基体成份对铜基摩擦材料性能的影响

研究了添加铝粉或锡粉以及用６－６－３青铜粉全部或部分代替铜粉所制得的粉末冶金铜基摩擦材料，分析了基体成份对材料硬度、摩擦因数和磨损量的影响．研究结果表明：与纯铜基材料相比，铝含量为３．５％（质量分数）或含少量６－６－３青铜粉的摩擦材料，在低转整、小比压时，摩擦因数不降低，而磨损量减小，硬度得到提高；含锡摩擦材料的摩擦因数和磨损量都急剧降低，但硬度增加．     

石墨烯微片对放电等离子烧结制备铜基摩擦材料性能的影响

采用放电等离子烧结技术(spark plasma sintering,SPS)制备铜基粉末冶金摩擦材料,研究石墨烯微片含量对铜基粉末冶金摩擦材料物理性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明：当石墨烯微片质量分数低于4%时,材料的密度、孔隙率和抗剪切强度随石墨烯微片含量的增加而升高;当石墨烯微片质量分数超过4%后,材料的密度、孔隙率及抗剪切强度随石墨烯微片含量的增加而略微减小;石墨烯微片质量分数为4%时,铜基粉末冶金摩擦材料具有最优的摩擦性能,此时其布氏硬度为82,剪切强度为98.73 MPa。     

钨含量对铜基摩擦材料性能的影响

为了探究钨含量对制动用铜基摩擦材料性能的影响,采用热压烧结工艺制备了不同钨含量的铜基摩擦材料,对其物理性能、力学性能和摩擦磨损性能进行了测试。研究表明,铜基摩擦材料的密度随着钨含量的增加而增大,而剪切强度和硬度先增大后减小。钨提高了材料磨损表面微凸体接触的结点强度,从而提高了材料的摩擦因数。适量的钨可以有效地减少磨损表面剥离,有助于在磨损表面形成连续完整的摩擦膜,从而稳定摩擦因数,减小磨损质量。当钨含量过高时,在高温摩擦过程中会产生严重的犁沟或微裂纹,导致摩擦因数剧烈波动和磨损质量增大。钨的质量分数为3%时,铜基摩擦材料在不同温度和压力下具有较为稳定的摩擦因数和较小的磨损质量。     

中重型车辆离合器摩擦副材料的高温摩擦磨损性能

为了探讨离合器摩擦副材料在高温下的摩擦磨损机制,采用30CrSiMoVM钢作为与铜基粉末冶金摩擦片配对使用的对偶钢片,在MMU-10G高温端面摩擦磨损试验机上,研究30CrSiMoVM钢和摩擦片组成的摩擦副在室温到600℃之间的摩擦磨损性能。研究结果表明:随着温度升高,材料的强度逐渐降低,摩擦界面氧化膜不断形成与脱落,使摩擦副摩擦因数和磨损量总体趋势逐渐增大。在温度为300~500℃时,摩擦副摩擦因数和磨损量均平稳增大,表明摩擦副材料在此温度段摩擦磨损性能较稳定,磨损机制表现为磨粒磨损、氧化磨损和疲劳磨损;在600℃时,摩擦副材料表层软化,摩擦片摩擦因数和磨损量急剧增大,对偶钢片因表层黏着磨损严重,相对磨损量较小,磨损机制表现为黏着磨损、氧化磨损和疲劳磨损。     

铜基航空刹车材料的烧结温度与烧结压力

采用粉末冶金的方法制备一种新型铜基粉末冶金航空刹车材料,研究烧结压力和烧结温度对材料显微组织和致密化的影响以及由此引起的材料摩擦磨损性能和行为的改变。结果表明:当烧结压力由0.5 MPa增加到1.5 MPa时,材料的孔隙度显著减少,材料的摩擦因数明显减小,磨损性能得到显著改善;当烧结压力由1.5 MPa提高到2.5 MPa时,材料的孔隙度进一步降低,但降幅较小,材料磨损性能稍有提高;当烧结压力达到2.5 MPa以后,继续提高烧结压力对材料的致密化程度以及摩擦磨损性能影响不大;当烧结温度由900℃升高到930℃时,材料密度显著增加,材料的磨损性能得到显著改善;当烧结温度由930℃增加至1 000℃时,材料致密化程度进一步增加,但材料的磨损性能变化不大。     

