3材料与灰铸铁滑动摩擦的磨屑成分分析

：型型：；妄兰：丝鱼： 一半金属摩擦材料与灰铸铁滑动摩擦的磨屑成分分析苏堤潘运娟 张宏生 (中南大学) 【摘要】采用x射线衍射仪和能谱分析系统．对3种金属纤维增强半金属摩擦材料与肌铸铁在不同温度时发牛 滑动摩擦后的膳屑成分进，仃r分析，并结合扫描电子显做镜(sEM)观察到的摩擦材料表面形貌，分析了材料的磨损 特肚和机理，分析结果表明．含钢纤维材料Fe原于浓度选50％一60％，cu、Ba、ca、A1等元素的原子浓度在6％一“)％； 含黄锕纤维与紫铜纤维的材料副磨悄中，二二者Fe原子浓度均较岛，但其它兀索的娘子浓度为紫铜低于黄铜；紫铜材 料体系旧结合程度比黄铜好，填料不易脱落，但对对偶损伤稍大=． 主题词：半金属摩擦材料磨损试验 中图分类号：U465．4文献标识码：A文章编号：1000—3703(2003)07一0026一04 Compositi蚰AnalysisofAbrasiveDustsofSlidingFriction BetweenSemi—MetalMaterialsandGrayIron SuDi，PanYunjuan，Zha119Ho“gsheng (CentralS0uthUniversltv) 【Abstract】(：ompos“io吣ufabmsivedu目sofslidi“g悄ctionbe【w咖th砰emetalfabncenhancedsemi删talmc’ }ionlnuten出H8ndgrayca吼lmnunderdi饪÷弛n【temperatufearea衄lyzedwithanX—mydifhact—nleterHndaene。盯spec— trumanaly8iH8ysteTI】。andwithcombina“⋯，f州ctionrnatedalsu—jPesh。畔(JI)sewedbythesⅢni”gelecEmnmiPm— s。叩e，themuL㈣labrasjvecllarncte—stlcandmechamsma聃allalyzedI【lsshmmbyun出ys】sresultsthatFcen—chment (订sleelyrubricmate—alls50％一6()％，anditsd89mcnfendchmemofclementsofCu，Ba，Caa11dAl，e“1ls6％一10％；c：：-二、 ⋯H骧Hi¨《i!I登；lqd《^|ju￡j囊l￡瞎E弭h葛zI¨|Iud}二g吲Ph}!目F“i妻?～i㈨“；i事h!；?囊§；i毒tZ．’-“i；d§§￡i；同¨l￥掣¨i=§⋯ l；_F；}{；j；《Ij{ilj酷目n；；；ijtude inmhbersu—hce诂putforwaId． Keywords：CompOsitematerial，Fric廿on，Abr嬲ion，Performance l 前言 对材料的摩擦磨损的有效控制一直是人们极 力追求的目标，橡胶材料尽管已广泛应用于制动制 品 、汽车和航空轮胎、传送带、路面材料、密封制品、 航天材料等领域，但提高其耐磨性能仍然具有十分 重要的意义㈨1。现有耐磨添加剂主要有纤维材料、 超硬颗粒材料、超细材料以及各种润滑添加材料 等。氧化锌晶须(znOw)是唯一可以生长成四针状结 构的一种多功能单晶体微纤维材料+已在高分子材 料抗磨技术领域中获得应用⋯。下面系统研究znOw 及其表面处理对橡胶复合材料耐磨性能的影响，对 复合材料磨损过程和磨损机理进行分析和讨论。 2 试验研究 2．1原料及 试验用原料及配方如表l所列。试验硫化条 件：时间为20min、温度为145℃．压力为lOMPa。 2 GudnlandLetalT舶ologlcalPropeni㈣f^utomollveDisc Brdk洲thSolidLubncaIlb．WeaLl999．232(2) 3 邵茼生等摩擦与磨损北京：煤炭上业出版社，1992． 4 温计铸摩擦学原理．北京：清华大学出版社，1990 5 贯贤等．