燒結工藝對銅基粉末冶金摩擦材料性能的影響
隨著我國鐵路運輸業(yè)的飛速發(fā)展,列車運行速度一提再提,這就對制動摩擦材料提出了更為苛刻的要求。銅基粉末冶金摩擦材料因其具有高的機械強度、高導熱性和優(yōu)良的摩擦磨損性能而成為高速列車制動閘片的首選材料,如何通過制備工藝和原料體系的改進提高材料的耐溫性能和摩擦穩(wěn)定性一直是人們研究的重點。本文通過采用不同的燒結工藝制備了銅基粉末冶金摩擦材料,研究不同燒結溫度和燒結氣氛對材料顯微組織、物理機械性能和摩擦磨損性能的影響,并探討了材料在不同制動條件下的摩擦磨損行為及機理,結果表明:
(1)銅基粉末冶金摩擦材料中各組元分布均勻,組元間接觸緊密,鱗片狀石墨垂直于壓制方向呈層狀分布,SiO2以黑色大顆粒狀鑲嵌于銅基體內。隨的燒結溫度提高,材料中各組元間的孔隙減少,當達到一定程度后,孔隙不再減少;燒結氣氛對材料的形貌無明顯影響。
(2)燒結工藝對材料的物理-機械性能影響較大。隨燒結溫度的提高,采用N2和N2+H2混合氣制備材料的密度先升后降,抗壓強度較大,且隨之呈上升趨勢;H2氣氛制備材料的密度呈下降趨勢,抗壓強度與其他兩種氣氛下制備的相比顯著降低,且呈下降趨勢。
(3)相同制動壓力下,材料的摩擦系數隨的轉速的提高先升高后降低,磨損量隨著轉速的提高逐漸增加;在較低轉速時,磨損以粘著磨損為主,隨著轉速提高,磨損逐漸表現為氧化磨損和疲勞磨損。N2+H2混合氣氛燒結材料在較低轉速下具有較好的摩擦性能,磨損量很低,且隨燒結溫度提高呈下降趨勢;N2氣氛燒結材料在較高轉速下摩擦性能較好,摩擦穩(wěn)定性好,而且磨損量也較低。
(4)在一定轉速下,隨著制動壓力的提高,材料的摩擦系數呈下降趨勢,摩擦穩(wěn)定性系數先升高后下降,磨損量顯著增加;較低壓力時,磨損主要由粘著機理控制,較高壓力時,磨損主要表現為疲勞磨損和剝層脫落。N2+H2混合氣氛燒結材料在高制動壓力下具有較好的摩擦性能,摩擦穩(wěn)定性最高,磨損量最小,且隨燒結溫度升高先減少后增加,在1000℃時最低。
(1)銅基粉末冶金摩擦材料中各組元分布均勻,組元間接觸緊密,鱗片狀石墨垂直于壓制方向呈層狀分布,SiO2以黑色大顆粒狀鑲嵌于銅基體內。隨的燒結溫度提高,材料中各組元間的孔隙減少,當達到一定程度后,孔隙不再減少;燒結氣氛對材料的形貌無明顯影響。
(2)燒結工藝對材料的物理-機械性能影響較大。隨燒結溫度的提高,采用N2和N2+H2混合氣制備材料的密度先升后降,抗壓強度較大,且隨之呈上升趨勢;H2氣氛制備材料的密度呈下降趨勢,抗壓強度與其他兩種氣氛下制備的相比顯著降低,且呈下降趨勢。
(3)相同制動壓力下,材料的摩擦系數隨的轉速的提高先升高后降低,磨損量隨著轉速的提高逐漸增加;在較低轉速時,磨損以粘著磨損為主,隨著轉速提高,磨損逐漸表現為氧化磨損和疲勞磨損。N2+H2混合氣氛燒結材料在較低轉速下具有較好的摩擦性能,磨損量很低,且隨燒結溫度提高呈下降趨勢;N2氣氛燒結材料在較高轉速下摩擦性能較好,摩擦穩(wěn)定性好,而且磨損量也較低。
(4)在一定轉速下,隨著制動壓力的提高,材料的摩擦系數呈下降趨勢,摩擦穩(wěn)定性系數先升高后下降,磨損量顯著增加;較低壓力時,磨損主要由粘著機理控制,較高壓力時,磨損主要表現為疲勞磨損和剝層脫落。N2+H2混合氣氛燒結材料在高制動壓力下具有較好的摩擦性能,摩擦穩(wěn)定性最高,磨損量最小,且隨燒結溫度升高先減少后增加,在1000℃時最低。
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