纳米碳化硅增强铜基粉末冶金摩擦材料的制备和性能研究

发布时间：2020-06-16 00:48

【摘要】：铜基粉末冶金摩擦材料是最常用的汽车和高速列车刹车片材料之一,具有许多传统有机类摩擦材料不具备的优点,如耐热性好、机械强度高、摩擦磨损性能稳定等。对于在高速、重载、高温等工况下工作的摩擦材料,工作条件的日益恶劣对其强度和摩擦磨损性能稳定性提出了更高的要求。目前,改善铜基粉末冶金摩擦材料的性能的研究主要围绕两个方向进行,一是优化摩擦材料的配方;二是优化摩擦材料的制备工艺。本文首先通过“加压-烧结”法,选择四个不同的烧结温度制备纳米碳化硅增强铜基粉末冶金摩擦材料,通过显微组织观察和物理机械性能分析确定添加纳米碳化硅后铜基粉末冶金摩擦材料的最佳烧结温度。然后,在最佳烧结温度下制备了添加不同含量纳米碳化硅的铜基粉末冶金摩擦材料,研究纳米碳化硅粒子对铜基粉末冶金摩擦材料的显微组织形貌、物理机械性能及摩擦磨损性能的影响。结果表明:1.烧结温度显著影响材料的显微组织形貌、密度和硬度。随烧结温度从810℃提高到850℃,材料表面孔隙数量变少,组元之间界面减少,基体连续性变好,因而材料密度提高、孔隙度减小,硬度显著提高。当烧结温度提高到870℃时,材料表面显微组织变化不大,密度和硬度反而下降。2.在烧结温度为850℃下制备了不同纳米碳化硅添加量的试样,发现随纳米碳化硅粒子添加量的增大,试样密度不断降低,孔隙度不断增大,硬度先增大后减小。纳米碳化硅粒子添加量为1%时,试样硬度最大,当纳米碳化硅添加量达到4%时,试样硬度最低。3.对不同纳米碳化硅添加量的试样进行摩擦磨损性能测试。低速下,载荷较低时,随纳米碳化硅添加量增大,摩擦系数先增大后减小,磨损量随纳米碳化硅添加量的增大缓慢增大,添加1%纳米碳化硅的试样摩擦系数值最高,磨损机制以磨粒磨损为主;载荷较高时,随纳米碳化硅添加量增大,摩擦系数和磨损量均先减小后增大,添加0.5%纳米碳化硅的试样摩擦系数值最低,添加0.5%~1%纳米碳化硅的试样磨损量最低,磨损机制为磨粒磨损和轻微粘着磨损。高速下,不同载荷下试样的摩擦系数和磨损量均随n-SiC添加量增大呈先减小后增大的趋势,添加1%纳米碳化硅的试样摩擦系数最低,添加0.5%~1%纳米碳化硅的试样磨损量最小,载荷较高时,未添加纳米碳化硅试样发生严重磨损,而添加1%纳米碳化硅试样的磨损量低。高速低载下,磨损机制主要为疲劳磨损。高速高载下,试样的磨损机制主要为剥层磨损和疲劳磨损。添加1%纳米碳化硅的铜基粉末冶金摩擦材料在不同转速、载荷下的摩擦系数稳定性最好,高速、高载下的耐磨性能大大提高。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TF125.9

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本文编号：2715258