铝对铜基粉末冶金材料摩擦磨损性能的影响

２００８年１月

第３３卷第ｌ期

润滑与密封

ＬＵＢＲＩＣＡＴＩＯＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ

Ｊａｎ．２００８

ＶｏＩ。３３Ｎｏ．１铝对铜基粉末冶金材料摩擦磨损性能的影响＋

高飞朗剑通符蓉韩晓明

（大连交通大学材料科学与工程学院辽宁大连１１６０２８）

摘要：采用粉末冶金工艺制备了含铝和石墨的铜基粉末冶金摩擦材料，利用定速摩擦试验机，分别在干、湿状态下，探讨了各摩擦速度条件下铝对材料摩擦磨损性能的影响规律。结果表明，铝有利于稳定摩擦因数，提高材料的耐磨性，原因在于铝提高了材料的硬度，从而降低摩擦面微凸体的变形程度。在干摩擦状态下，低速条件下的摩擦因数随铝含量增加而减小，高速条件下的摩擦因数变化不明显；湿摩擦状态，水膜的润滑作用降低了摩擦因数，铝含量增加，有利于提高低速摩擦条件的摩擦因数。高速摩擦条件下，由于离心作用和水分的加热蒸发，水膜的润滑作用降低，摩擦因数波动不显著。

关键词：铜基摩擦材料；铝；摩擦磨损；湿摩擦

中图分类号：ＴＨｌｌ７．１文献标识码：Ａ文章编号：０２５４一０１５０（２００８）１—０１８—４

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铜基粉末冶金材料是一种重要的摩擦材料，由于其摩擦因数高、耐磨性好而被用于制造高速列车制动元件…。材料中的组分根据其在材料中的作用，可分为基体组元、摩擦组元和润滑组元。摩擦组元和润滑组元往往是非金属材料，主要作用在于调节材料的摩擦磨损性能。基体组元大都为金属材料，其作用是形成金属基体，使材料具有一定的物理力学性能，并很大程度上决定了材料的摩擦磨损性能、热稳定性和导热性。因此，提高摩擦材料的综合性能除考虑材料中的非金属组元外，金属基体的成分和组织对材料的摩擦磨损性能的作用也是人们关注的问题旧１。对于铜基粉末冶金材料，往往通过添加锡、锌、镍、铝等元素来

＋基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０３７５０２５）；国家８６３计划项目（２００６ＡＡ０３２５１５）．

收稿日期：２００７—０７—２０

作者简介：高飞，教授，从事制动材料摩擦磨损性能的研究．Ｅ—ｍａｉｌ：ｇａｏｆｅｉ＠ｄｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．改善基体材料的性能，如姚萍屏等探讨了以ｃｕ—ｓｎ—ｚｎ、Ｃｕ．ｓｎ．Ｎｉ、Ｃｕ．ｓｎ—ｚｎ．Ｎｉ为基体的摩擦材料的摩擦磨损性能。结果表明微量的锡、锌、镍（含量在４％（质量分数）左右）均有利于提高材料的摩擦因数和耐磨性，更高的合金含量往往降低了材料的摩擦因数阻１。铝对铜基粉末冶金材料摩擦磨损性能的影响作用有类似的现象Ｈ。１。这些研究结果使有人们对这些元素对材料性能的影响有了一定的认识。比较而言，铝的密度低，资源丰富，从工程应用的角度，研究铝对材料性能的影响和作用更有积极意义。然而，目前关于铝对铜基粉末冶金材料摩擦磨损性能的研究还仅限于成分在１．５％一６％（质量分数）这个范围内。同时，在高速摩擦以及湿环境条件下铝对材料性能的影响还没有得到重视。

本文作者以含石墨的铜基粉末冶金材料为基础，将铝含量的变化范围增加到１８％（质量分数），探讨了铝含量对材料密度、硬度的影响。同时，在干、湿

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