准高速列车用铜基粉末冶金闸片材料的研制

论文摘要

随着我国铁路的大面积提速,列车的安全性也越来越被人们所关注,尤其是对其制动系统中闸片的性能要求更加严格,对闸片材料性能的研究也在不断的深入。本文以此为背景,对铜基粉末冶金闸片的制备技术及摩擦学特性进行了研究,成功的研制出三种组成成分存在差异的铜基粉末冶金闸片,并从某铁路局购得现有180km/h高速列车用闸片一副,对四种闸片的摩擦磨损性能进行了对比研究。在MM1000-II型材料摩擦磨损性能试验机上,分别用四种铜基粉末冶金刹车材料与GCr15钢组成摩擦副,测试其在不同的制动初速度和不同的制动压力下四种闸片材料的摩擦学性能,并且使用扫描电子显微镜（SEM）等微观分析设备对材料表面组织、形貌进行分析,对铜基粉末冶金闸片的摩擦磨损机理进行了探讨。试验结果表明:研制的闸片材料制造工艺是可行的,三种铜基粉末冶金闸片的摩擦学性能都达到要求。随着制动初速度的增加,三种闸片的摩擦系数都表现出下降的趋势。总体来看,FA闸片材料的综合摩擦磨损性能好于另外两种材料,FA闸片材料的摩擦系数在制动初速度增加的过程中下降程度在三者之间最小,表现稳定,同时该材料的磨损量也较低。并且FA闸片在高制动初速度下性能已经优于现有准高速列车闸片。分析表明,这是由于该种闸片材料的成分组元的不同造成的。FA闸片材料金属摩擦组元Fe的含量为8%10%,非金属摩擦组元SiO2为1%3%时的摩擦磨损性能较好,其摩擦系数比较平稳,抗干扰能力较强,磨损量较低。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 摩擦学基础理论
• 1.3 高速列车闸片摩擦材料发展概况
• 1.3.1 发达国家闸片材料的发展概况
• 1.3.2 国内闸片材料发展概况
• 1.4 粉末冶金摩擦材料发展概况
• 1.5 本论文的研究意义和内容
• 第2章 铜基粉末冶金制动闸片材料成分设计
• 2.1 粉末冶金制动闸片材料的分类
• 2.2 粉末冶金制动闸片材料的组成
• 2.3 闸片材料设计
• 2.3.1 基体的选取
• 2.3.2 摩擦组元的选取
• 2.3.3 润滑组元的选取
• 2.3.4 试验材料成分设计
• 2.4 小结
• 第3章 制动闸片材料制备工艺及试验设备
• 3.1 材料试验方案设计
• 3.2 闸片材料制备工艺
• 3.2.1 粉末组元混合
• 3.2.2 闸片材料试样模具设计
• 3.2.3 粉末的压制
• 3.2.4 烧结
• 3.2.5 烧结闸片硬度检测
• 3.2.6 烧结闸片密度和孔隙度检测
• 3.3 小结
• 第4章 铜基粉末冶金闸片材料摩擦磨损性能研究
• 4.1 试验设备
• 4.2 试样材料
• 4.2.1 对比样试验材料
• 4.2.2 四种闸片材料硬度对比
• 4.2.3 试验方法及参数选择
• 4.3 制动初速度对于闸片材料摩擦磨损性能的影响
• 4.3.1 制动初速度对于摩擦系数的影响
• 4.3.2 制动初速度对于磨损量的影响
• 4.3.3 制动初速度对制动距离的影响
• 4.4 制动压力对于闸片材料摩擦磨损性能的影响
• 4.4.1 制动压力对于摩擦系数的影响
• 4.4.2 制动压力对于磨损量的影响
• 4.5 闸片动态制动曲线
• 4.6 小结
• 第5章 摩擦表面磨损机制分析
• 5.1 制动初速度和制动压力对材料摩擦表面的影响和磨损机理分析
• 5.2 闸片摩擦表面X 射线衍射结果
• 5.3 摩擦材料与背板表面接触形貌分析
• 5.4 小结
• 第6章 结论
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果