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22
2022
-
08
摩擦片 纳米材料对铜基摩擦片性能的影响
[2022-08-22] 摩擦片纳米材料在摩擦片中的应用是未来高性能摩擦片研究的重要发展趋势之 一。本文系统研究了纳米材料、球磨处理工艺对铜基压烧摩擦片摩擦学性 能的影响规律，并确定了纳米材料增强铜基摩擦片的批量化生产工艺。其中纳米 材料增强铜基压烧摩擦片巳实现批量化生产和实车应用。
- 釆用行星球磨机，在球料比10:1,纳米材料(n-SiO2、Ni/n-SiO2＞ n-C)含 量2.5wt%,球磨机公转175 r/min＞自转370r/min,球磨6 h的条件下，可制备出 平均粒径约为14呻的类球形Cu/n-SiO2复合颗粒、粒径约12卩m的块状Cu/(Ni/n-SiO2)复合颗粒和粒径约20卩m的片状Cu/n-C复合颗粒。复合颗粒中纳米 材料分散均匀，可用于生产较高要求的铜基摩擦片。
- Cu/n-SiO2. Ni/n-SiO2和n-SiC可使铜基压烧摩擦片的基体细小连续，获 得性能良好的烧结组织；未包覆处理的n-SiO2和n-AlN易导致摩擦片的基体颗 粒细碎、呈孤岛状，降低材料性能。Ni/n-SiO2和n-C可显著提高铜基压烧摩擦材 料的耐热性能，降低摩擦片与其对偶片的磨损率，并使铜基摩擦片具有高而稳 定的摩擦系数，可作为高性能铜基摩擦片的纳米增强相。
- 在V型混料机混粉1 h,压制压力250 MPa,烧结温度820 °C条件下， Ni/n-SiO2增强铜基压烧摩擦片的成分配比(wt%)为：Zn7wt%、Sn 6wt%＞石 墨16wt%、SiO2 3 wt 纳米材料0.75 Ni/n-SiO2＞余量为Cu时，可制备组织均 匀、加工工艺性能优良与摩擦学性能优异的铜基压烧摩擦片；摩擦片的动摩擦系 数为0.075〜0.081,静摩擦系数为0.129〜0.132；磨损率为0.1xl(y8cm3 j；耐热系数 为41 000,比现有摩擦片提高42%；其成品率高，可满足批量化生产要求。主要 指标达到复杂工况用高性能铜基摩擦片性能考核要求并已成功应用于我国某型 号军用特种车辆。
- Ni/n-SiO2.球磨Cu/n-SiO2复合颗粒、纳米Fe可显著提高铜基喷撒摩擦材 料的耐磨性能；釆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，其中类球形的人造石墨 的强化效果优于鳞片状天然石墨。
- 纳米颗粒增强铜基摩擦片的强化机制主要为：弥散分布在铜基体中的 n-SiO2,通过弥散强化，“滚珠效应”提高铜基摩擦片的耐磨性能；通过对基体中 裂纹扩展的抑制作用，提高基体材料抗疲裂性能，从而提高摩擦片的耐热性能。 Ni/n-SiO2复合颗粒中的Ni可对铜基体起到合金强化作用，从而提高摩擦的耐磨性 能。石墨与铜粉的球磨处理可提高摩擦片中石墨含量，从而提高摩擦片的耐 热性能。
纳米材料在摩擦片中的应用是未来高性能摩擦片研究的重要发展趋势之 一。本文系统研究了纳米材料、球磨处理工艺对铜基压烧摩擦片摩擦学性 能的影响规律，并确定了纳米材料增强铜基摩擦片的批量化生产工艺。其中纳米 材料增强铜基压烧摩擦片巳实现批量化生产和实车应用。
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