摩擦组元硫化处理对粉末冶金刹车片性能影响的试验研究

作     者：韩翡 

作者单位：中国地质大学(北京) 

学位级别：硕士

导师姓名：李国民;孙建华

授予年度：2016年

学科分类：081801[工学-矿产普查与勘探] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

主      题：粉末冶金 摩擦组元 硫化处理 界面结构 

摘      要：本工作基于当前深部钻探技术的快速发展,对于钻机高性能刹车材料的急迫需求,开展了对高性能制动摩擦材料的研发制备。我们将淘汰石棉摩擦材料取而代之采用粉末冶金摩擦材料作为新的摩擦材料。这种方法借鉴了国内外高速列车和飞机刹车片粉末冶金摩擦材料的研制配方和工艺,并从钻探实际工况出发,研制可以在高速、重载条件下,依旧具有良好的摩擦磨损性能的制动材料。本文采用氧化铝弥散强化铜粉作为粉末冶金摩擦材料的基体材料,添加的纯铁粉及高熔点金属合金来强化基体。选用四种特征摩擦组元,并通过硫化预处理,制作了A、B、C、D、E五种配方,热压烧结成试块,之后进行物理力学性能和摩擦磨损性能测试,分析摩擦组元与基体组元界面的咬合机理,观察机械结合、溶解和扩散结合及所发生化学反应形成的熔合物在边界的分布情况,解释造成不同摩擦性能的原因,从而优化改进原有的配方。试验研究表明:1.研究表明,孔隙度的降低减小了摩擦系数。2.晶相表明,经过硫化处理的摩擦组元可以和金属基体比较良好的粘结,摩擦组元表面生成的硫化物是一种有效的固体润滑剂,分布在摩擦组元周边,随时介入摩擦面可以减少与对偶表面的嵌入作用,减少磨损量。3.由不同组分比较,经硫化处理的摩擦组元,在工作中可以起到减震降噪的效果。4.由添加两种摩擦组元组分分析,含氧化铝和碳化钨及中碳铬铁的粉末冶金摩擦材料在摩擦过程中发生剥层磨损,脱落的磨屑促进连续的机械混合层的形成,摩擦因数略微降低的情况下,磨损量大大降低,从1.1g降低到0.5g左右。5.从微观形貌上看出,二硫化钼分解的钼原子固溶在基体中,增强了基体强度,铁-钼也可以调节接触面上的摩擦性能。6.在基体中添加二硫化钼的作用可以减小摩擦片的摩擦系数,提高摩擦的抗粘结性能,而二硫化钼作为喷剂喷涂在摩擦颗粒周围时,作为涂层它可以有效减小摩擦组元对对偶材料的硬划伤,延长对偶件的使用寿命。