發(fā)布時(shí)間：2020-06-20 11:52

【摘要】：為解決300km/h以上高速列車核心部件剎車片目前在我國仍依賴進(jìn)口的現(xiàn)狀,本文通過對摩擦材料的基體、摩擦組元、潤滑組元以及制備工藝的設(shè)計(jì),進(jìn)行了對高速列車制動(dòng)閘片耐磨性、摩擦系數(shù)及穩(wěn)定性、導(dǎo)熱性等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)的系統(tǒng)研究,成功制備出了滿足時(shí)速380km/h高速列車制動(dòng)要求的銅基粉末冶金剎車片,進(jìn)行了1：1臺架試驗(yàn),結(jié)果完全滿足國際鐵路聯(lián)盟(UIC)及中鐵認(rèn)證中心(CRCC)的要求�；w組分中添加不同種類、粒度及含量的Fe粉強(qiáng)化基體時(shí),添加粒度為dso=75μm的霧化鐵粉含量為22wt%左右時(shí)的摩擦材料微觀結(jié)構(gòu)致密,強(qiáng)度高,耐磨性好,但是隨Fe粉含量增加,材料導(dǎo)熱性下降。由于A1203彌散強(qiáng)化銅導(dǎo)熱性好、高溫強(qiáng)度好及耐磨性好,材料中加入適量A1203彌散強(qiáng)化銅粉可提高基體的耐磨性,且當(dāng)A1203彌散強(qiáng)化銅含量小于30wt%時(shí),基體連續(xù)性好,基體與摩擦組元和潤滑組元的結(jié)合界面孔隙少,超過30%時(shí)顆粒之間孔隙明顯增加,含量為10wt%～30wt%時(shí)剪切強(qiáng)度最高為25MPa、導(dǎo)熱系數(shù)最高為48.1W/m·K、摩擦系數(shù)最高為0.256,磨損量最低達(dá)0.009mm/次·面,此時(shí)主要以氧化磨損為主,表面氧化膜較完整。不同摩擦組元對摩擦材料摩擦系數(shù)及穩(wěn)定性有較大影響,傳統(tǒng)的陶瓷摩擦組元A1203與基體金屬潤濕性差,結(jié)合不牢固,容易從基體中脫落,A1203粉表面鍍銅后,A1203顆粒與基體間的結(jié)合緊密,不容易脫落,提高了材料的摩擦系數(shù)及穩(wěn)定性,但顆粒與基體的結(jié)合仍是機(jī)械結(jié)合,高速下仍會(huì)脫落,導(dǎo)致摩擦系數(shù)仍較低。加入不同碳含量的CrFe,發(fā)現(xiàn)其與基體間均存在一定固溶度,結(jié)合緊密,在高速摩擦?xí)r仍結(jié)合牢固不易脫落,摩擦系數(shù)隨轉(zhuǎn)速提高先降低后增加,且與鍍銅A1203粉相比,以高碳CrFe為摩擦組元的材料摩擦系數(shù)提高12%以上,摩擦系數(shù)穩(wěn)定性提高10%以上,最佳含量為6wt%。石墨具有良好的高溫潤滑作用,在摩擦材料中是必不可少的,但是石墨與銅基體潤濕性較差,隨石墨含量增加摩擦材料宏觀疏松程度增加,耐磨性先增加后降低,研究表明石墨含量為11wt%～13wt%時(shí)綜合性能最好,但材料導(dǎo)熱性、力學(xué)性能降低。經(jīng)理論分析與模擬計(jì)算對摩擦材料的導(dǎo)熱性進(jìn)行了研究,結(jié)果表明石墨垂直于摩擦表面取向分布可使材料導(dǎo)熱性明顯提高,表面溫度明顯降低。首次針對高鐵剎車片表面溫升的問題,對石墨取向性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,結(jié)果表明：石墨沿垂直于摩擦面方向取向后,材料基體連續(xù)性提高,摩擦表面上無暴露大片石墨,且表面石墨分布均勻,材料導(dǎo)熱系數(shù)提高了1倍以上,表面最高溫度平均降低了60℃,摩擦系數(shù)降低1%但仍符合要求,摩擦系數(shù)穩(wěn)定性提高了14%以上,線磨損量降低10%以上通過對壓制壓力、燒結(jié)溫度和燒結(jié)壓力的設(shè)計(jì),得出了最優(yōu)制備工藝。根據(jù)成分研究結(jié)果制定的配方,制得的摩擦材料硬度(HRR)為62(進(jìn)口件56),剪切強(qiáng)度為43.2MPa(進(jìn)口件22.4),導(dǎo)熱系數(shù)為122.4W/m·K(進(jìn)口件44.2)。經(jīng)中鐵檢驗(yàn)認(rèn)證(常州)機(jī)車車輛配件檢驗(yàn)站有限公司1：1臺架試驗(yàn)檢測,結(jié)果表明：所制備高鐵剎車片平均磨損量為0.05cm3/MJ小于國外樣品(0.133cm3/MJ);摩擦系數(shù)高且穩(wěn)定,380km/h制動(dòng)時(shí)仍在規(guī)定范圍內(nèi)；表面最高溫度612℃：坡道連續(xù)制動(dòng)摩擦系數(shù)比進(jìn)口件高,且連續(xù)制動(dòng)時(shí)表面溫度比進(jìn)口件低；所有測試數(shù)據(jù)均滿足CRCC大綱要求,結(jié)果表明研制出的剎車片具備CRH380A型車的裝車條件。
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U270.35;TF125.9
【圖文】：

；邐的第二相粒子堅(jiān)硬，位錯(cuò)無法直接切過，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)到粒子附近時(shí)，開始彎曲，逡逑Ｗ繞過的方式通過彌散粒子，圖４．８所示。在這個(gè)過程中位錯(cuò)附近晴變能變逡逑ｉ邐大，增進(jìn)了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力，使滑移抗力增加。因化屈服強(qiáng)度Ｔ可表示為：逡逑ｉ邐２Ｔ逡逑＇邐…。＋邋萬邐：（４－４）逡逑式中Ｔ０——基體的屈服強(qiáng)度；邐自逡逑－４６－邐Ｉ－＇邐１邐

如圖４．１７（ａ）所示，含３０ｗｔ％彌散強(qiáng)化銅的４＃樣品磨損表面氧化膜比滑致密，且圖４．１７化－ｆ）所示元素Ｃｕ、Ｃ、Ｆｅ、０、和Ｃｒ分布比較均勻。含３０ｗｔ％逡逑彌散強(qiáng)化銅和２０ｗｔ％純銅的４＃樣品，不僅基體的強(qiáng)度硬度得到強(qiáng)化，而且還逡逑具有一定的初性，使形成的氧化膜強(qiáng)度和硬度提高，氋溫穩(wěn)定性好，受

本文編號：2722378