半金属摩阻材料t{t铜纤维摩擦磨损行为的研究 复合材料学报，1995，12(2) 2003年第7期 万方数据 材料··没备 所列。 表1 3种材料配方 ———— 台属增强纤维 填料 l号 30％钢纤维+1％黄铜纤维13％的树脂粘结剂和丁 ——— ， 晴橡胶+9％石墨润滑剂+472号 31％黄铜纤维 ％的摩擦|生能调节剂(以 3号 3I％紫铜纤维 BaS04、Sb矗FeCr20d、(：aR 驶少量^12()；为主) 将各绀分按比例在混料机中混合均^J，然后在 160℃、35MPa压力下热压成型，再经160℃热处理 16h，最后经机加1涮成25mm×25mm×5mm的方 片试样 将试样与HT20—40灰铸铁组成摩擦副，在 D—MS定速式摩擦试验机上分别于80℃、150℃、 250℃、350℃温度下进行摩擦磨损性能试验，收集 磨屑，先将磨屑进行X射线衍射物相分析，观察其 主要组成相；冉用x射线能谱分析系统(EDAx)对 磨屑元素的成分进行分析，并用扫描电子屁微镜观 察摩擦后的试样表面形貌。 3试验结果分析与讨论 3．1磨屑成分的x射线衍射分析 对3种金属纤维增强的摩擦材料与灰铸铁对偶 摩擦后的磨屑进行了x射线衍射物相分析，结果表 明，I号材料的磨屑中主要物质相为n—n、FeCr，04、 BaS0t；2号的主要为cu、BaS04、娃一Fe；3号的为cu、 FeCr204、Fe20j及BasO。。磨屑含有Fe203或Fe如4，说 明钢纤维或灰铸铁对偶发生了氧化，随着滑动距离 的增加和温度的提高，氧化膜脱落而成为磨屑。但由 于Fe，04衍射峰与Fecrz0一的有些重叠和相似，不易 观察。 3．2磨屑成分的能谱分析 I甜l和图2为磨屑中丰要元素的能谱分析结 果：由于元素的原子浓度间接上反映了含该元素的 物质相的多少，所以就该试验而言、C8、Ba、cr、A】、 cu、sb等元素的原子浓度可分别问接反映caF，、 BaSO。、Fecr20。、A120，、Cu纤维、Sh2S，等相在磨屑中 的多少。n元素有3种途径产生(对1号材料而 言)，即钢纤维、灰铸铁对偶和FeCr20。，但对2号、3 号材料而言，只有后2种途径。能谱分析的结果表 明，3种材料的磨屑中能探测到的主要元素为Fe、 Cu、Ca、Ba以及少量的Cr、A1、S或Sb等、 3．3讨论 从斟la可以看出，3种磨屑中Fe元素含鼍均 较高；，对于配方相似的2号和3号材料，3号磨屑中 的Fe元素的浓度在不同温度下均明显高于2号。试 2003年第7期 70 260 350 TrC 汕)Cu 罔1磨屑中Fe、cu元素的啄子浓度 (b)3号 图2 2弓和3号摩擦材料在350℃与 对偶摩擦后的表面彤貌 验发现，Fe元素主要是从灰铸铁对偶材料表面而来、 这是因为，紫铜是纯会属，与铸铁问是金属与金属阳J 的接缸；而黄铜属于铜台金，其硬度比紫锕高，紫铜 与铸铁问的粘着比铜合金与铸铁问的粘着严重，。： 另外，铜的加入义起到了使n在摩擦材料表面富集 的作HⅣ⋯、观察高温下的摩擦材料表面发现，紫铜 摩擦材料表面析出的有机物比黄铜的多，其有机物 一27～ 万方数据 万方数据 znOw改善橡胶和轮胎耐磨性能的研究 周祚万1楚珑晟1顾利霞2 (1、西南交通大学；2．东华大学纤维材料改性国家蕈点实验室) 【摘要】研究丁znow／NR—sBR—BR复合材料的耐鹰性能，发现择偶联剂表面处理的znow对提高橡胶材料的 耐啷性能有良好的效果。在轮胎胎面胶中加入3份配方的氧化锌晶须对轮胎进行改性．结果表明．氧化锌晶须 小仅町以改善橡胶和轮胎的耐磨性能．而且口J以提高轮胎的高速安全性和耐久性。对复合材料受磨表面和截面的微 观形貌进行r研究，分析r氧化锌晶须提高橡胶复合材料耐磨性能的机理，Ji：提出可以用橡胶材料表面分形维数值 的大小来判断磨损程度。 