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摩擦片纳米颗粒含量理化性能的影响

摩擦片纳米颗粒含量理化性能的影响

作者:
摩擦片
来源:
摩擦片产品网
发布时间:
2022/02/07
【摘要】:
目前,铜基纳米摩擦片采用的纳米颗粒增强体的类型主要包括氧化物、碳 化物、硼化物和氮化物等,其主要性能见表1.6。选择纳米颗粒增强相时应考虑: 硬度、弹性模量、熔点、密度、膨胀系数、热导率、电阻率等。此外,选用的纳米颗粒应具有稳定的咼温性能。

目前,铜基纳米摩擦片采用的纳米颗粒增强体的类型主要包括氧化物、碳 化物、硼化物和氮化物等,其主要性能见表1.6。选择纳米颗粒增强相时应考虑: 硬度、弹性模量、熔点、密度、膨胀系数、热导率、电阻率等。此外,选用的纳米颗粒应具有稳定的咼温性能。
表1.6纳米颗粒增强相的主要性能[80'82]
Table 1.6 Main properties of nanometer particle phase
纳米颗粒    密度/g・cm「3    熔点/°c    弹性模量/GPa    热膨胀系数/K”
A12O3    3.98    2 050    379    2.89x106
SiO2    2.66    1 713    73    <3.94x10®
ZrO2    5.89    2 690    83    4.38x10-6
TiC    4.93    3 250    350    -
NbC    7.82    3 500    345    7.21x10-6
Cr2Cs    6.65    1 895    194    -
WC    15.6    2 800    722    3.90x10-6
SiC    3.21    2 827    324    1.97x10-6
TiB2    4.45    2 600    260    4.60x10-6
MgB?    2.10    2 430    -    -
AIN    3.26    2 200    310    4.84x10-6
TiN    5.21    2 950    -    9.35x10-6

①纳米颗粒理化性能的影响
纳米颗粒增强相的性能差异影响摩擦片的性能。由于TiN纳米颗粒硬度高 于A1N,所以TiN/Cu摩擦片的显微硬度稍高于相同含量的AIN/Cu摩擦片的 显微硬度,在相同颗粒体积含量下TiN/Cu摩擦片在耐磨与减磨性能方面均优 于AIN/Cu摩擦片〔84]。在A1N和A12O3质量分数相同时,AIN/Cu的硬度比Al2O3/Cu 高得多。
选用热稳定性好的A1N和A12O3纳米颗粒,能明显提高摩擦片的软化温度, 比纯铜的软化温度提高4倍左右,从而提高材料的高温热稳定性; ZrCh的密度、 热膨胀系数都与铜较为接近,同时ZrCh具有很好热稳定性摩],采用粉末冶金法制 备的纳米ZrO2弥散强化铜基摩擦片具有高强度、高导电性和高耐热性等性能。 纳米ZrCh具有单斜和四方两种晶型,不同晶体形态的纳米ZrCh与铜基体之间具有 不同的界面特征,单斜晶型ZrO2的尖端部位很容易产生应力集中,比四方晶型ZrO2 界面处更容易产生裂纹。

②纳米颗粒含量的影响
随着纳米颗粒含量的变化,铜基摩擦片的导电性、软化温度、力学性能等 都会发生显著的变化。陈刚等[阿采用粉末冶金法制备的纳米AI2O3的铜基石墨复合 材料,在中、低载荷下,随着纳米AI2O3质量分数的增加,摩擦片的磨损率逐渐 降低,硬度明显提高;A12O3的质量分数为4%时,摩擦片性能最佳,而当纳米
AI2O3质量分数大于4%时,硬度和抗弯强度下降。
n-AlN/Cu及n-TiN/Cu两种摩擦片随着纳米颗粒含量的增加,材料的硬度增 加,耐磨性能提高;当A1N颗粒体积含量达到20%及TiN颗粒体积含量达到30% 时,摩擦片的耐磨性趋于稳定【84】;随着纳米A1N颗粒质量分数的增加,铜基纳 米摩擦片的密度和导电性呈下降趋势〔购。随着WC、AIN、TiN、MgB2四种颗粒 含量的增加,铜基摩擦片的导电性能呈下降趋势。