服役环境下SiCp/A356复合材料摩擦第三体演变行为研究

摘要

SiCp/A356复合材料是一种先进的城轨列车制动盘材料，其摩擦磨损特性对列车基础制动系统的安全性、可靠性、舒适性起到关键影响。SiCp/A356复合材料与合成闸片摩擦副表面第三体决定了摩擦表面接触状态、影响其摩擦学行为，因此研究该摩擦副服役条件下摩擦第三体的形成演变具有重要意义。本文基于定速摩擦试验方法，研究了SiCp/A356复合材料与有机合成闸片材料在常温干、湿环境和30～300℃不同区段高温，载荷≤300N，转速≤1500rpm，磨损时间≤10min试验条件下生成的摩擦磨损产物—第三体的成因和演变，及其对SiCp/A356复合材料摩擦磨损性能的影响。
　　本文的主要研究内容和结论如下:
　　(1)揭示了SiCp/A356复合材料摩擦第三体演变规律。与合成闸片摩擦过程中，在SiCp/A356复合材料表面将形成一层第三体，利用金相显微镜、扫描电镜、能谱分析仪等手段，对不同时刻第三体的表面、亚表面特征进行分析，将演变过程归纳为三个阶段，并研究了其形成、破坏机理。
　　(2)阐明了干、湿两种摩擦环境下，SiCp/A356复合材料第三体演变规律的区别。分析表明，湿摩擦环境下，第三体形成受到抑制，存在大量微观缺陷，易发生破坏，导致了SiCp/A356复合材料摩擦系数波动、磨损率上升。
　　(3)研究了不同温度区间内，SiCp/A356复合材料摩擦第三体形成及演变行为的区别，解释了高温下SiCp/A356复合材料摩擦磨损性能下降的原因。此外，在高温条件下通过在SiCp/A356复合材料表面预制第三体的方式，提出了第三体改善复合材料摩擦磨损特性的作用机制。
　　论文研究具有明确的工程应用背景，研究成果不仅丰富了SiCp/A356复合材料的摩擦磨损理论，同时具有较强的工程应用价值，为SiCp/A356复合材料在城轨列车制动盘中的应用提供了科学支撑。

目录

声明

致谢

摘要

1．1 论文选题背景

1．2 摩擦磨损机理概述

1．3 SiCp／A356复合材料摩擦表面第三体研究现状

1．3．1 第三体概述

1．3．2 第三体研究现状

1．3．3 颗粒增强相对摩擦表面第三体的影响

1．3．4 制动摩擦副表面第三体的影响因素

1．4 论文的总体框架及主要研究内容

2 SiCp／A356复合材料摩擦磨损试验方案

2．1 试验设备及方法

2．1．1 摩擦磨损试验设备

2．1．2 性能测试方法

2．1．3 数据计算方法

2．2 试验方案设计

2．2．1 试验材料

2．2．2 试验参数确定

2．2．3 试验方案

2．3 本章小结

3 第三体的形成及演变行为研究

3．1 第三体的表面及亚表面特征

3．1．1 第三体的表面特征

3．1．2 第三体的亚表面特征

3．2 第三体的形成演变过程

3．3 第三体性能测试

3．4 第三体形成演变机制

3．5 本章小结

4 潮湿环境对第三体影响研究

4．1 潮湿环境对摩擦磨损性能影响

4．1．1 不同载荷下摩擦磨损性能

4．1．2 不同转速下摩擦磨损性能

4．2 潮湿环境对第三体特征影响

4．2．1 第三体表面形貌分析

4．2．2 第三体亚表面形貌分析

4．2．3 第三体性能分析

4．3 潮湿环境对摩擦副摩擦特性影响

4．3．1 潮湿环境对摩擦磨损性能影响

4．3．2 潮湿环境对第三体影晌

4．4 本章小结

5 摩擦温升对第三体影响研究

5．1 不同温度区间内摩擦磨损性能

5．2 不同温度区间的第三体特征

5．2．1 温度对摩擦表面宏观形貌的影响

5．2．2 温度对摩擦表面微观形貌的影响

5．2．3 温度对摩擦表面三维轮廓特征的影响

5．3 不同温度区间第三体作用

5．4 摩擦温升对SiCp／A356复合材料摩擦磨损机制影响

5．5 本章小结

6 结论

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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