Al对铜基粉末冶金材料摩擦磨损性能的影响

论文摘要

铜基粉末冶金材料由于摩擦系数高,耐磨性好而适用于制造高速列车制动闸片。该材料由多种成分构成,材料性能可以通过添加不同的组元来调节。本论文采用粉末冶金工艺制备了铜,铝,铁,石墨和SiO2五组元的铜-铝基摩擦材料,在摩擦试验机上分别进行定速实验和模拟惯性实验,分析在不同的摩擦压力,摩擦顺序,摩擦速度,及干湿条件下,不同铝含量摩擦材料摩擦磨损性能的变化。结果表明：定速摩擦条件下,铝含量较小时,干湿条件的摩擦系数和磨损率在低速时随摩擦速度的变化波动程度较大,随着铝含量增加,达到12%时,摩擦性能逐渐变得稳定,这是由于铝含量的增加提高材料的硬度,降低摩擦过程中的变形程度。超过该含量时,摩擦系数和磨损率变化不大,这主要是由于铝在铜中的固溶度有限；摩擦压力改变,铝含量较低时,高速时的摩擦系数较低,磨损率很高。铝含量较高时,摩擦系数随着压力的增加明显降低且波动较大,磨损率较高。当铝的含量为12%时,摩擦系数和磨损率对压力的变化不敏感,在摩擦速度大于1500r/min时,压力较高时摩擦系数略有增加,磨损率明显降低；摩擦顺序不同时,铝含量12%的材料在4种摩擦顺序的摩擦系数保持稳定,大于或等于该含量时,低速到高速且中间停留的摩擦系数比不停留的摩擦系数低,高速到低速的摩擦系数比低速到高速时高,这与每次摩擦前的表面状态有关。低速到高速的磨损量总体大于从高速到低速摩擦时。在不同摩擦条件下对铝含量不同的材料进行惯性摩擦,铝含量较低时在摩擦开始或结束时出现摩擦系数的降低或波动,铝含量较高时在惯性摩擦过程中的摩擦系数较低,含铝12%的摩擦材料的摩擦系数保持平稳；对比定速和惯性两种摩擦方式,在压力,干湿等摩擦条件不同时,铝含量12%的材料摩擦性能相对优异,而铝含量较低的材料在高速时摩擦系数较低,铝含量较高的材料在整个摩擦过程中摩擦系数较低且波动较大,性能不佳。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 国内外高速列车发展现状
• 1.2 粉末冶金摩擦材料及其工艺
• 1.2.1 粉末冶金摩擦材料概述
• 1.2.2 粉末冶金摩擦材料的组成
• 1.2.3 粉末冶金工艺
• 1.3 摩擦与磨损机理
• 1.3.1 摩擦的分类
• 1.3.2 摩擦机理概述
• 1.3.3 磨损理论概述
• 1.4 摩擦条件对摩擦磨损性能影响的研究
• 1.4.1 摩擦温度
• 1.4.2 摩擦压力
• 1.4.3 摩擦环境
• 1.5 摩擦材料的技术要求
• 1.5.1 足够高的摩擦系数和摩擦稳定性
• 1.5.2 摩擦热稳定性高
• 1.5.3 良好的抗粘结性
• 1.5.4 高耐磨性能
• 1.5.5 具有足够的力学强度
• 1.5.6 其他性能
• 1.6 本论文研究的目的,内容及方法
• 1.6.1 研究目的
• 1.6.2 研究内容
• 1.6.3 研究方法
• 本章小结
• 第二章 实验材料和方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验材料的制备
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 实验设备和仪器
• 2.3.2 实验方案设计
• 本章小结
• 第三章 铜-铝基材料的硬度与密度
• 3.1 铝含量对密度和硬度的影响
• 3.2 铝含量对孔隙度的影响
• 3.3 铜-铝基粉末冶金材料的组织特性
• 本章小结
• 第四章 铜-铝基材料在定速下的摩擦磨损性能
• 4.1 铝含量对摩擦磨损性能的影响
• 4.2 干湿条件不同时的摩擦磨损性能
• 4.3 摩擦压力不同时的摩擦磨损性能
• 4.4 摩擦顺序不同时的摩擦磨损性能
• 本章小结
• 第五章 铜-铝基材料在惯性下的摩擦性能
• 5.1 铝含量对摩擦性能的影响
• 5.2 摩擦初速度不同时的摩擦性能
• 5.3 摩擦压力不同时的摩擦性能
• 5.4 干湿条件不同时的摩擦性能
• 本章小结
• 第六章 铜-铝基材料在定速与惯性下摩擦系数的比较
• 6.1 铝含量不同时摩擦系数的比较
• 6.2 摩擦压力不同时摩擦系数的比较
• 6.3 干湿条件不同时摩擦系数的比较
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