粉末冶金铜基摩擦材料制备及摩擦学性能研究
Research on Manufacture and Friction Properties of Cu-based Powder Metallurgy Friction Material
摩擦材料是组成摩擦式离合器制动器的关键材料.摩擦离合器和制动器的工作原理是利用摩擦副相对运动,接触表面间所产生的摩擦阻力来调节相对运动速度或停止运动,从而达到传递扭矩和离合的目的.其主要应用于飞机、坦克、火车、船舶以及各种机械的制动、传递扭矩和过载保险等装置上.因此摩擦材料应具有一系列的良好性能,传统的摩擦材料难以满足特定的使用要求,而只有粉末冶金摩擦材料由于其本身的特点,如摩擦系数高、耐磨性高、抗腐蚀性好、导热性好以及使用负载高等,能满足相关零件的使用要求,因而获得广泛的应用.本论文通过粉末冶金方法得到性能优越以及整体匹配良好的铜基摩擦材料.在试验中采用正交试验方法对Fe、Sn、SiO2和石墨四种辅助元素进行成分优化;首先,探明摩擦材料在硬度、体积磨损量和摩擦系数等指标下的最优试样配比,并得出各组元对摩擦材料各指标的影响程度;其次,通过对各指标试验结果的计算和判断,为了全面衡量实验效果,采用综合平衡法对该多指标试验结果进行分析,得出最终的综合优化组合;最后,选取最终的综合优化组合及在硬度指标、体积磨损量指标、摩擦系数指标下的得到最优组合,对这四种最优组合的材料做重复性实验进行比较.实验结果表明,经过对各实验指标的综合平衡分析得出了在特定工艺条件下的最优材料配方为4Sn8Fe10C8SiO2.在晶相显微镜下观察烧结体的组织形貌,发现Sn在烧结体中能充分扩散,石墨均匀的穿插在铜的基体之中,提高了烧结体的强度,XRD比照压坯烧结前后的成分变化,发现烧结体中产生CuSn3等新相,这些新相得产生,能进一步提高摩擦材料的强度及摩擦磨损性能;同时,球盘磨损试验表明各试样在常温试验条件下,磨擦系数均比较稳定,扫描电镜下观察磨痕形貌,各组试样均体现了轻微磨损的特性.在工艺方面,论文研究了多次压制对于压坯密度的影响,发现提高压制次数,而不进一步提高压制压力,在一定程度上能提高压坯的硬度,但对压坯的密度影响不大,同时发现只要严格控制好压制工艺,对于含碳量较高的混合粉末,由于粉末的粘结性较差,采用多次压制能提高压坯强度而不至于产生压制废品浪费原料.
- 作者：
- 牛顿
- 学位授予单位：
- 安徽工程大学
- 专业名称：
- 材料科学与工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2010年
- 导师姓名：
- 张光胜
- 中图分类号：
- TF125.9
- 关键词：
- 粉末冶金；摩擦材料；成分配比；压制工艺；硬度；摩擦系数；体积磨损量；正交试验
- P/M；friction material；material component；press technique；hardness；friction coefficient；orthogonal test