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07
2022
-
02
摩擦片纳米颗粒含量理化性能的影响
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。
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