烧结温度对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响

为了探究烧结温度对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响,通过四种温度(825、850、875、900 ℃)热压烧结,成功制备了铜基粉末冶金摩擦材料。研究了材料的微观组织、密度、硬度、抗压强度、摩擦性能,由此得到材料的较佳烧结温度。结果表明,在四种烧结温度下,材 料中的各元素能均匀地分布在Cu基体中。随着烧结温度的升高,密度、硬度、抗压强度和摩擦因数都先增大后减小,而孔隙率和磨损量先减小后增大。Cr能改善Cu与C之间的湿润性,提高金属基体与非金属组元之间的结合强度,从而使材料的密度增大;Ni、Mn能向Cu中扩散,形成固溶体,阻碍位错运动,提高材料的硬度。铜基粉末冶金摩擦材料较佳烧结温度为850 ℃,此时的密度为6.17 g/cm³,孔隙率为8.62%,维氏硬度为81.2,抗压强度为172.8 MPa,摩擦因数为0.37,磨损量为0.074 g。     

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。     

铁粉类型对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响

采用粉末冶金工艺分别制备含还原铁粉、泡沫纤维铁粉和铁合金粉的铜基摩擦材料,研究了铁粉种类对摩擦材料摩擦磨损性能的影响.当摩擦转速从3000 r·min-1提升至6200 r·min-1,用还原铁粉制备的样品,其摩擦因数随速度的升高出现严重衰退;含泡沫纤维铁粉的样品具有稳定的摩擦因数,试验范围内其波动值不超过0.024,但是磨损严重;采用铁镍合金粉制备的样品可有效减缓高速阶段摩擦因数的衰退,高速下摩擦因数波动低于0.027.以铁铬合金粉制备的样品,其磨耗随摩擦速度的增加几乎不发生变化,抗磨损能力最佳.     

湿式铜基摩擦副局部接触对摩擦因数的影响

考虑金属的热衰退特性及温度、压力和摩滑速度对混合润滑油膜的影响,建立了湿式铜基摩擦副局部接触摩擦因数计算模型,研究了摩滑过程中湿式铜基摩擦副局部接触状态下摩擦因数的变化规律,并通过销-盘摩擦因数测量实验对摩擦因数计算模型进行了验证.研究结果表明:摩擦元件屈曲变形导致摩擦元件间摩擦状态发生变化,在局部接触条件下,接触区摩擦状态随温度升高可分为油膜主导阶段、微凸峰主导阶段、摩擦因数上升阶段和热衰退阶段4个阶段.其中,油膜主导阶段会随摩滑速度的减小而消失.干摩擦状态下,摩滑速度对摩擦因数影响较小.在混合润滑状态下,摩擦因数随摩滑速度增加而下降,且温度越小摩擦因数衰减越显著.局部接触区平均面压较小时,压力对摩擦因数影响较小,当压力超过100 MPa时,接触面压力开始对混合润滑中的油膜主导阶段产生影响,此时摩擦因数随压力升高而增大.      

铁基粉末冶金制动摩擦材料耐磨性能的显微分析

利用摩擦磨损试验机对Al2O3短纤维增强的铁基粉末冶金制动摩擦材料进行了对比试验,讨论了不同孔隙度铁基粉末冶金材料的磨损性能,提出了采用摩擦试验后试样的磨损质量密度表示材料持久耐磨性能的观点.用扫描电镜及能谱仪等手段对摩擦表面进行微观分析,阐述了铁基粉末冶金制动摩擦材料的磨损机理,为制动摩擦材料的成分和微观组织结构设计提供了依据.     

