铜_石墨摩擦材料的制备及性能研究

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1、硕士学位论文铜/石墨摩擦材料的制备及性能研究PREPATIONANDCHARACTERIZATIONOFCu/GRAPHITEFRICTIONMATERIALS郭扬扬哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TB332学校代码：10213国际图书分类号：666.3密级：公开工学硕士学位论文铜/石墨摩擦材料的制备及性能研究硕士研究生：郭扬扬导师：郑永挺教授申请学位：工学硕士学科：材料学所在单位：航天学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TB332U.D.C.:666.3DissertationfortheMasterDegreein

2、EngineeringPREPATIONANDCHARACTERIZATIONOFCu/GRAPHITEFRICTIONMATERIALSCandidate：GuoYangYangSupervisor：Prof.ZhengYongtingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MaterialScienceAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTech

3、nology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要铜/石墨摩擦材料制动效果优异且综合性能良好，在制动和离合装置得到广泛的应用。而不同的制备工艺、组分及组分配比，获得的铜/石墨摩擦材料的性能差别较大。为了探究工艺参数对材料的影响，本文基于湿法混料工艺过程，采用真空热压烧结，制备了铜/石墨摩擦材料，表征了材料的微观形貌，研究了混料工艺、石墨含量、Cr含量等因素对材料机械及摩擦磨损性能的影响，并根据其结果分析了摩擦磨损机理，进而探索了通过添加泡沫铜制备的铜/石墨摩擦材料性能。首先，在湿法混料过程中，作为湿混介质，煤油的含量对材料的结构和性能影响较大。根据对材料的SEM表征发现，随着煤油含量的

4、提高，混合粉料的粒径逐渐增大，颗粒形状逐渐由长条状转变为球状。基于材料性能测试发现，煤油含量越多，烧结试样的机械性能越低，摩擦系数越大，但对摩损率的影响较小，摩损率总体呈现略微上升的趋势。综合比较发现，当煤油含量在5%~8%之间，组分原料混合均匀，制备的材料综合性能良好。此外，混料时间也会对材料性能产生一定影响，随着混料时间的延长，混合颗粒先增加后减小，聚合颗粒的表面粗糙度降低，烧结试样的密度、硬度、强度等性能也呈现先增大后减小的趋势。对于摩擦磨损性能而言，混料时间越长，摩擦系数随速度的变化越大；而对于磨损率而言，随着混料时间的增加，磨损率略有提高。基于烧结试样的性能分析可知，混料

5、时间在4~8h较为合理。然后，不同组分的配比也是影响材料性能的重要因素，这主要包括人造石墨、Cr以及泡沫铜等物质的添加。为了探究它们对材料的影响，分别对材料进行相应的机械以及摩擦磨损性能的分析测试并结合SEM分析。结果表明，当石墨含量由10%升高到19%时，试样的压缩、剪切强度下降了一半，屈服强度降低，破坏延伸率变小；随着石墨含量的增加，摩擦系数亦呈减小的趋势，并且石墨含量越多，摩擦系数减小幅度越小，随速度变化越小。磨损率随石墨的变化关系略微复杂，随着其含量的增加先减小后增大。Cr对材料的机械性能影响不大，当含量从1%增加到7%时，烧结试样的机械性能提高。对于摩擦磨损性能而言，随着

6、Cr含量的增加，摩擦系数先减小后增大，磨损率基本不变。此外，与未添加泡沫铜材料对比发现，添加泡沫铜材料机械性能低，但强度随组分配比的变化降低，摩擦系数高，磨损率高。材料的摩擦机理与摩擦速度的变化有关，当摩擦速度较低时，磨损主要是磨粒磨损和粘着磨损；当摩擦速度较高时，摩损主要为氧化磨损。磨粒磨损主要是铁的脱落犁沟摩擦表面，氧化磨损形成Fe2O3氧化膜，此外铬参与氧化膜的形成。关键词：铜/石墨摩擦材料；混料工艺；人造石墨；Cr；泡沫铜-II-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文abstractCu/graphitefrictionmaterialshasbeenwidelyusedinbra

7、keandclutchdeviceduetoitsbetterbrakingeffectandcompresiveperformance.Differentpreparationtechnology,compositionandtheratioofcomponents,theperformanceofCu/graphitefrictionmaterialisdifferent.Inordertoexploretheinfluenceofprocessparameter