摩擦片：纳米颗粒増强铜基摩擦片的强化机制

[2022-08-15] 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。

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。

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