论文题目: Fe-Al金属间化合物基摩擦材料制备与摩擦磨损机制研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料学
作者: 马洪涛
导师: 尹衍升
关键词: 摩擦材料,磨损机理
文献来源: 山东大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着汽车工业的发展,特别是汽车向高速化和重载化发展的趋势,对摩擦材料提出了越来越高的要求。多年来,国内外对摩擦材料进行了广泛的研究,主要形成了有机合成摩擦材料、粉末冶金摩擦材料和碳/碳复合摩擦材料为主的体系。本文针对已有体系中的材料在使用中的某些缺陷,查阅、分析了大量国内外相关文献,考虑到Fe3Al金属间化合物密度低,制造成本低,有良好的导热性能,特别是受Fe—Al金属间化合物特有的多键态结构带来的耐高温、抗氧化和耐腐蚀性能的启发,在国内首次选用Fe3Al作为基体材料研制开发了Fe3Al基复合摩擦材料,并获得初步成功。论文涉及材料学、热力学、摩擦学等诸多方面,研究内容富有创新性。 本文针对以下几个方面进行了研究:一、用球磨机械合金化工艺制备了Fe3Al粉体材料,并对Fe3Al的形成过程和机理进行了研究。也对粉体的制备工艺和随后的热处理过程的必要性,进行了研究,并借用XRD、TEM、SEM、DSC等现代化的测试手段,对Fe3Al形成过程的组织结构演变及Fe3Al粉体的形貌进行了表征和测试。二、在系统分析欲制备的摩擦材料结构和性能的基础上,优化选择了合适的摩擦阻元和润滑组元作为摩擦性能调节剂。分析计算了组元间的相容性,根据物理和化学相容原理,初步设计了新型摩擦材料配方,对它们进行混料。随后对其烧结工艺进行了优化,对其烧结原理进行了探讨。三、对制备的材料的性能和结构进行了研究,分析了烧结材料的相组成和界面结合方式。四、对制备的Fe3Al摩擦材料进行了力学性能测试,着重测试其不同工况条件和不同组元含量下材料的摩擦性能和磨损机理。五、对制备的Fe3Al基复合摩擦材料和传统的铁基摩擦材料进行摩擦性能对比试验,分析它们不同的磨损机制。并测试它们的抗氧化和耐腐蚀性能,研究了Fe3Al基复合材料的抗氧化原理。六。对研制的Fe3Al基复合材料进行了模拟制动试验,考察了其制动性能和摩擦磨损性能。 针对以上研究过程,得出如下的主要研究结论: 一、通过球磨机械合金化工艺,能够使Al、Fe元素粉末在球磨过程中使Al原子逐渐溶于Fe中形成无序α—Fe（Al）过饱和固溶体,通过随后在750℃
论文目录:
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
1．1 前言
1．2 粉末冶金材料的性能要求
1．3 粉末冶金材料的材料特性
1．4 粉末冶金摩擦材料国内外研究概况
1．4．1 粉末冶金摩擦材料国外研究现状
1．4．2 粉末冶金摩擦材料国内研究现状
1．5 粉末冶金摩擦材料的基本组成
1．5．1 基体组元
1．5．2 摩擦材料标准化历程与粉末冶金摩擦材料牌号
1．6 粉末冶金烧结工艺技术
1．6．1 基本工艺技术
1．6．2 粉末冶金摩擦材料工艺研究专利实例
1．6．3 现代粉末冶金摩擦材料配方研究方向
1．7 粉末冶金摩擦材料发展动向
1．7．1 制造工艺发展动向
1．7．2 对原有配方改进的研究动向
1．7．3 新型基体摩擦材料的研究
1．8 Fe-Al金属间化合物
1．8．1 Fe-Al金属间化合物研究回顾
1．8．2 Fe-Al金属间化合物的结构特点和性能
1．8．3 Fe-Al金属间化合物的摩擦学研究
1．8．4 Fe-Al金属间化合物潜在的研究方向
1．9 研究内容和目的
1．9．1 研究课题的提出
1．9．2 本课题研究的主要内容
第二章 Fe-Al金属间化合物粉体的制备
2．1 试验过程
2．1．1 试验用原材料
2．1．2 Fe_3Al粉体的制备
2．1．3 Fe_3Al粉体的组成及微观结构表征
2．2 结果与讨论
2．2．1 机械合金化过程中 Fe-Al到无序 Fe_3Al的转变机理
2．2．2 热处理对 Fe_3Al形成过程的影响
2．2．3 热处理后的 Fe_3Al粉体粒径和组分的变化
2．3 本章结论
第三章 Fe_3Al基摩擦材料的制备与性能
3．1 摩擦材料组分选择
3．1．1 基体
3．1．2 润滑组元
3．1．3 摩擦组元
3．2 摩擦材料烧结可行性分析
3．2．1 组元的物理相容性
3．2．2 组元的化学相容性
3．3 Fe_3Al基摩擦材料的制备
3．3．1 Fe_3Al基摩擦材料烧结工艺理论基础
3．3．2 实验工艺
3．3．3 实验过程
3．4 本章结论
第四章 Fe_3Al摩擦材料的结构与性能
4．1 Fe_3Al基摩擦材料的微观结构
4．1．1 Fe_3Al基摩擦材料的显微结构
4．1．2 Fe_3Al基摩擦材料的相结构
4．2 Fe_3Al基摩擦材料的界面结构
4．3 本章结论
第五章 Fe_3Al基摩擦材料的摩擦磨损性能
5．1 摩擦理论
5．1．1 分子机械理论
5．1．2 粘着理论
5．2 磨损理论
5．2．1 分层磨损理论
5．2．2 滑动疲劳磨损理论
5．2．3 能量磨损理论
5．2．4 磨损类型
5．3 试验材料与方法
5．4 Fe_3Al基摩擦材料的摩擦磨损行为
5．4．1 Fe_3Al粉体粒度的影响
5．4．2 Cu对 Fe_3Al基摩擦材料性能的影响
5．4．3 石墨对 Fe_3Al基摩擦材料的影响
5．4．4 MoS_2对Fe_3Al基摩擦材料的影响
5．4．5 孔隙度对 Fe_3Al基摩擦材料的影响
5．4．6 速度载荷对 Fe_3Al基摩擦材料的影响
5．5 本章结论
第六章对 Fe_3Al基摩擦材料与铁基摩擦材料性能对比
6．1 试样制备
6．1．1 试样配方
6．1．2 实验仪器
6．1．3 试样制备
6．2 抗氧化试验
6．2．1 氧化试验
6．2．2 热震试验
6．2．3 高速重载磨损试验
6．3 试验结果与讨论
6．3．1 氧化试验结果讨论
6．3．2 抗热震试验结果讨论
6．3．3 高速重载磨损试验结果讨论
6．3．4 变载荷对材料摩擦性能的影响
6．4 制动模拟试验
6．4．1 试样制备
6．4．2 数据处理
6．4．3 试验结果
6．5 磨损机理
6．6 本章结论
第七章 结论
参考文献
致谢
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学位论文评阅及答辩情况表
发布时间: 2005-10-17
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