【摘要】：銅基粉末冶金摩擦材料是由銅基體、強(qiáng)化組元、潤滑組元和摩擦組元經(jīng)粉末冶金工藝制備而成,由于制造工藝簡單,同時既具有金屬的良好導(dǎo)熱性、耐高溫性又具有陶瓷的耐磨性,已經(jīng)成為制動摩擦材料領(lǐng)域研究的主要方向。而目前國內(nèi)生產(chǎn)的銅基粉末冶金制動摩擦材料在使用性能上仍與國外存在一定差距,因此,為了探究現(xiàn)有國產(chǎn)銅基粉末冶金制動摩擦材料在成分、組織和性能上與國外存在的差別,本文主要針對兩種國外生產(chǎn)的銅基粉末冶金制動摩擦片,及一種國內(nèi)銅基粉末冶金制動摩擦片進(jìn)行成分、顯微組織、顯微硬度以及不同載荷和滑動速度下耐磨性的對比分析,綜合各自特點(diǎn)和優(yōu)勢,進(jìn)行成分優(yōu)化設(shè)計(jì)和材料制備,并分析了高溫耐磨性,主要研究結(jié)果如下:(1)三種國內(nèi)、外銅基摩擦片的主要成分均為基體銅-錫合金、鐵、石墨和陶瓷(ZrSiO_4),但在含量上存在明顯區(qū)別,國外銅基摩擦片2和國產(chǎn)銅基摩擦片主要以銅基體為主,國外銅基摩擦片1的基體含量最少,鐵、石墨和陶瓷含量最多。國外銅基摩擦片2的孔隙率以及銅基體顯微硬度最高,國外銅基摩擦片1次之,國產(chǎn)銅基摩擦片組織較為致密,但銅基體顯微硬度最低。在20~80 N載荷范圍內(nèi),40~80 N中高載荷時,國外銅基摩擦片1更適合;在30~210 mm/min的滑動速度內(nèi),國產(chǎn)銅基摩擦片更適于210 mm/min高滑動速度。(2)優(yōu)化的銅基摩擦材料成分體系:67%銅基體、13%鐵、3%鋅、5%石墨和12%陶瓷相。采用粉末冶金方法制備銅基摩擦材料,燒結(jié)工藝規(guī)范為:820℃燒結(jié),20 MPa燒結(jié)壓力,保溫1 h,燒結(jié)試樣孔隙率低,在不同載荷下的耐磨性較好。對不同銅-錫配比的燒結(jié)銅基摩擦材料進(jìn)行耐磨性分析,發(fā)現(xiàn)Sn/(Cu+Sn)為9%的銅基摩擦材料在不同載荷下具有良好的耐磨性。(3)在25℃、250℃、350℃和450℃試驗(yàn)條件下,對自制銅基摩擦材料試樣進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn),并與國外銅基摩擦片1進(jìn)行對比分析。結(jié)果表明,隨試驗(yàn)溫度升高試樣表面顏色逐漸加深,氧化產(chǎn)物不斷變化。銅基體在高溫下的主要氧化產(chǎn)物為Cu_2O,而非CuO;金屬鐵的氧化產(chǎn)物隨溫度升高而發(fā)生改變,在同一溫度下不同試樣的鐵氧化產(chǎn)物也存在差別,總體上都是由Fe_2O_3向Fe_3O_4轉(zhuǎn)變;成分優(yōu)化后的自制銅基摩擦材料試樣在250~450℃高溫狀態(tài)下的耐氧化能力較好。通過對高溫磨損表面的光學(xué)顯微形貌和三維形貌分析發(fā)現(xiàn),自制試樣的主要磨損機(jī)制為磨粒磨損和氧化磨損,粘著磨損相對國外試樣1較輕,在高溫下具有較低的磨損率,展示出了良好的高溫耐磨性能。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TF125.9

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本文編號：2659566