纳米颗粒増强铜基摩擦片的强化机制

研究可知，Ni/n-SiO2可使铜基烧结摩擦片获得高而稳定的摩擦 系数，优异的耐磨性和耐热性能；Ni/n-SiOz颗粒、球磨Cu/n-SiO2复合颗粒可显著 提高铜基喷撒摩擦片的耐磨性能；采用球磨法制备铜与石墨的复合颗粒，可提 高铜基喷撒摩擦片组织中的石墨含量，从而显著提高摩擦片的耐热性能。从 纳米材料与球磨处理对耐磨性能和耐热性能的影响研究其强化机制。

1、耐磨性能
摩擦片中的Ni/n-SiO2、球磨Cu/n-SQ可通过弥散强化、合金强化和纳米颗 粒的''滚珠效应”提高铜基摩擦片的耐磨性能。
釆用JEM200CX型透射电镜进一步观测n-SiQz在铜基体中的分布。透射电镜照片表明，n-SiO2颗 粒分布在铜基体中的颗粒之间以及晶粒内。作为硬质颗粒的n-SiO2对铜基体可起 到弥散强化作用，从而提高摩擦片基体的强度和硬度，提高摩擦片的耐磨性能。

2、合金强化
图4.7为Ni/n-SiCh复合颗粒强化铜基烧结摩擦片(Cu-n-4试样)的EDS分 析。由图4.7 (b)可知，摩擦片中含有Ni元素，Ni元素来自于添加的Ni/n-SiO2 复合颗粒。对4.7 (a)区域进行元素面扫描，结果见图4.8。由图可知，Sn、Zn、 Ni元素与Cu元素分布一致，说明上述元素与铜之间产生了合金化，Cu-Ni合金可 提高铜基体的硬度，从而提高基体耐磨性，是摩擦片耐磨性提高的原因之一。
在摩擦片的铜颗粒表面、石墨以及颗粒缝隙中都分布有一定数量的 n-SiO2.在摩擦过程中，随着材料的磨损以及摩擦力的作用，这些硬质n-SiO2颗粒 可到达两摩擦表面，分布于摩擦副之间(见图4.12)；同时，在磨损过程中，由于 对偶表面的微凸体及硬质颗粒对摩擦片的犁削，使摩擦片内部的n-SiO2到达 摩擦表面(见图4.13犁沟中的n-SiO2).这些类球形n-SiO2因具有高硬度、高熔点， 因此可减少铜基体与钢对偶件之间的直接接触，具有“滚珠效应"，可减小磨损，稳 定摩擦系数，提高摩擦片的摩擦磨损性能。

综上所述,Ni/n-SiO2颗粒、球磨Cu/n.SiO2可通过弥散强化、合金强化和n-SiO2 的“滚珠效应”，多种强化作用相互耦合，共同提高铜基摩擦片的耐磨性。