復(fù)合摩擦材料表面摩擦磨損特性與機(jī)理研究.pdf

1、制動(dòng)摩擦是摩擦學(xué)的一個(gè)重要分支，在各類摩擦制動(dòng)器中，復(fù)合摩擦材料(PMC)使用的比例高達(dá)90％以上，是由十幾種甚至三十幾種，機(jī)械性能、物化特性不同的材料組成，其表面摩擦磨損特性極為復(fù)雜。摩擦材料的表層成分、性質(zhì)和結(jié)構(gòu)對(duì)摩擦磨損起著決定性作用。由于還缺乏對(duì)表面摩擦層中物理和化學(xué)過程的精確了解。本文主要從材料組成，表面微觀形貌，表面成分變化，納米新材料的研制以及制動(dòng)工況的變化出發(fā)對(duì)復(fù)合摩擦材料的表面摩擦磨損機(jī)理進(jìn)行了研究和探討。　　通過實(shí)

2、驗(yàn)研究和對(duì)制動(dòng)摩擦表面微觀形貌和表面成分的分析研究得到以下得結(jié)論：在復(fù)合摩擦材料中，樹脂材料對(duì)摩擦磨損特性的影響是第一因素，樹脂的含量有一最佳值，太多或太少對(duì)摩擦磨損都不利。根據(jù)對(duì)摩擦表面的觀察和成分分析，發(fā)現(xiàn)復(fù)合摩擦材料的表面瞬時(shí)溫度可超過1723℃，這一溫度要比原來估計(jì)的瞬點(diǎn)溫度1500℃高的多。詳細(xì)的分析和解釋了鋼纖維的氧化磨損過程，并對(duì)Kevlar纖維在熔融態(tài)的磨損過程以及摩擦生成物的形貌特征進(jìn)行了說明。對(duì)摩擦表面“沖積層”的形

3、成機(jī)理和對(duì)表面摩擦磨損的影響進(jìn)行了分析。解釋了摩擦材料表面裂紋產(chǎn)生的原因：在摩擦熱和表面力的綜合作用下，導(dǎo)致聚合物結(jié)構(gòu)的破壞和熱降解。借助原子力顯微鏡對(duì)復(fù)合摩擦材料和制動(dòng)盤的摩擦表面微觀組織結(jié)構(gòu)和形貌特征進(jìn)行了觀察分析?！　⊥ㄟ^對(duì)納米復(fù)合摩擦材料的制備及其表面摩擦磨損特性的研究表明：在各種復(fù)合摩擦材料中，各組份與樹脂粘合強(qiáng)度的強(qiáng)弱，決定了該組份和與該組份相鄰的其它組份在表面抗衡剪切力的時(shí)間長短?！　≡诓煌苿?dòng)工況條件下，對(duì)摩擦接觸界

4、面氣體壓力的變化進(jìn)行了初步的試驗(yàn)研究，結(jié)果表明：接觸界面的氣體壓力會(huì)隨滑動(dòng)速度，表面溫度和制動(dòng)載荷的大小而變化?！　∽詈?，以摩擦表面溫度為基準(zhǔn)，建立復(fù)合摩擦材料的表層結(jié)構(gòu)模型，并根據(jù)摩擦特性推導(dǎo)出摩擦系數(shù)的理論計(jì)算公式。根據(jù)磨損特性，建立了粘著磨損、氧化磨損以及磨料磨損的模型，分別給出了磨損計(jì)算式。根據(jù)計(jì)算公式表明：復(fù)合摩擦材料的磨損與摩擦能耗成正比，并隨溫度的上升呈指數(shù)地增加。通過類比法，推斷出摩擦表面微個(gè)體的振動(dòng)有產(chǎn)生制動(dòng)噪聲的可