铜基粉末冶金摩擦材料的湿式摩擦性能

采用粉末冶金方法制备铜基湿式摩擦材料,利用金相技术分析材料表面的微观结构,并用MM-1000摩擦试验机研究制动条件对动摩擦因数影响的变化规律。研究结果表明：添加短切炭纤维增强的材料能有效提高材料的能量许用负荷和摩擦因数;摩擦副的制动速度为1500r／min和2500r／min时,摩擦因数随制动压力的增加而减小;摩擦副的制动速度为3500r／min时,摩擦因数随制动压力的增大呈现先降低而后增大的趋势;当制动压力为1．0MPa和1．5MPa时,摩擦因数随制动速度的提高而缓慢减小;当制动压力为2．0MPa和2．5MPa时,摩擦因数随制动速度的增加呈现先减小而后急剧增大的趋势。     

Al_2O_3和SiO_2质量分数配比对铜基粉末冶金制动材料摩擦磨损性能的影响

为了提高制动闸片的使用性能,采用粉末冶金技术制备Al_2O_3和SiO_2质量分数配比分别为2∶6、4∶4、6∶2和8∶0的铜基摩擦材料,测定其密度和硬度。用MM1000-Ⅱ型摩擦磨损试验机测试其摩擦磨损性能;用扫描电镜观察其表面的摩擦形貌,并分析其摩擦磨损机制。分析结果表明:随着Al_2O_3质量分数的增加,制动材料的孔隙率减小,布氏硬度增加。当制动初速度较低(2303 r/min)时,随着Al_2O_3质量分数的增加,制动材料的摩擦因数减小,耐磨性能逐渐提高;当制动初速度较高(5 757 r/min)时,随着Al_2O_3质量分数的增加,制动材料的摩擦因数减小,耐磨性能先升高后降低。     

Al_2O_3和SiO_2质量分数配比对铜基粉末冶金制动材料摩擦磨损性能的影响

为了提高制动闸片的使用性能,采用粉末冶金技术制备Al_2O_3和SiO_2质量分数配比分别为2∶6、4∶4、6∶2和8∶0的铜基摩擦材料,测定其密度和硬度。用MM1000-Ⅱ型摩擦磨损试验机测试其摩擦磨损性能;用扫描电镜观察其表面的摩擦形貌,并分析其摩擦磨损机制。分析结果表明:随着Al_2O_3质量分数的增加,制动材料的孔隙率减小,布氏硬度增加。当制动初速度较低(2303 r/min)时,随着Al_2O_3质量分数的增加,制动材料的摩擦因数减小,耐磨性能逐渐提高;当制动初速度较高(5 757 r/min)时,随着Al_2O_3质量分数的增加,制动材料的摩擦因数减小,耐磨性能先升高后降低。     

铜-石墨复合材料性能与石墨形状和粒径的相关性研究

以电解铜粉、鳞片状石墨粉及不同粒径的近球形石墨粉为原料,通过真空热压烧结工艺制备得到铜-石墨复合材料,并研究石墨形状、粒径对其显微组织、密度、致密度、电导率、硬度及抗压强度等性能的影响;在销盘式摩擦磨损试验机上考察其摩擦磨损性能,通过分析样品磨损表面的形貌,研究石墨形状和粒径对复合材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：相比鳞片状石墨粉,采用相同粒径的近球形石墨粉有利于提高复合材料的致密度,获得更优异的力学性能,其抗压强度可以提高近65 MPa;随着近球形石墨粒径从19 μm减小到4 μm,复合材料的致密度、电导率、硬度、抗压强度和摩擦因数均逐渐降低,同时磨损量逐渐增大,其中,复合材料的电导率从28.6 %IACS降低至20.6 %IACS,抗压强度也降低约30 MPa。     