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。     

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．     

锻态粉末冶金铁基合金的显微组织和力学性能

采用金相观察、能谱分析、X线衍射和洛氏硬度测定等研究锻态粉末冶金铁基合金显微组织和力学性能演变的规律。研究结果表明:锻造态铁基合金已经开始发生再结晶,但再结晶晶核较少,再结晶不完全,晶界处有第二相析出,析出相成分主要为Ti,Y和O;经1300~1450℃热处理后发生了再结晶,在1300℃再结晶完全,晶粒细小,第二相弥散分布于晶粒内部,样品最高洛氏硬度达54.8;随着热处理温度的提高,晶粒长大明显,强化相颗粒长大,导致洛氏硬度下降;经700℃退火后,铁基合金材料晶粒尺寸变化不明显,X线衍射峰向右发生偏移,Cr的固溶度降低,洛氏硬度下降明显。     

粉末冶金复合材料水润滑条件下的摩擦学性能

针对水液压元件摩擦副润滑困难、使用寿命短等方面的不足,制备了一种以316L不锈钢粉末冶金材料为基体、含有纳米金刚石颗粒悬浮液填充孔隙的复合材料,在水润滑条件下对复合材料和碳纤维增强聚醚醚酮(CFRPEEK)进行了端面摩擦磨损试验,并将其与316L不锈钢材料、316L粉末冶金材料、316L粉末冶金材料+润滑油进行了对比,研究了复合材料的摩擦学性能.结果发现:在500 r/min转速、400 N外载荷下,复合材料和CFRPEEK配对的平均摩擦因数为0.027,CFRPEEK的磨损率为0.128×10~(-16)m~3/(N·m),均小于其余三种配对方式,表明复合材料具有较好的摩擦学性能.复合材料表面产生了抛光效应,主要磨损机理为犁削效应;配对的CFRPEEK磨损机理为犁削机理,纳米金刚石颗粒的加入有效抑制了塑性变形的发生.     

羟基磷灰石/氟金云母复合的生物玻璃陶瓷的力学性能

通过粉末冶金方法制备羟基磷灰石玻璃/氟金云母生物医用玻璃陶瓷材料.利用力学性能检测、显微观察和相成分分析等手段,研究烧结温度以及玻璃相含量对材料抗弯强度、断裂韧性和硬度等力学性能的影响.结果表明:随着烧结温度的升高,材料的致密度不断提高,力学性能也得到改善,对于含80%氟金云母的玻璃陶瓷而言,抗弯强度从1000℃的55.1 MPa,提高到1100℃的120.1 MPa.随着玻璃陶瓷中氟金云母的增加,材料的抗弯强度、弹性模量、断裂韧性都有所提高.当氟金云母的含量达到80%时,得到的玻璃陶瓷复合材料的力学性能最佳.组分对HA/FG生物医用玻璃陶瓷力学性能的影响主要归因于其对材料致密度、相组成和结晶度的作用.     

湿式C/C制动材料的摩擦特性及其数值模拟

利用多元耦合场CVI工艺将炭毡增密至1.58 g/cm3,再进行树脂浸渍/炭化增密至1.85 g/cm3制备C/C复合材料。测试由其制成的摩擦实验环的湿式摩擦磨损性能,并利用软件建立的有限元模型对2 500 r/min及1.5 MPa时摩擦实验环的温度场分布进行模拟。结果表明:该湿式摩擦材料的摩擦因数在0.07~0.13间波动,当初始转速恒定时,摩擦因数随刹车压力的增大而减小;当刹车压力恒定时,摩擦因数先增大后减小。建立了C/C复合材料湿式制动过程模型,通过模拟获得了制动盘的各个部位温度场在本模拟研究中呈岛形分布,最高温度出现在0.875 s,这为制动材料的设计提供了参考。     

Influence of ZnO nanoparticles on the microstructure of a CoCrFeMoNi matrix via powder metallurgy

In the last decade, extensive research has been carried out on the microstructural behavior of high-entropy alloys (HEA), for which the in-situ formation of nanoparticles has been reported. However, studies of the incorporation of nanoparticles in HEA have been rarely reported. In this work, the addition of zinc oxide nanoparticles (ZnO NP) as reinforcement in a CoCrFeMoNi high-entropy alloy matrix, as well as the morphological, structural, and microstructural evolution of composites synthesized via powder metallurgy, were studied. Scanning electron microscopy and X-ray diffraction analysis were performed in order to study the microstructural and phase characterization of the composites. After sintering, it was found that the ZnO NP addition (0.5wt%, 1wt% and 2wt%) had a significant influence on the microstructure and hardness of the CoCrFeMoNi high-entropy alloy. Stronger bonding among metal particles was promoted with the additions of ZnO NP. A reduction in porosity as a function of ZnO NP content was also observed. The microhardness results showed that the composite reached its highest reinforcement in bulk samples with 1wt% ZnO NP (HV 870), which represented a 20% improvement over the unreinforced HEA matrix.     

