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3D-SiC/ZL111新型摩擦材料摩擦性能及机理的研究
| 论文题名： | 3D-SiC/ZL111新型摩擦材料摩擦性能及机理的研究 |
| 关键词： | 高速列车;摩擦材料;真空低压铸造;制动盘;摩擦性能 |
| 摘要： | 350km/h高速列车开通标志着高速列车的综合性能得到了进一步提升,同时对制动摩擦材料的性能也提出了更高的要求。近年来科学工作者探索出一种新型复合材料—网络交叉复合材料。由于SiC具有高硬度、高耐磨、高耐热性等优异性能,而铝合金ZL111具有高导热率以及高塑性等优异性能。本文利用低压铸造工艺将ZL111铝合金熔液引入到 SiC骨架中制成3D-SiC/ZL111新型网络交叉复合材料和缩比的用于测试性能的3D-SiC/ZL111复合材料制动盘。3D-SiC/ZL111复合材料动车制动盘可显著减轻动车整车质量(以8节为一组计算,可减重5.2t),能够提供稳定的摩擦系数,具有较长的使用寿命,因此对该新型摩擦材料的研究具有重要意义。 本文研究了3D-SiC/ZL111新型摩擦材料的显微结构,评价了制动性能,探索了摩擦机理,研究表明: (1)3D-SiC/ZL111复合材料的拉伸性能在室温、75℃、150℃、225℃、300℃的环境中的平均抗拉强度为88MPa、70MPa、74MPa、77MPa、62MPa。该新型摩擦材料的热膨胀系数为17.5924′10-6/℃(测量温度区间在32.9℃~400℃),经过2500次热疲劳试验后,未发生显微结构改变,在150℃时具有最好的延伸率。 (2)铝基体与SiC骨架界面发生了轻微化学反应,增强了界面的结合强度。 (3)将实际全尺寸高铁制动盘按照3:1的线性比例缩小制造出3D-SiC/ZL111摩擦材料试验盘,直径220mm。模拟50~300km/h,制动压力0.2MPa,0.35MPa,和0.5MPa下动车紧急制动试验。相同速度、相同压力下,随着摩擦次数的增加,摩擦系数逐渐增大并稳定(0.32)。相同速度、不同压力下,高压力下的摩擦系数比低压力下稳定。压力对扭矩曲线的抖动幅度影响较为明显。相同压力、不同速度下,摩擦系数随着速度增加而降低。三种压力下,扭矩曲线均出现明显的“翘尾”现象,速度相同时,三种压力的“翘尾”程度大致相同。 (4)0.5MPa、300km/h时制动盘表面达到摩擦最高温度370℃。0.35MPa和0.5 MPa压力下,制动距离均小于国家标准。 (5)在制动过程中,低压低转速下磨损机理以磨粒磨损为主,高压高转速下以粘着磨损为主,发生了从3D-SiC/ZL111制动盘向3D-SiC/Cu静片的物质迁移。制动盘磨损量略微偏高,应进行制动盘显微结构和摩擦配副的优化来满足高铁制动材料的需要。 |
| 作者： | 杨鲲鹏 |
| 专业： | 材料工程 |
| 导师： | 喻亮 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 桂林理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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