主题词：复合材料摩擦磨损性能 中图分类号：TQ333文献标识码：A 文章编号：looo一3703(2003)07—0029一04 StudvonAbrasionResistanceP它r量brmanceofthe RubberaIldTyreImproVedbyZnolv ZhouZuowanl，Chukngshen91，GuL简a2 (1．SouthwestJia0伽“gUnlve件ity； 2．Do“ghuaUnivefsi‘y。St且teK8yIdborat0IyforModincationofCIlemlcal¨hersandPolymer5) fAbstrad】ThewearmsistanPe0fznOw／NR—sBR—BR㈣posik诘researchedanditisfoufldthattheznowmodi一 “edby州dacetreatment“co“P1ing89e“fha8abetterefkctonimpruvi“gth㈣armsi8tanceofnlbberrnatenal‘rhty化 拓modinedbyaddl“g3seb甜no丌11a¨y_f0删ulatedzincoxide。rymalwhiskersinty把treadIt诂8howTlbytheresulbthat d忙zn0㈣1“甲mvenotonlythewear弛sisb【化e0fmbberandty他s’butalsuimpmveⅡlesafetyanddurabdity('f‘yfes inhlgh8peedmnni“gconditionThemicmstnlcturefeaturesofwea^ngsudjceandse¨ionofcomposlt㈣mudiPd，the mePhanismofwearresistanceimPmvedbyznowinnlbbe川r。lPositeisanalyzedandthewea。gradejudgedbyfractal magnitudeinmhbersu—hce诂putforwaId． Keywords：CompOsitematerial，Fric廿on，Abr嬲ion，Performance l前言 对材料的摩擦磨损的有效控制一直是人们极 力追求的目标，橡胶材料尽管已广泛应用于制动制 品、汽车和航空轮胎、传送带、路面材料、密封制品、 航天材料等领域，但提高其耐磨性能仍然具有十分 重要的意义㈨1。现有耐磨添加剂主要有纤维材料、 超硬颗粒材料、超细材料以及各种润滑添加材料 等。氧化锌晶须(znOw)是唯一可以生长成四针状结 构的一种多功能单晶体微纤维材料+已在高分子材 料抗磨技术领域中获得应用⋯。下面系统研究znOw 及其表面处理对橡胶复合材料耐磨性能的影响，对 复带瞽≯≯耋薹篡羊蠹蘸嚣翟鼎嚣能曼g裂誊篓。 §霉荔盈蓊 ；?；薹拍非■需 摧挈雀蕾蛰晷羹韪 3一 P州一shapedZnowJ Electrostatics，2003． (责任编辑 文 楫) 修改稿收到日期为2003年4月25日。 《 汔车文蔼》征订、征稿启事 《汽车文摘》杂志是我国汽车行业创刊最早、 惟一一奉有关汽车文摘检索类权威期刊．，本刊从 1999年第9期开始改版后，足增加了有关汽车知 识 、文化、技术等方面的综合报道内容。改版过程得 到 广大读者广泛的欢迎和好评。 2003年的《汽车文摘》杂志将在办好科技检索 栏 目的同时加强综合报道的力度。为此，时《汽车文 摘》杂志的栏目进行重新定位和调整。根据广大读 者 的要求和建议，本刊今后将开辟：新闻采访、综述 展望、发展动向、营销市场、企业风采、知识广场、使 万方数据 半金属摩擦材料与灰铸铁滑动摩擦的磨屑成分分析 作者： 苏堤， 潘运娟， 张宏生 作者单位： 中南大学 刊名： 汽车技术 英文刊名： AUTOMOBILE TECHNOLOGY 年，卷(期)： 2003，(7) 引用次数： 1次 参考文献(6条) 1.Rhee S K The Role of Friction Film in Friction Wear and Noise of Automotive Brakes 1991 2.Gudmand L Tribological Properties of Automotive Disc Brakes with Solid Lubricants 1999 3.