铜基粉末冶金刹车材料支撑背板表面镀层对防渗碳性能的影响
发布时间：2021-03-27 13:01
采用3种具有不同表面镀层的支撑背板（45#钢）制备铜基粉末冶金刹车材料,对比研究表面镀层对支撑背板防渗碳、抗热疲劳以及支撑背板与摩擦材料结合性能的影响。结果表明:表面镀Ni层不能防止加压烧结时石墨垫板向支撑背板渗碳,而表面镀Cu或镀Cu+Ni均可有效防止支撑背板渗碳。在热疲劳条件下,表面镀Ni的支撑背板由于渗碳而导致强度和硬度提高,与铜基摩擦材料的结合强度较好,但容易出现翘曲和开裂;表面镀Cu和镀Cu+Ni的支撑背板均不易翘曲变形和开裂,其中镀Cu支撑背板与摩擦材料的结合强度较差,表面镀Cu+Ni的支撑背板与摩擦材料间的结合强度较高。
【文章来源】：粉末冶金材料科学与工程. 2020,25(06)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图1 支撑背板镀层的截面形貌
图2所示为加压烧结后的镀Ni支撑背板截面金相组织。由图2可知，支撑背板的外表面(与石墨垫板贴合的表面)出现明显的网状渗碳体(Fe C3)，且从支撑背板表面至内部呈现3层不同的组织，最外层A区域为过共析组织：珠光体+网状Fe C3，见图2(b)；中间B区域为共析组织：层片状珠光体(P)，见图2(c)；内层C区域为亚共析组织：铁素体+珠光体(F+P)，见图2(d)。因为渗碳体中的碳含量最高，说明石墨垫板中的碳从镀Ni支撑背板表面逐渐向内部扩散，碳含量由外向内逐渐降低。图3所示为镀Cu和镀Cu+Ni支撑背板在加压烧结后的截面金相组织。由图3可知，具有这2种镀层的支撑背板组织都较均匀，为亚共析组织：铁素体+珠光体(F+P)。这表明镀Cu和镀Cu+Ni支撑背板均未发生渗碳现象，这与支撑背板表面碳含量分析结果一致。
图5所示为铜基粉末冶金刹车材料室温弯曲试验后的表面形貌(数码相机照片)。由图5可见，具有不同表面镀层的支撑背板，在室温弯曲破坏后背板表面均紧密黏结着一层完整连续的摩擦材料层，说明3种不同镀层的支撑背板与摩擦材料的结合强度均较好。同时还发现，刹车材料的弯曲破坏是发生在摩擦材料中，而非摩擦材料与支撑背板的结合面，说明支撑背板与镀层间的结合强度及镀层与摩擦材料的结合强度均大于摩擦材料本身的强度。表2所列为文献[13-14]中的刹车材料各结构层的力学性能。从表2可知，铜基摩擦材料的抗拉强度(10～30 MPa)比镀Ni层的抗拉强度(270～300 MPa)和镀Cu层的抗拉强度(180～200 MPa)低，铜基摩擦材料的抗弯强度(100～140 MPa)比镀Ni层抗弯强度(600～700 MPa)和镀Cu层抗弯强度(400～450 MPa)也小很多。因此，刹车材料的室温弯曲破坏不是发生在镀层与背板之间以及背板与摩擦材料之间的结合处，而是在铜基摩擦材料中产生和扩展。图4 支撑背板的显微硬度分布
【参考文献】：
期刊论文
[1]铜基粉末冶金摩擦材料特征摩擦组元与基体的界面形成及磨损机理[J]. 周海滨,姚萍屏,肖叶龙,张忠义,贡太敏,赵林,邓敏文,钟爱文,王奇. 中国有色金属学报. 2016(02)
[2]压制压力对铜基粉末冶金刹车材料组织和性能的影响[J]. 姚萍屏,盛洪超,熊翔,黄伯云. 粉末冶金材料科学与工程. 2006(04)
[3]Fe含量对Cu基金属陶瓷摩擦材料摩擦磨损性能的影响[J]. 钟志刚,邓海金,李明,李东生. 材料工程. 2002(08)
[4]铜基金属陶瓷摩擦材料与钢背的结合强度研究[J]. 钟志刚,邓海金,李明,李东生. 粉末冶金技术. 2002(03)
[5]SiO2和SiC对Cu-Fe基烧结摩擦材料性能的影响[J]. 刘伯威,樊毅,张金生,高游,吴芳. 中国有色金属学报. 2001(S1)
[6]粉末冶金航空刹车材料的应用现状与发展[J]. 姚萍屏,熊翔,黄伯云. 粉末冶金工业. 2000(06)
