Cu3Si改性C/C-SiC摩擦材料的摩擦磨损性能研究

摘要

Cu3Si改性C/C-SiC摩擦材料，是基于C/C-SiC摩擦材料研制的一种多基体材料，本文采用反应熔渗法共同熔渗Cu粉与Si粉制了Cu3Si改性C/C-SiC摩擦材料，采用光学显微镜、SEM以及能谱研究了材料的组织结构;采用MM-1000惯性制动试验机、QDM150定速试验机以及UMT-3微动摩擦试验机研究了材料在不同运动模式，不同材料成分，以及不同实验条件下的摩擦磨损性能。并研究了其摩擦磨损机理，主要内容如下:
　　 (1)分析了材料与C/C-SiC摩擦材料的结构差别，并且指出了在材料中Cu3Si的两种存在形式:小颗粒状与液滴状，分析了其形成原因。测试了材料各相的显微硬度值，为分析摩擦磨损性能提供依据。
　　 (2)在非往复式摩擦形式下，研究了成分、对偶件对材料摩擦磨损性能的影响，结果表明:材料的摩擦系数整体低于典型C/C-SiC摩擦材料，但是稳定性好，且Cu∶Si=1∶1时制备的样品磨损率非常低，说明Cu3Si的加入起到了减摩耐磨的效果。并且在采用钢件作为对偶件时，减摩耐磨效果更为优异。
　　 (3)在往复摩擦形式下，研究了不同实验条件下的摩擦磨损性能，结果表明:当加入Cu的量逐渐增加时，材料的摩擦系数逐渐降低，但是摩擦曲线的稳定度随之提高。随着速度的增加，摩擦系数先增加后减小。随着载荷的增加，材料的摩擦系数逐渐上升。在低载与高载时摩擦过程是不稳定的，在中载时稳定性较好。
　　 (4)揭示了材料的磨损形式C/C-SiC摩擦材料的不同，发现其在摩擦过程中黏着磨损与剥层磨损占据了主导地位，而磨粒磨损影响较弱。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 摩擦材料的发展

1．2 C／C-SiC复合材料

1．2．1 C／C-SiC复合材料的制备方法

1．2．2 C／C-SiC复合材料的新型制备方法

1．3 摩擦学的基本理论

1．3．1 摩擦学理论

1．3．2 磨损机理

1．3．3 现代摩擦学的发展

1．4 C／C-SiC摩擦材料的摩擦磨损性能研究进展

1．4．1 摩擦性能的研究

1．4．2 摩擦机理的研究

1．5 C／C-SiC摩擦材料的改性研究

1．6 研究背景及意义

1．7 研究目标及主要研究内容

第二章 材料的制备及性能检测

2．1 试样制备

2．1．1 原材料

2．1．2 制备工艺

2．2 材料的性能测试

2．2．1 表观密度和开孔率的测定

2．2．2 X射线衍射分析

2．2．3 扫描电子显微镜分析

2．2．4 试样表面金相分析

2．2．5 三维数字视频显微镜

2．2．6 显微硬度测试

2．2．7 摩擦磨损性能测试

第三章 Cu3Si改性C／C-SiC摩擦材料的组织结构

3．1 材料的物相组成

3．2 Cu-Si-C体系热力学分析

3．3 材料的微观形貌

3．3．1 Cu3Si的微观组织形貌

3．3．2 材料各组织硬度

3．4 本章小结

第四章 Cu3Si改性C／C-SiC摩擦材料非往复式摩擦磨损性能研究

4．1 不同成分的Cu3Si改性C／C-SiC摩擦材料的摩擦磨损性能

4．1．1 试样制备

4．1．2 摩擦磨损性能

4．1．3 摩擦表面形貌

4．2 不同速度下的Cu3Si改性C／C-SiC摩擦材料的摩擦磨损性能

4．2．1 自身对磨时的摩擦磨损性能

4．2．2 与钢对磨时的摩擦磨损性能

4．2 本章小结

第五章 Cu3Si改性C／C-SiC摩擦材料的往复摩擦磨损性能

5．1 材料成分对摩擦磨损性能的影响

5．1．1 摩擦性能

5．1．2 摩擦表面形貌

5．2 不同速度对材料的摩擦磨损性能的影响

5．2．1 摩擦性能

5．2．2 摩擦表面分析

5．3 不同载荷对材料的摩擦磨损性能的影响

5．3．1 摩擦性能

5．3．2 摩擦表面分析

5．4 本章小结

第六章 Cu3Si改性C／C-SiC摩擦材料的摩擦磨损机理

6．1 摩擦表面的演化过程研究

6．1．1 表面微凸体的演化过程

6．1．2 表面孔隙的演化过程

6．1．3 表面分布的炭纤维的演化过程

6．1．4 表面摩擦膜的演化过程

6．2 材料的磨损机理研究

6．2．1 磨粒磨损

6．2．2 黏着磨损

6．2．3 剥层磨损

6．2．4 氧化磨损

6．3 本章小结

第七章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要研究成果