3D-SiC-ZL111新型摩擦材料摩擦性能及機(jī)理的研究.pdf

1、350km/h高速列車開通標(biāo)志著高速列車的綜合性能得到了進(jìn)一步提升,同時(shí)對(duì)制動(dòng)摩擦材料的性能也提出了更高的要求。近年來科學(xué)工作者探索出一種新型復(fù)合材料—網(wǎng)絡(luò)交叉復(fù)合材料。由于SiC具有高硬度、高耐磨、高耐熱性等優(yōu)異性能,而鋁合金ZL111具有高導(dǎo)熱率以及高塑性等優(yōu)異性能。本文利用低壓鑄造工藝將ZL111鋁合金熔液引入到 SiC骨架中制成3D-SiC/ZL111新型網(wǎng)絡(luò)交叉復(fù)合材料和縮比的用于測(cè)試性能的3D-SiC/ZL111復(fù)合材料制動(dòng)

2、盤。3D-SiC/ZL111復(fù)合材料動(dòng)車制動(dòng)盤可顯著減輕動(dòng)車整車質(zhì)量(以8節(jié)為一組計(jì)算,可減重5.2t),能夠提供穩(wěn)定的摩擦系數(shù),具有較長(zhǎng)的使用壽命,因此對(duì)該新型摩擦材料的研究具有重要意義。
　　本文研究了3D-SiC/ZL111新型摩擦材料的顯微結(jié)構(gòu),評(píng)價(jià)了制動(dòng)性能,探索了摩擦機(jī)理,研究表明:
　　(1)3D-SiC/ZL111復(fù)合材料的拉伸性能在室溫、75℃、150℃、225℃、300℃的環(huán)境中的平均抗拉強(qiáng)度為88MPa

3、、70MPa、74MPa、77MPa、62MPa。該新型摩擦材料的熱膨脹系數(shù)為17.5924′10-6/℃(測(cè)量溫度區(qū)間在32.9℃~400℃),經(jīng)過2500次熱疲勞試驗(yàn)后,未發(fā)生顯微結(jié)構(gòu)改變,在150℃時(shí)具有最好的延伸率。
　　(2)鋁基體與SiC骨架界面發(fā)生了輕微化學(xué)反應(yīng),增強(qiáng)了界面的結(jié)合強(qiáng)度。
　　(3)將實(shí)際全尺寸高鐵制動(dòng)盤按照3:1的線性比例縮小制造出3D-SiC/ZL111摩擦材料試驗(yàn)盤,直徑220mm。模擬50

4、~300km/h,制動(dòng)壓力0.2MPa,0.35MPa,和0.5MPa下動(dòng)車緊急制動(dòng)試驗(yàn)。相同速度、相同壓力下,隨著摩擦次數(shù)的增加,摩擦系數(shù)逐漸增大并穩(wěn)定(0.32)。相同速度、不同壓力下,高壓力下的摩擦系數(shù)比低壓力下穩(wěn)定。壓力對(duì)扭矩曲線的抖動(dòng)幅度影響較為明顯。相同壓力、不同速度下,摩擦系數(shù)隨著速度增加而降低。三種壓力下,扭矩曲線均出現(xiàn)明顯的“翹尾”現(xiàn)象,速度相同時(shí),三種壓力的“翹尾”程度大致相同。
　　(4)0.5MPa、300