TiAl基復(fù)合材料制動盤的摩擦學(xué)特性研究.pdf

1、隨著車輛的高速化發(fā)展，當(dāng)今汽車普遍使用的鑄鐵制動盤已經(jīng)滿足不了人們對安全性和節(jié)約能源的要求。主要存在兩個問題:一是密度大占據(jù)了制動系統(tǒng)的大部分重量。二是高溫工作性能差。TiAl基復(fù)合材料具有密度小、強度高、高溫工作性能好等特點，將其用作汽車制動盤材料代替普通的鑄鐵對汽車行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。
　　本研究在汽車制動盤性能要求的基礎(chǔ)上，對TiAl基復(fù)合材料進行了基體成分和耐磨成分的設(shè)計。選取了Ti-60Al-2Cr-2Nb-1B作為

2、基體，TiC和Al2O3陶瓷顆粒作為耐磨成分，采用真空熱壓燒結(jié)技術(shù)制備出性能優(yōu)良的TiAl基復(fù)合材料。對材料的物理力學(xué)性能和摩擦學(xué)性能進行了較深入的研究和探討。研究結(jié)論如下:
　　1、隨著TiC和Al2O3添加量的增加，TiAl基復(fù)合材料相對密度逐漸減小，硬度先增大后減小。隨著Al2O3添加量增加，復(fù)合材料的抗彎強度逐漸減小。隨著TiC添加量的增加，復(fù)合材料抗彎強度先增大后減小，TiC添加量為12％時材料的抗彎強度最優(yōu)。
　

3、　2、采用MMG-10型摩擦磨損試驗機對TiAl基復(fù)合材料進行了摩擦磨損性能測試。分別考察了干態(tài)、水潤、高溫狀態(tài)下，TiC和Al2O3添加量對復(fù)合材料的摩擦行為的影響以及相關(guān)的磨損機理。結(jié)果表明:隨著陶瓷顆粒添加量的增加，復(fù)合材料的摩擦系數(shù)不斷增大，磨損率先減小后增大。當(dāng)TiC和Al2O3添加量分別為12％和14％時，復(fù)合材料的磨損率達到最小值。而且TiC添加量為12％的TiAl基復(fù)合材料的摩擦系數(shù)值適中，磨損率較小，摩擦系數(shù)穩(wěn)定性較高

4、，并且在水潤和高溫狀態(tài)下仍然能維持0.3的摩擦系數(shù)，復(fù)合汽車制動性能要求。
　　3、選擇性能較好的TiAl復(fù)合材料，利用ABAQUS對TiAl基復(fù)合材料制動盤分別在緊急制動工況和持續(xù)制動工況進行了仿真分析。研究結(jié)果表明:緊急制動工況下時，TiAl基復(fù)合材料制動盤的最大溫度達到154.2℃，最大應(yīng)力達到88.94MPa。復(fù)合材料制動盤的最大溫度和最大應(yīng)力都出現(xiàn)在制動中期。持續(xù)制動工況下，復(fù)合材料制動盤的最大溫度達到166.3℃，最大