邵荷生 摩擦与磨损 1992 4.温诗铸 摩擦学原理 1990 5.贾贤 半金属摩阻材料中铜纤维摩擦磨损行为的研究 1995(2) 6.Scieszka S F A Study of Tribological Phenomena in Friction Couple: Brake Composite Material-Steel 1982(3) 相似文献(10条) 1.会议论文 方光华 半金属摩擦材料中焦炭的选用初探 1998 半金属摩擦材料是为克服有石棉摩擦材料的性能缺点及其对人体的致癌作用而得以发展的一种新型摩擦材料，但半金属摩擦材料同样存在易产生低 频噪音的性能缺陷。为改变其不足之处，使产品的性能达到一种较为理想的状态，国内外有关人员就该类产品中添加焦炭等含碳物质来进行试验，取得 了良好的效果。但事实上并不是所有的如焦炭类含碳物质，都能使产品保持良好的性能。该文就焦炭在半金属摩擦材料中的选用进行初步的探讨。 2.期刊论文 杨波.向定汉.周芳.Yang Bo.Xiang Dinghan.Zhou Fang SACF纤维改性半金属摩擦材料的力学及摩擦学 性能研究 -润滑与密封2009,34(2) 通过热压的方法制备出3种不同含量萨凯夫纤维(SACF)的半金属摩擦材料,通过压缩、冲击和摩擦磨损实验,分析了不同SACF纤维含量对制备的摩擦材 料的机械和摩擦学性能的影响.结果表明:含质量分数10%SACF的半金属摩擦材料具有高的力学性能、稳定的高温摩擦因数和最低的磨损率;含5%SACF的半 金属摩擦材料的磨损机制主要表现为磨粒磨损,而含10%SACF的半金属摩擦材料则以疲劳磨损为主. 3.期刊论文 龙强.周元康.Long Qiang.ZhouYuankang 湿法制备半金属摩擦材料中改性的热固性树脂含量对摩擦磨 损性能的影响 -非金属矿2009,32(5) 用自行制备的坡缕石纳米粒子改性的热固性酚醛树脂湿法生产出半金属摩擦材料,研究了该树脂不同含量对摩擦材料摩擦和磨损主要性能的影响规律 .通过SEM扫描电镜,对比分析了摩擦材料的表面形貌和影响的内在机理.结果表明在树脂含量为20%附近范围内随含量的增加,摩擦材料250℃以上的抗高温 磨损能力明显提高,平均磨损率下降50%;热衰退温度点仍保持较高的水平,摩擦系数略有下降. 4.会议论文 林强 树脂在降低半金属摩擦材料的磨损中的作用 2007 采用D-MS定速式摩擦试验机及KRAUSS摩擦性能试验机,测定采用3种不同树脂的半金属摩擦材料在不同温度滑动摩擦的摩擦磨损性能。研究结果表明 :树脂制造过程中,树脂的分子量的分布均匀性对树脂在半金属摩擦材料的使用过程中,尤其是在半金属摩擦材料磨损方面起到相当重要的作用. 5.期刊论文 付华.廖波.孙宝臣 半金属摩擦材料在隧道掘进机中的应用 -新技术新工艺2005(4) 研制了半金属树脂基摩擦材料替代石棉摩擦材料,对其摩擦学等性能进行了研究,并在进口掘进机上进行了试用.结果表明:半金属摩擦片的摩擦因数 在0.362～0.392之间,变化平稳,在250℃以上高温热衰退少;耐磨性在200℃以下时略低于石棉摩擦片材料,而在200℃以上时与石棉摩擦片材料相当;强度 性能达到了原石棉摩擦片材料的技术性能指标.装机试验表明:所研制的摩擦片磨损总量最小,耐磨性能和使用寿命在正常使用或离合器打滑情况下优于石 棉摩擦片. 6.期刊论文 苏堤.李度成.汪琳.王坪龙.SU Di.LI Du-cheng.WANG Lin.WANG Ping-long 不同温度下半金属摩擦材 料的摩擦磨损性能研究 -摩擦学学报2000,20(5) 利用D-MS型定速摩擦试验机,考察了2种润滑相对半金属摩擦材料摩擦系数和磨损率随温度变化的影响情况,并采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线能量 色散谱等(EDAX)分析了2种复合摩擦材料中各组分对摩擦磨损性能的交互作用,揭示了半金属摩擦材料摩擦磨损的特性和机制. 