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轻型车用Fe-Cu基摩擦材料的制备及性能研究

任澍忻  
【摘要】:随着交通工具的日趋高速化与轻量化,人们对出行安全也更加重视。而制动用摩擦材料是交通工具制动安全的重要保障。常用的粉末冶金摩擦材料中,铁基摩擦材料与对偶黏着严重,制动不稳定,且容易损伤对偶;铜基摩擦材料与铁质对偶件摩擦时,虽然摩擦系数稳定,磨损率低,但价格较贵。将两者结合而成的铁铜基摩擦材料兼具铁基耐高温,基体强度大的优点,也具有铜基导热性能好,摩擦系数稳定的优点。在本文中,通过粉末冶金法制备含不同基体成分、摩擦组元、润滑组元、碳纤维的铁铜基摩擦材料,并探讨了利用注浆-熔渗法制备铁铜基摩擦材料的可行性,使用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、维氏硬度计、万能试验机、冲击试验机、摩擦磨损试验机对摩擦材料的组织形貌、相组成、力学性能、摩擦学性能进行分析,最后讨论了铁铜基摩擦材料中摩擦系数的影响因素和摩擦层的形成机理,结果表明:1.不同基体组元成分的铁铜基摩擦材料中,含Fe50Cu20的样品摩擦系数较小为0.61,但摩擦系数稳定;不同摩擦组元的样品中,含SiC的摩擦材料摩擦系数最大为0.73,但最不稳定,混合SiC、Al2O3和锆英砂的样品,摩擦系数最稳定为0.65;摩擦组元配比为SiC:Al2O3:锆英砂为4:3:2时具有最稳定的摩擦系数,摩擦系数为0.61。注浆-熔渗法制备的含2%的铁铜基摩擦材料摩擦系数稳定为0.58。2.添加碳纤维质量分数为2%,摩擦材料具最佳的力学性能和摩擦学性能。其致密度为92.6%,硬度为118.6HV,剪切强度为35.624MPa,冲击强度为5.7J/cm2。常温下,摩擦系数为0.6,磨损失重量也较小为0.0038g。400℃时,摩擦系数减小为0.56。且出现氧化增重大于磨损失重的现象。摩擦机制在常温下主要为磨粒磨损,伴随有少量黏着磨损,在高温时,主要为氧化磨损。3.讨论了影响铁铜基摩擦材料摩擦系数的因素及其影响机制,认为摩擦系数的主要影响因素是材料和温度,其中碳纤维对摩擦系数的影响较大,并分析了本文中碳纤维增强铁铜基摩擦材料的摩擦过程,认为其经历了三个阶段,分别为跑合阶段、过渡阶段、稳定阶段。


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