【摘要】：隨著交通工具的日趨高速化與輕量化,人們對出行安全也更加重視。而制動用摩擦材料是交通工具制動安全的重要保障。常用的粉末冶金摩擦材料中,鐵基摩擦材料與對偶黏著嚴重,制動不穩(wěn)定,且容易損傷對偶;銅基摩擦材料與鐵質(zhì)對偶件摩擦時,雖然摩擦系數(shù)穩(wěn)定,磨損率低,但價格較貴。將兩者結合而成的鐵銅基摩擦材料兼具鐵基耐高溫,基體強度大的優(yōu)點,也具有銅基導熱性能好,摩擦系數(shù)穩(wěn)定的優(yōu)點。在本文中,通過粉末冶金法制備含不同基體成分、摩擦組元、潤滑組元、碳纖維的鐵銅基摩擦材料,并探討了利用注漿-熔滲法制備鐵銅基摩擦材料的可行性,使用金相顯微鏡、X射線衍射儀、掃描電鏡、維氏硬度計、萬能試驗機、沖擊試驗機、摩擦磨損試驗機對摩擦材料的組織形貌、相組成、力學性能、摩擦學性能進行分析,最后討論了鐵銅基摩擦材料中摩擦系數(shù)的影響因素和摩擦層的形成機理,結果表明:1.不同基體組元成分的鐵銅基摩擦材料中,含F(xiàn)e50Cu20的樣品摩擦系數(shù)較小為0.61,但摩擦系數(shù)穩(wěn)定;不同摩擦組元的樣品中,含SiC的摩擦材料摩擦系數(shù)最大為0.73,但最不穩(wěn)定,混合SiC、Al2O3和鋯英砂的樣品,摩擦系數(shù)最穩(wěn)定為0.65;摩擦組元配比為SiC:Al2O3:鋯英砂為4:3:2時具有最穩(wěn)定的摩擦系數(shù),摩擦系數(shù)為0.61。注漿-熔滲法制備的含2%的鐵銅基摩擦材料摩擦系數(shù)穩(wěn)定為0.58。2.添加碳纖維質(zhì)量分數(shù)為2%,摩擦材料具最佳的力學性能和摩擦學性能。其致密度為92.6%,硬度為118.6HV,剪切強度為35.624MPa,沖擊強度為5.7J/cm2。常溫下,摩擦系數(shù)為0.6,磨損失重量也較小為0.0038g。400℃時,摩擦系數(shù)減小為0.56。且出現(xiàn)氧化增重大于磨損失重的現(xiàn)象。摩擦機制在常溫下主要為磨粒磨損,伴隨有少量黏著磨損,在高溫時,主要為氧化磨損。3.討論了影響鐵銅基摩擦材料摩擦系數(shù)的因素及其影響機制,認為摩擦系數(shù)的主要影響因素是材料和溫度,其中碳纖維對摩擦系數(shù)的影響較大,并分析了本文中碳纖維增強鐵銅基摩擦材料的摩擦過程,認為其經(jīng)歷了三個階段,分別為跑合階段、過渡階段、穩(wěn)定階段。
【圖文】：

于 Fe-Cu-Al-Al2O3的混合粉末燒結樣品，有更好的摩擦學性能。這是因為基體具中的平衡，并且由于表面涂覆的 Al2O3與基體和氧氣發(fā)生了復雜的化學反應，金和隨后形成的碎片發(fā)生滑動，形成了良好的潤滑膜。噴撒工藝，其制備粉末冶金摩擦材料是將粉末直接噴撒在芯板上，進行預燒結后燒結粉末進行壓制成型，，最后進行終燒。其與傳統(tǒng)壓燒法相比具有生產(chǎn)周期短，高，原材料利用率可達 95%以上。海坤等[79]采用噴撒工藝制備含銅鐵基粉末冶料,發(fā)現(xiàn)預燒結溫度 1 050℃,保溫時間 2 h,壓制壓力 500 MPa,終燒結溫度 1 030℃間 2 h,所制備的摩擦材料具備較高的硬度和密度，與基板具有較高大的結合強度鐵銅基摩擦材料的組織與性能成分確定后，摩擦材料的性能在很大程度上取決于其顯微組織、相組成及其它各布。圖 1 是鐵銅基摩擦材料中的金相組織，圖 1（a）中是經(jīng)腐蝕后的 Fe-19%C料的金相組織，其中 1，2 為珠光體，3 是 Fe 基體及其合金，4 為 Cu 相，6 是基隙。圖 1（b）中黑色塊狀相為 Cu 顆粒，其形狀各異，分布均勻，顆粒周圍灰色，排列方向紊亂，白色團狀組織為 Fe 的固溶體組織，其上孔隙分布較少，在上一些不規(guī)則的顆粒狀物質(zhì)，是摩擦組元。(a) (b)

5.0~6.8g/cm3≥4.5MPa ≥0.3J/cm2理觸表面相互作用引起的滑動阻力和能量損耗。衡量摩擦材的摩擦學性能。鐵銅基摩擦材料由于成分復雜，其與對偶復雜，因而是由多種摩擦機理結合而成的。從宏觀上來說作用理論。[90]認為摩擦過程中，摩擦面的實際接觸面積較小，因而力達到屈服極限而產(chǎn)生塑性變形，之后只能依靠擴大接觸過程中由于接觸點的金屬處于塑性流動狀態(tài)，因而在接觸著，隨后在摩擦力作用下，黏著點被受剪切滑動，即滑動發(fā)生的過程。在摩擦過程中，摩擦副表面較硬的鋒點在載時，一方面硬峰推擠軟材料，導致犁溝效應；另一方面，，導致黏著效應，因而黏著理論認為摩擦力是由黏著效應
【學位授予單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TF125;U465

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本文編號：2609728