cu在低速和高速摩擦时第三体的形成及作用机理

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1、第1O卷第15期2010年5月科学技术与工程Vo1．10No．15May20101671—1815(2010)15-3711—04ScienceTechnologyandEn~neefing⑥2010Sci．Tech．Engn~Cu在低速和高速摩擦时第三体的形成及作用机理牟超符蓉(大连交通大学，大连116028)摘要采用连续观察方法，研究不同条件下第三体的形成机理，第三体对摩擦磨损的演变和积累过程作用机理。结果表明：在滑动摩擦过程中，第三体颗粒形成、堆积，第三体压实区形核、长大、压实。在这个过程中，能量和材料被消耗。第三

2、体的性能对摩擦偶的摩擦系数及耐磨性有决定性的影响。关键词粉末冶金摩擦机理摩擦磨损中图法分类号TF125．211；文献标志码A高速列车的关键技术之一是制动技术。而铜基陶瓷强化材料闸片由于具有导热性好、摩擦系数1实验方法高、耐热性好以及耐磨损等特点而基本上满足了高速列车的制动需要，因此，作为基体的铜在摩擦试验材料选用300目电解铜粉在(800一l500)磨损过程中起的作用是很关键的，文献[4—12]都MPa的压力下压制成型，在钟罩式烧结炉中加压烧是做的这方面的工作。文献[4__9]采用测试工艺结，烧结压力为(2_3)MPa，

3、烧结温度为850~C一参数的方法讨论了在摩擦材料中加入铜后对材料900oC，保温时间1h，制成的试样为17mm×的物理性能和摩擦磨损性能的影响。其中文献[7]15mm。具体工艺流程如下：筛选合适粉末一配料，分析了铁基材料中加入氧化和未氧化的两种铜粉混料一称重，装模-压制成型，加压烧结，密度测定，摩和摩擦系数和磨损量的变化；文献[1O一12]采用分擦系数，磨损性能测定。析表面形貌、磨屑的方法探讨了铜对半金属摩擦材摩擦磨损试验在GF150D型定速摩擦机上进料中的摩擦磨损机理的影响，其中文献[10]比较详行，该机装有灵敏的摩擦

4、参数记录仪，可动态反映细地研究了烧结黄铜(H68)的密度、硬度运转速度、试验过程中摩擦系数的变化情况。比压是0．55载荷等对材料的摩擦系数和磨损量的影响；同时又MPa，对偶材料是锻钢盘，摩擦半径为150mm，转速对比了烧结黄铜和致密黄铜的摩擦性能，探讨了在为100r／min和3000r／min。不同试验工艺下，烧结黄铜的磨损机制。但上述文献都是从两体摩擦的角度去分析，没有从三体角度2实验结果与讨论考虑磨屑和表面犁沟等的形成和变化过程对摩擦磨损的影响。现从三体摩擦学的角度，通过连续观由图1的速度一摩擦系数曲线图可看出，低速

5、察的方法，研究烧结黄铜的第三体形成及作用机理。和高速摩擦曲线差别很大，低速(图1(a))时，摩擦曲线开始时有波动，到后半程比较平稳，而高速(图1(b))摩擦曲线波动很大。产生区别的原因与不同2010年3月8日收到速度下第三体的形成和作用机制有关。第一作者简介：牟超(1982一)，女，工学硕士。E-mail：yuki～mi@163．corn。科学技术与工程l0卷性变形，出现犁沟(图2(a))，同时沟底金属被挤到沟脊处，由于滑动速度低，摩擦时温度低于回复与再结晶温度，所以塑性变形的同时会产生加工硬化，使犁沟周围处金属脆性加大

6、。塑性变形引起的犁削的沟槽边缘处由于受力不均引起裂纹形核(图2(b))，在同一地带作重复的往返移动导致塑性变形的积累促使裂纹长大和裂纹扩展(图2(c))进而形成第■三体颗粒(图2(d))。第三体颗粒一随时舅间的增加慢慢增多，使第三体颗粒堆积，积累到一定程度后(图3(a))，在局部高起的地方压力增大，导致第三体颗粒之间发生焊合而重新形核(图3(b))、(b)47m／s长大(图3(13))、形成连续的第三体压实区(图3a)，图1不同速度的摩擦系数曲线图从而形成三体磨损，由群于第三体颗粒和压一实区墨的形成需要消耗能量不均匀，所

7、以摩擦系数有波动，但是形成连续的第三体压实区以后便使摩擦状态达到一种平衡，因此摩擦系数趋于稳定。高速摩擦时，摩擦表面接触所产生的摩擦热将导致微突体氧化，在金属表面覆盖有一层氧化膜，氧化膜起润滑作用，所以摩擦系数较低。进一步摩擦时，发生氧化膜局部破坏时便出现金属接触区域，出现大面积撕裂(图4(a))，因而摩擦系数升高。随着摩擦时间延长，试样温度上升，在该热量向表面深层传导之前，表面温度急剧升高，引起表面局部区域的软化，剪切力小，粘着的剪切力降低，发生大量的塑性流变(图4(a))，引起“流变磨损”。同时经过反复滑动，第三体层

8、氧化，粘着撕裂减少(图4(b))，当软化的第三体层覆盖整个试样表面后，达到平衡状态，撕裂现象消失，摩擦表面光滑，摩擦系数趋于稳定。总体来讲，高速时的摩擦系数小于低速时的摩擦系数，但是由图1可看出，高速时最高点的摩擦系数比低速时大，这是因为无论是低速还是高速摩擦，摩擦表面都发生了粘着磨损，低速下表面存在图33m／s摩擦