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Fe-Al金属间化合物基摩擦材料制备与摩擦磨损机制研究

马洪涛  
【摘要】:随着汽车工业的发展,特别是汽车向高速化和重载化发展的趋势,对摩擦材料提出了越来越高的要求。多年来,国内外对摩擦材料进行了广泛的研究,主要形成了有机合成摩擦材料、粉末冶金摩擦材料和碳/碳复合摩擦材料为主的体系。本文针对已有体系中的材料在使用中的某些缺陷,查阅、分析了大量国内外相关文献,考虑到Fe_3Al金属间化合物密度低,制造成本低,有良好的导热性能,特别是受Fe—Al金属间化合物特有的多键态结构带来的耐高温、抗氧化和耐腐蚀性能的启发,在国内首次选用Fe_3Al作为基体材料研制开发了Fe_3Al基复合摩擦材料,并获得初步成功。论文涉及材料学、热力学、摩擦学等诸多方面,研究内容富有创新性。 本文针对以下几个方面进行了研究:一、用球磨机械合金化工艺制备了Fe_3Al粉体材料,并对Fe_3Al的形成过程和机理进行了研究。也对粉体的制备工艺和随后的热处理过程的必要性,进行了研究,并借用XRD、TEM、SEM、DSC等现代化的测试手段,对Fe_3Al形成过程的组织结构演变及Fe_3Al粉体的形貌进行了表征和测试。二、在系统分析欲制备的摩擦材料结构和性能的基础上,优化选择了合适的摩擦阻元和润滑组元作为摩擦性能调节剂。分析计算了组元间的相容性,根据物理和化学相容原理,初步设计了新型摩擦材料配方,对它们进行混料。随后对其烧结工艺进行了优化,对其烧结原理进行了探讨。三、对制备的材料的性能和结构进行了研究,分析了烧结材料的相组成和界面结合方式。四、对制备的Fe_3Al摩擦材料进行了力学性能测试,着重测试其不同工况条件和不同组元含量下材料的摩擦性能和磨损机理。五、对制备的Fe_3Al基复合摩擦材料和传统的铁基摩擦材料进行摩擦性能对比试验,分析它们不同的磨损机制。并测试它们的抗氧化和耐腐蚀性能,研究了Fe_3Al基复合材料的抗氧化原理。六。对研制的Fe_3Al基复合材料进行了模拟制动试验,考察了其制动性能和摩擦磨损性能。 针对以上研究过程,得出如下的主要研究结论: 一、通过球磨机械合金化工艺,能够使Al、Fe元素粉末在球磨过程中使Al原子逐渐溶于Fe中形成无序α—Fe(Al)过饱和固溶体,通过随后在750℃


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