制动条件对Cu基闸片材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金工艺制得Cu基摩擦材料。利用MM1000-Ⅱ型摩擦磨损试验机对材料进行性能测试,用扫描电镜观察磨痕并分析磨损机理。分析结果表明:一定制动压力条件下,随着制动速度的增加,摩擦因数和磨损率均呈现先增大后减小的趋势。制动速度为250~300 km/h时,材料的制动性能最好。在不同的制动速度条件下,材料摩擦因数的稳定因数均保持在较大值,材料表面状态较为稳定。一定制动速度条件下,随着制动压力的增加,摩擦因数先增大后减小,磨损率逐步增大并趋于稳定;0.4 MPa时摩擦因数达到最大值0.35,此时材料的制动性能最好。     

烧结温度对BN/Ni(Cr)自润滑材料组织与性能的影响

以Ni-20％Cr(质量分数)合金粉末作为基体材料,添加体积分数为31.4％的六方BN(h-BN)作为固体润滑剂,采用粉末冶金法制备BN/Ni(Cr)自润滑复合材料.研究不同烧结温度对该复合材料硬度、弯曲强度和孔隙率以及显微组织的影响.研究结果表明:BN/Ni(Cr)自润滑材料的硬度和抗弯强度与Ni-Cr颗粒烧结颈的形成、长大以及孔隙率的变化有关;当烧结温度不超过1 180℃时,随着温度的升高,BN/Ni(Cr)复合材料的孔隙率下降,硬度和弯曲强度均呈上升趋势.     

Influence of nano-Al<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>3</Subscript>-reinforced oxide-dispersion-strengthened Cu on the mechanical and tribological properties of Cu-based composites

The mechanical and tribological properties of Cu-based powder metallurgy (P/M) friction composites containing 10wt%–50wt% oxide-dispersion-strengthened (ODS) Cu reinforced with nano-Al₂O₃ were investigated. Additionally, the friction and wear behaviors as well as the wear mechanism of the Cu-based composites were characterized by scanning electron microscopy (SEM) in conjunction with energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) elemental mapping. The results indicated that the Cu-based friction composite containing 30wt% ODS Cu exhibited the highest hardness and shear strength. The average and instantaneous friction coefficient curves of this sample, when operated in a high-speed train at a speed of 300 km/h, were similar to those of a commercial disc brake pad produced by Knorr-Bremse AG (Germany). Additionally, the lowest linear wear loss of the obtained samples was (0.008 ± 0.001) mm per time per face, which is much lower than that of the Knorr-Bremse pad ((0.01 ± 0.001) mm). The excellent performance of the developed pad is a consequence of the formation of a dense oxide composite layer and its close combination with the pad body.     

不同制备工艺对WC/Cu功能梯度材料性能的影响

遵循常规粉末冶金法,采用埋粉烧结和真空热压烧结两种工艺制备出三层WC/Cu功能梯度材料。研究结果表明:真空热压烧结工艺明显改善了Cu基体与WC颗粒之间的结合状况且材料的密度也得到了提高。还研究了WC体积分数对单层WC/Cu复合材料性能的影响,采用以上两种烧结工艺分别制备出两种不同WC体积分数的单WC/Cu复合材料试样,研究结果表明:在相同WC体积分数下,真空热压烧结明显提高了烧结体的电导率和硬度;另外,在同种烧结工艺情况下,烧结体的硬度随着WC体积分数的增加而增加,而材料的电导率随WC体积分数的增加而减小。     

Production of 316L stainless steel implant materials by powder metallurgy and investigation of their wear properties