Wear and mechanical properties of carburized AISI 8620 steel produced by powder metallurgy

The effect of carburization on the tensile strength and wear resistance of AISI 8620 steel produced via powder metallurgy was investigated. Alloys 1 and 2(with 0.2 wt% C and 0.25 wt% C, respectively) were first pressed at 700 MPa and then sintered at 1300, 1400, or1500°C for 1 h. The ideal sintering temperature of 1400°C was determined. Afterward, Alloys 1 and 2 sintered at 1400°C were carburized at 925°C for 4 h. The microstructure characterization of alloys was performed via optical microscopy and scanning electron microscopy. The mechanical and wear behavior of carburized and noncarburized alloys were investigated via hardness, tensile, and wear tests. After carburization, the ultimate tensile strength of Alloys 1 and 2 increased to 134.4% and 138.1%, respectively. However, the elongation rate of Alloys 1 and 2 decreased to 62.6% and 64.7%, respectively. The wear depth values of Alloy 2 under noncarburized and carburized conditions and a load of30 N were 231.2 and 100.1 μm, respectively. Oxidative wear changed to abrasive wear when the load transitioned from 15 to 30 N.     

粉末冶金制备的AISI 8620钢渗碳后的磨损和力学性能

The effect of carburization on the tensile strength and wear resistance of AISI 8620 steel produced via powder metallurgy was investigated. Alloys 1 and 2 (with 0.2wt% C and 0.25wt% C, respectively) were first pressed at 700 MPa and then sintered at 1300, 1400, or 1500°C for 1 h. The ideal sintering temperature of 1400°C was determined. Afterward, Alloys 1 and 2 sintered at 1400°C were carburized at 925°C for 4 h. The microstructure characterization of alloys was performed via optical microscopy and scanning electron microscopy. The mechanical and wear behavior of carburized and noncarburized alloys were investigated via hardness, tensile, and wear tests. After carburization, the ultimate tensile strength of Alloys 1 and 2 increased to 134.4% and 138.1%, respectively. However, the elongation rate of Alloys 1 and 2 decreased to 62.6% and 64.7%, respectively. The wear depth values of Alloy 2 under noncarburized and carburized conditions and a load of 30 N were 231.2 and 100.1 μm, respectively. Oxidative wear changed to abrasive wear when the load transitioned from 15 to 30 N.     

摩擦条件对钢质摩擦材料第三体及磨损的影响

摩擦条件对摩擦材料表面第三体的连续性产生重要影响,进而影响材料的摩擦磨损性能.选用两种轨道车辆用低合金制动盘材料与铜基粉末冶金材料为配对摩擦副,在不同速度、压力条件下进行摩擦试验,观察第三体的形成过程中,表面形貌的变化规律及磨损机理.结果表明:在特定的摩擦条件下,第三体的显微硬度可达800~900HV,远高于基体材料的硬度;连续、致密的第三体,使材料具有最低的磨损率;当摩擦转速和压力过低时,磨粒磨损为主要磨损形式,当摩擦转速和压力过高时,黏着磨损将成为主导;在第三体的形成破坏过程中,摩擦速度、压力过低或过高均可能使第三体的破坏速度大于形成速度,使材料的磨损率增大.     

粉末高温合金FGH97疲劳裂纹扩展行为

测定不同晶粒尺寸、γ'相以及不同Hf含量的粉末高温合金FGH97在650℃高温条件下的疲劳裂纹扩展速率,并将其与FGH95和FGH96两代粉末合金的疲劳裂纹扩展速率进行对比. 用定量分析的方法对FGH97合金在疲劳断裂各个阶段的行为特征进行分析. 较大晶粒尺寸的FGH97合金具有较低的裂纹扩展速率,合理的二次和三次γ'相匹配析出,可以获得较高的疲劳寿命;Hf元素的添加使合金的整体疲劳寿命增大;FGH97合金与FGH95和FGH96相比,具有较高的疲劳裂纹萌生抗力,更低的高温疲劳裂纹扩展速率.