高铁用铜基粉末冶金闸片的设计，制备和摩擦行为研究

发布时间：2022-04-25 18:56

　　铜基粉末冶金闸片是保证高速度等级列车在紧急情况下制动安全的关键部件,但在高速重载条件下铜基制动闸片的摩擦系数会发生严重衰退并失稳,组元调控是解决这一问题的有效方法。然而,铜基制动闸片中繁多的组元在高速制动过程中的作用机理以及高速、高温下摩擦膜的演化以及失效过程尚没有被全面的揭示,这就限制了铜基制动闸片材料的开发以及性能的提高。本文以通过组元调控方法制备出满足高速重载条件下使用的铜基制动闸片为目标,首先模拟连续紧急制动实验,揭示了闸片中各组元的作用机理,得到了性能较好的基础闸片配方。组元作用机理及调控过程如下:研究了铜基体合金化的作用,发现预合金铜粉末（Cu-Fe,Cu-Cr,Cu-Fe-Ti）通过提高闸片材料强度促进低速低压下摩擦磨损性能的提升;铜镍合金化同时强化铜基体及摩擦膜,促进摩擦表面的稳定,从而提升高速高压下摩擦系数的稳定性;研究了铁粉种类及含量的作用,发现最佳Fe粉的种类及含量取决于其粒度和形貌。羰基Fe粉粒径小,等量的羰基Fe粉在闸片中产生的界面较多,强度低的片状粉末不能为基体提供足够的强度。雾化铁粉和铜包铁粉均具有合适的粒度和较高的强度,强化并稳定了摩擦表面,促进了连续高... 

【文章页数】：205 页

【学位级别】：博士

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致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
    2.1 列车制动闸片材料的发展
        2.1.1 铸铁基制动闸瓦
        2.1.2 有机制动闸片
        2.1.3 金属基制动闸片
    2.2 高速列车用铜基粉末冶金闸片
        2.2.1 铜基粉末冶金闸片的组成
        2.2.2 摩擦表面
        2.2.3 制动条件的影响
    2.3 选题意义及研究内容
        2.3.1 课题来源
        2.3.2 选题意义
        2.3.3 研究内容
3 实验方法
    3.1 实验材料及制备
    3.2 测试方法
        3.2.1 密度及相对密度
        3.2.2 硬度
        3.2.3 微观结构
        3.2.4 物相分析
        3.2.5 摩擦磨损性能
4 铜基体合金化对铜基制动闸片性能的影响
    4.1 预合金铜粉末对铜基制动闸片性能的影响
        4.1.1 预合金粉末的析出特性
        4.1.2 预合金粉末对闸片性能的影响
    4.2 外加镍对闸片性能的影响
    4.3 本章小结
5 金属摩擦组元对铜基制动闸片性能的影响
    5.1 铁粉类型及含量对闸片性能的影响
    5.2 铬粉对铜基闸片性能的影响
    5.3 高碳铬铁粉对铜基闸片性能的影响
    5.4 铬和高碳铬铁粉的比例对铜基闸片性能的影响
    5.5 本章小结
6 固体润滑组元对铜基制动闸片性能的影响
    6.1 鳞片状石墨与粒状石墨比例对闸片性能的影响
    6.2 增大鳞片石墨粒度对闸片性能的影响
    6.3 石墨表面镀镍对闸片性能的影响
    6.4 二硫化钼对闸片性能的影响
    6.5 本章小结
7 纤维对铜基闸片材料性能的影响
    7.1 氧化铝纤维对闸片性能的影响
    7.2 碳纤维对闸片性能的影响
    7.3 本章小结
8 摩擦表面物质的演变规律及对制动性能的影响
    8.1 摩擦膜与摩擦系数的衰退行为
    8.2 摩擦膜在高温下的演变
        8.2.1 铜基闸片表面的物质变化
        8.2.2 制动盘表面的物质变化
    8.3 摩擦膜的成分与结构
    8.4 本章小结
9 高铁列车制动闸片的制备及1:1台架试验
    9.1 基础配方的筛选
    9.2 闸片成分的优化
    9.3 1:1台架实验
        9.3.1 闸片及闸片组的结构
        9.3.2 台架试验条件
    9.4 台架实验结果
        9.4.1 平均摩擦系数
        9.4.2 磨耗性能
        9.4.3 瞬时摩擦系数
        9.4.4 盘摩擦表面温度
        9.4.5 摩擦表面状态
    9.5 本章小结
10 结论
主要创新点
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集



本文编号：3648158