In this study,the mechanical and wear properties of AISI 316L stainless steel implant materials,produced by powder metallurgy(P/M),were investigated.AISI 316L stainless steel powder was cold-pressed with 800 MPa of pressure and then sintered at 1200,1250 and 1300°C for 30 min as three sample groups.The microstructure,and mechanical and wear properties of the resulting steels were investigated.Light optical and scanning electron microscopiese were used to characterize the microstructure of the steels.Room temperature mechanical properties of the steels were determined by hardness measurements and impact tests.Wear was determined using the pin-on-disc wear test,and the results were evaluated according to weight loss.The results indicate that the sintering temperature,time and atmosphere are important parameters that affect the porous ratio of materials produced by P/M.Sintering at high temperature can eliminate small pores and make the residual pores spherical.The wear tests showed that the wear of the AISI 316L stainless steel implants changed depending on the sintering temperature and load.Spherical pores in the samples increase the wear resistance.Moreover,decreasing the porosity ratio of these materials improves all of their mechanical properties.     

粉末冶金Al-10%Ti复合材料的力学和耐磨性能

文章采用“冷压烧结+热挤压”的粉末冶金法制备出Al—10％Ti复合材料,研究了Al—10％Ti复合材料的孔隙率、抗拉强度、伸长率、硬度和耐磨行为。结果表明:与Al相比,Al-10％Ti复合材料的孔隙率较高,抗拉强度和伸长率较低,硬度和耐磨性较高;Al-10％Ti复合材料的磨损体积损失分别是Al的1/22.3及Qsn6.5-0.4的1/14.8,其磨损表面呈Al基体+Ti颗粒+孔隙的耐磨组织。     

石英质捣打料的烧结性能研究

以大容量中频炉用石英质捣打料为对象,研究在不同烧结温度、添加不同含量促烧剂条件下烧结捣打料的性能。结果表明,石英平均晶粒度为550μm;α-磷石英向α-方石英的相变温度约为1 250℃;随着促烧剂含量的增加,1 100℃烧结试样的线变化率总体呈增大趋势,1 600℃烧结试样的线变化率先增大后减小,试样的显气孔率总体呈降低趋势,捣打料的耐压强度均随促烧剂含量的增加而逐渐增大;促烧剂对捣打料中温烧结强度影响明显,其高温烧结则主要依赖于石英粉体。     

原位合成CNTs/Cu-Al2O3复合材料的性能研究

对Al的质量分数分别为0.20%,0.35%,0.60%的Cu-Al合金粉末进行内氧化,得到Cu-Al₂O₃粉末。采用化学气相沉积法在Cu-Al₂O₃粉末表面原位生长碳纳米管(carbon nano tubes, CNTs),采用放电等离子烧结工艺成功制备了CNTs/Cu-Al₂O₃复合材料。采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察了CNTs/Cu-Al₂O₃复合粉末、复合材料断口的形貌。采用显微硬度计、微拉伸试验机、摩擦磨损试验机分别对纯Cu及复合材料的维氏硬度、抗拉强度、摩擦因数进行测试。采用电化学工作站测试复合材料在3.5%NaCl (质量分数)水溶液中的耐腐蚀性能。结果表明,随着Al的质量分数的增加,粉末表面合成的CNTs的数量也增多。Al的质量分数为0.35%时,CNTs/Cu-Al₂O₃复合材料的综合性能最佳,与纯Cu相比,复合材料的抗拉强度和腐蚀电势分别提高了86.4%和43.2%,分别为315 MPa和-0.268 V,摩擦因数降低了53.3%,仅为0.28。     

SiC颗粒对烧结铁基复合材料性能的影响

文章论述了采用粉末冶金方法制备了 Si C颗粒增强铁基复合材料 ,通过实验观察分析了 Si C颗粒对材料致密度、硬度、强度及耐磨性的影响。结果表明随 Si C含量的增加 ,致密度与硬度稍微降低 ,强度与冲击韧性降低较多 ,但抗磨损性能有所提高 ,尤其镀镍 Si C能显著提高材料的抗磨损性能