7.学位论文 潘运娟 汽车半金属摩擦材料的摩擦磨损性能及机理研究 2002 随着现代汽车工业的发展和社会环保意识的提高，国外汽车摩擦材料在材质、制造工艺等方面都取得了重大的进展，出现了许多新型的无石棉摩擦 材料。随着我国进入WTO，基础落后的摩擦材料行业面临严峻的挑战，必须加紧研究开发和加强无石棉摩擦材料的推广应用工作。半金属摩擦材料因其良 好的综合性能，成为我国主要推广应用的无石棉摩擦材料之一。由于以往国内对汽车摩擦材料的研究重点放在配方的优化及工艺等方面，而对摩擦 磨损机理尚缺乏深入的研究，因而在配方设计方面常带有一定的盲目性。目前，人们常常借用金属材料摩擦磨损的一些理论来解释汽车摩擦材料中出现 的一些现象。本研究对加入不同纤维和不同润滑剂的半金属摩擦材料在不同温度下的摩擦磨损性能进行研究，并从磨屑的角度借助SEM及EDX等手段对摩 擦材料的摩擦磨损机理进行了探讨，以期对配方设计提供一些有意义的参考依据。 8.期刊论文 陈东.黄平.王欢 用正交设计优化半金属摩擦材料的配方 -机械工程材料2004,28(5) 介绍了半金属摩擦材料的组成,用二水平七因素的正交设计对半金属摩擦材料的配方进行优化设计.通过对试验结果和极差值的分析,得出了各组分对 摩擦系数和磨损率影响的重要次序,为优化配方、提高材料质量、调整摩擦系数提供了依据.经综合评分,推荐出较好的配方组合:13.9%腰果壳油改性树脂 ,32.4%钢纤维,7.4%海泡石纤维,11.1%石墨,2.8%二硫化钼,13.9%碳化硅,5.6%高岭土,7.4%硫酸钡,2.8%氧化镁,1.8%氧化铁,0.9%轮胎粉. 9.期刊论文 孙宝珑 NACF18替代KEVLAR在半金属摩擦材料中的对比试验 -非金属矿2003,26(4) 用NACF18代替Kevlar与钢纤维组成混杂体系的半金属摩擦材料,其制品的摩擦性能完全满足实际应用要求,且NACF18的价格仅是Kevlar的1/35. 10.学位论文 宋润州 新型抗热衰退摩擦材料的制备与研究 2007 在查阅和分析大量国内外文献的基础上，本论文以自行研制的新型半金属汽车制动片为研究对象，通过理论和试验研究，探讨了新型高性能粘结剂 对半金属摩擦材料克服热衰退的影响以及该摩擦材料的摩擦磨损机理，并达到了预期目标，为新型摩擦材料的研究和应用提供了理论和试验依据。 论文首先探讨了国内外摩擦材料的发展现状及存在的问题，论述了拥有耐摩擦、导热好、无污染、价格低等诸多优点的半金属摩擦材料有着广阔的应用 前景.论文阐述了摩擦材料的工作原理，分析了热衰退产生的原因，并提出了解决。分析了自行研制的新型高性能摩擦材料的结构组成，确定试样制 品的生产和热处理工艺.分析了使用不同粘结剂的半金属摩擦材料的各种性能差异，说明了该新型摩擦材料的优越性能.通过对新型抗热衰退摩擦片的配 方进行正交试验设计，完成了对各种试验设备的选择，确定了整体试验方案.通过对定速试验结果进行方差分析，得到了新型高性能粘结剂的含量、制备 压力对摩擦系数及磨损率的影响曲线，并在此基础上总结出了该新型摩擦材料的摩擦磨损性能规律.通过对定速试验结果进行的优化，提出了性价比最优 的试验配方，说明了该新型摩擦材料节能环保的特点.最后对该新型摩擦材料今后的研究方向进行了展望。 引证文献(1条) 1.Xu Yue.Lu Liguo.Bai Jing Effects of Rare Earths on Properties and Microstructure of Automotive Friction Materials[期刊论文]-稀土学报（英文版） 2007(z1) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_qcjs200307009.aspx 下载时间：2010年2月8日