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Cu基粉末冶金摩擦材料制动摩擦磨损研究

摘要：分别以三种不同粒度的铜包覆SiO₂和普通SiO₂作为摩擦组元，采用放电等离子烧结（SPS）技术制备了四种铜基粉末冶金摩擦材料。通过对四种材料进行微观组织、力学及物理性能检测、对比之后，利用MM1000-Ⅱ型惯性制动试验台测试了四种材料的制动摩擦磨损性能，并对试验后四材料的摩擦表面及其三维形貌特征进行微观分析，讨论了SiO₂表面金属包覆处理及其粒度对制动条件下铜基粉末冶金摩擦材料摩擦磨损行为的影响。结果表明：经铜包覆处理的SiO₂与铜基体间的界面结合明显改善，且材料的硬度、致密度也显著提高，材料的粒度越小硬度和致密度也越高。在相同的制动条件下，制动压力为0.4MPa时，四种材料摩擦系数均出现不同程度的波动，以普通SiO₂为摩擦组元的材料波动最大，除了制动初速度为60km/h和100km/h时的摩擦系数明显高于另三种材料，制动初速度大于100km/h时摩擦系数显著降低；在制动压力为0.8MPa时，随着制动初速度的提高，除了含普通SiO₂的材料，其他三种材料均逐渐降低，且速度为100km/h时的含普通SiO₂的材料摩擦系数明显高于另外三种材料。两种制动压力下，制动初速度小于200km/h时的含铜包覆SiO₂的三种材料摩擦系数表现出明显差异，制动初速度高于200km/h时摩擦系数的差异明显减小。制动压力为0.4MPa时，随着制动初速度的提高，四种材料均表现不同程度的波动，且10μm含铜包覆SiO₂和含普通SiO₂的两种材料波动尤其明显；制动压力为0.8MPa时，随着制动初速度的提高，6.5μm含铜包覆SiO₂和含普通SiO₂的两种材料仍出现较大波动。两种制动压力下，5μm含铜包覆SiO₂的材料磨损率相对变化较小。因为粒度最小的5μm含铜包覆SiO₂的材料摩擦系数最稳定，磨损率较低且变化小，所以它是综合性能最好的材料。

关键词：二氧化硅；粒度；粉末冶金；制动；摩擦磨损