PDF《一干井》

第卷第期年月摩擦学学报.

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二万 一 一二 二泣一一二一一一 一二一研究论文 一 碳纤维铜基复合材料的摩擦学性能研究 郭芝俊 运连仲 天 津大学机 械系,天津摘要本文对碳纤维 铜基 复合材 料 与钢 组成的摩 擦副进行 了摩 擦学性能研 究,在不 同的滑动速度 和不 同的载荷 条件下 , 得出了摩 擦余数 和比磨 损率 的试验 结果 , 并且对 碳膜 的形成和破裂,摩擦系数 的变 化过程 , 以及出现的磨 损状态 等进行 了分析 和 讨论 关健词 碳纤 维铜基 复合 材料 , 摩 擦学 性能,碳膜月言碳纤 维 铜基 复合 材料 以 下简称 碳铜 复合材 料 是本世 纪六 十年代 国外 出现 的一 种新型 金 属基 纤 维复合材料 , 它的强度和 模量都远 比铜 及 任何一种 铜合金 的高 , 导 电性 能和 导热 性能 良好 , 摩擦系数低 , 耐磨性高 , 在较高温度 下的性能和 尺寸稳定 , 因而 可以用作 电子材 料和 耐磨材 料等 . 七 十年 代 以来 , 国 内也 开展了对碳铜 复合 材料 的开 发研制工 作,本文报 道 对其 摩擦学 性能 的研究结果 . 试验部分试件 与试验方 法 试件材料是用 连续三 级 电沉积 法将 电解铜 沉积在 聚丙 烯睛基 碳纤 维表 面,再经真空热压 扩散处 理制成的厚 约 的板材 . 电解铜 的含铜量 为,抗拉强度 为.复合材料的 碳纤维体积 含量为 , 其单 轴向 纵向的抗 拉 强度 为,纵向与横 向的 抗拉强度 比为 〔 〕 . 、 一 采用 碳铜复合材 料 与钢组 成 摩擦副进 行 销一 盘式 试验 . 根据 滑 动方 向相 对 于碳纤 维方向的不 同可分 为型―滑动方 向与碳纤维方 向垂直 型―滑动方 向与碳纤 维方 向平行 型―滑动方 向与碳纤 维端面 垂直 . 碳铜复合材料 试件的形状 见图.型与型试件的 形状 相同,但前 者 的纤 维方 向与试卜一收到初 稿,一一收到修 改稿 . 本文通讯联 系人 运 连仲 . 摩擦学学报件的 长边平行 , 后者的纤 维方 向与 试件的短边 平行.再另行加工 , 以 免造成失 碳现 象影 响摩擦磨损性能 . 叠合 而成,取碳 纤 维方 向的 截面 为摩擦 面.钢制摩擦盘 的形状 见图,环形面为摩擦面 , 件,硬度 为.种试件所 用 摩擦盘相 同.第卷试件的主 表 面为摩擦面 , 试验时表面 不型试件是 由三 层纤维方 向相 同的 板材平均直径功 , 环宽,

二、型四.图试件形 状图摩擦盘 形状试件的装卡方 法见 图.型和 型 试件均 用螺 钉 固定在 位于 试验 机心轴上 的试件托一一,,

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'一一干干一一''一一一一一一图试件的装卡方 法 一试 件托 一夹具一摩 擦盘上,型试 件用螺钉 固定在位于 一 匕合轴上 的 夹具 一,摩擦盘 通过 螺 钉和 定位销固定在 试验 机的 下心 轴上 . 试验设 备 与仪器 试验在 一 型高温高速 摩擦磨 损 试验 机上 进行 . 该 机为 无级 调速,重锤加 载,转速和转数 自动显 示,但摩擦力 测量 改用了 动态应 变 仪和 函数记 录仪 测量 系统 . 试 验时 试验 机的 下心 轴旋 转,通过 摩擦盘 与试 件 间的摩 擦力带 动上心 轴微 微转 动,使其 上 的弹性杆弯曲弹性 变形 , 引起 贴在杆 上 的应 变片 电 阻发 生 变化 , 经 动态应 变仪和 函数记 录仪记 录并计算得 出摩 擦 系数 . 通过 对试 验前后试 件尺 寸的 测量和 计算 得出比磨损 率.图所示为试 验框图 . 一试试试试试试试验机机机一动动动一函函控控制柜柜柜柜柜态应变仪 仪仪数记 录仪仪阳毛试验 框图摩擦学学报第卷图为型试件 跑合 转 时的 照片 , 可 见摩擦表 面形 成了碳膜 , 在滑动出口处还有碳粒堆 积,盘摩 擦面上 有碳 膜及 铜 的转 移层 图为型试 件 试验 转时的 照片,可见试件和摩擦 盘上 的碳膜 都被破 坏,只有少 量 的碳分布且 有划伤 , 盘 表面还 出现 了轻 微的 胶合和 粘着现 象.图是型试件 试验 转时 的照片 . 可以看出 , 型 试件在 试验时也 不 能保 持 完整的碳膜 , 试件和 摩 擦盘表 面都 只 有少 量 的碳分 布并有 划伤 , 摩 擦盘 上 出现 了局 部 的胶合和 粘着现 象,临近 摩擦面 处还 有从 试件上脱落下来的碳粒 . 型 试件不 能形成碳膜,只有微量 的 碳分 布,图为型试件 试验 转时 的照片 , 可见试件和 摩擦 盘都出现了划伤 , 盘 底面 临近 摩擦 面处也 有从 试件上 脱落 下来 的碳粒 . 由于 型 试件的摩擦磨 损性 能较差 , 本文 未就其进 行更多的 试验研究 . 分析与讨论图是根据 试验结 果绘 制的几 种 试件的摩擦系数 一 转数曲线 . 曲线 和 所示 摩擦 系数辍艺几门,'转数图几种试件 的摩擦 系数一转数 曲线 一,,