨、造粒石墨和鳞片石墨分别制备粉末冶金烧结摩擦材料,研究不同种类片状石墨对摩擦材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：不同种类石墨制备的摩擦材料的密度和力学强度差异,将影响材料基体在制动过程中的组织形态,使摩擦界面呈现不同的磨损形式,其中柔性石墨摩擦材料的主要磨损机制为氧化磨损,造粒石墨摩擦材料的主要磨损机制为犁削磨损和磨粒磨损,鳞片石墨摩擦材料的主要磨损机制为犁削磨损和黏着磨损;造粒石墨制备的摩擦材料在不同速度下制动和重复单次制动时的摩擦因数波动值较小,摩擦因数稳定性好,且具有适中的磨耗量,综合摩擦磨损性能最佳。     

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。     

铝含量对铜基粉末冶金材料性能的影响

从一系列铜基粉末冶金材料配方中选出几种具有代表性的配方进行实验,研究铝含量对铜基粉末冶金材料密度、抗压强度、摩擦磨损等性能的影响。结果表明:在铜基粉末冶金材料中添加铝元素后,材料的密度、抗压强度和摩擦因数都降低,磨损率明显下降;随着铝含量的增加,材料的磨损率大幅下降,但摩擦因数变化不明显;在铜基粉末冶金中加入铝元素后,在显微组织中有新相生产,使基体组织细化,因而铜基粉末冶金的整体材料性能得到提高。     

合金元素锌/镍对铜基粉末冶金刹车材料的影响

通过对比研究了合金元素锌和镍对铜基粉末冶金刹车材料性能的影响规律。研究结果表明：铜锡合金基体中加入少量Zn能提高材料的摩擦因数,继续增加Zn含量,摩擦因数反而降低。高转速摩擦条件下,Zn能提高材料的耐磨性能;铜锡合金基体中加入少量Ni能提高材料的摩擦因数和耐磨性能。基体中Zn、Ni含量不宜过高,Ni比Zn更有利于提高铜基刹车材料的综合性能。     

含碳量及硫化处理对铁基粉末冶金材料摩擦磨损性能的影响

在HDM-10型端面摩擦磨损试验机上分别进行恒定载荷与变动载荷摩擦磨损试验，考察了含碳量及硫化处理对铁基粉末冶金材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：铁基粉末冶金材料中碳的质量分数选择0．6％～0．8％为宜，其组织为珠光体加少量铁素体。综合摩擦学性能最佳；硫化处理后，材料摩擦学性能获得改善，承载能力明显提高。     

离线率对铜基粉末冶金载流摩擦磨损性能的影响

在自制的销-盘式载流摩擦磨损试验机上,通过正交试验考察试验因素对离线率的影响;利用统计学相关系数理论,对离线率与载流质量和电弧能量进行定量分析;借助扫描电子显微镜对销试样磨损后的表面进行观察。结果表明:电流对离线率的大小没有影响,载荷、速度对离线率有影响,其中速度对离线率有显著影响;载流质量和电弧能量与离线率的大小存在一定相关性,离线率越大,载流质量越差,电弧能量越大;较低离线率下,材料摩擦表面以塑性变形为主;较高离线率下,摩擦表面有大量电弧侵蚀坑和孔洞。