[7]粉末冶金摩擦材料及对偶材料支承钢背镀层的研究[J]. 袁国洲,刘华一. 湖南冶金. 1999(01)
[8]烧结金属摩擦材料[J]. 杨永连. 机械工程材料. 1995(06)
[9]粉末冶金航空刹车材料过渡层功能的研究[J]. 袁国洲. 湖南冶金. 1993(05)
本文编号：3103554
【文章来源】：粉末冶金材料科学与工程. 2020,25(06)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图1 支撑背板镀层的截面形貌
图2所示为加压烧结后的镀Ni支撑背板截面金相组织。由图2可知，支撑背板的外表面(与石墨垫板贴合的表面)出现明显的网状渗碳体(Fe C3)，且从支撑背板表面至内部呈现3层不同的组织，最外层A区域为过共析组织：珠光体+网状Fe C3，见图2(b)；中间B区域为共析组织：层片状珠光体(P)，见图2(c)；内层C区域为亚共析组织：铁素体+珠光体(F+P)，见图2(d)。因为渗碳体中的碳含量最高，说明石墨垫板中的碳从镀Ni支撑背板表面逐渐向内部扩散，碳含量由外向内逐渐降低。图3所示为镀Cu和镀Cu+Ni支撑背板在加压烧结后的截面金相组织。由图3可知，具有这2种镀层的支撑背板组织都较均匀，为亚共析组织：铁素体+珠光体(F+P)。这表明镀Cu和镀Cu+Ni支撑背板均未发生渗碳现象，这与支撑背板表面碳含量分析结果一致。
图5所示为铜基粉末冶金刹车材料室温弯曲试验后的表面形貌(数码相机照片)。由图5可见，具有不同表面镀层的支撑背板，在室温弯曲破坏后背板表面均紧密黏结着一层完整连续的摩擦材料层，说明3种不同镀层的支撑背板与摩擦材料的结合强度均较好。同时还发现，刹车材料的弯曲破坏是发生在摩擦材料中，而非摩擦材料与支撑背板的结合面，说明支撑背板与镀层间的结合强度及镀层与摩擦材料的结合强度均大于摩擦材料本身的强度。表2所列为文献[13-14]中的刹车材料各结构层的力学性能。从表2可知，铜基摩擦材料的抗拉强度(10～30 MPa)比镀Ni层的抗拉强度(270～300 MPa)和镀Cu层的抗拉强度(180～200 MPa)低，铜基摩擦材料的抗弯强度(100～140 MPa)比镀Ni层抗弯强度(600～700 MPa)和镀Cu层抗弯强度(400～450 MPa)也小很多。因此，刹车材料的室温弯曲破坏不是发生在镀层与背板之间以及背板与摩擦材料之间的结合处，而是在铜基摩擦材料中产生和扩展。图4 支撑背板的显微硬度分布
【参考文献】：
期刊论文
[1]铜基粉末冶金摩擦材料特征摩擦组元与基体的界面形成及磨损机理[J]. 周海滨,姚萍屏,肖叶龙,张忠义,贡太敏,赵林,邓敏文,钟爱文,王奇. 中国有色金属学报. 2016(02)
[2]压制压力对铜基粉末冶金刹车材料组织和性能的影响[J]. 姚萍屏,盛洪超,熊翔,黄伯云. 粉末冶金材料科学与工程. 2006(04)
[3]Fe含量对Cu基金属陶瓷摩擦材料摩擦磨损性能的影响[J]. 钟志刚,邓海金,李明,李东生. 材料工程. 2002(08)
[4]铜基金属陶瓷摩擦材料与钢背的结合强度研究[J]. 钟志刚,邓海金,李明,李东生. 粉末冶金技术. 2002(03)
[5]SiO2和SiC对Cu-Fe基烧结摩擦材料性能的影响[J]. 刘伯威,樊毅,张金生,高游,吴芳. 中国有色金属学报. 2001(S1)
[6]粉末冶金航空刹车材料的应用现状与发展[J]. 姚萍屏,熊翔,黄伯云. 粉末冶金工业. 2000(06)
[7]粉末冶金摩擦材料及对偶材料支承钢背镀层的研究[J]. 袁国洲,刘华一. 湖南冶金. 1999(01)
[8]烧结金属摩擦材料[J]. 杨永连. 机械工程材料. 1995(06)
[9]粉末冶金航空刹车材料过渡层功能的研究[J]. 袁国洲. 湖南冶金. 1993(05)
本文编号：3103554
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