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铁基粉末冶金烧结材料的疲劳与失效行为研究进展

第30卷第5期2012年10月

粉末冶金技术

PowderMetallurgyTechnology

V01.30,No.5

0ct.2012

铁基粉末冶金烧结材料的疲劳与

失效行为研究进展:I=

肖志瑜一叶旋一8陆宇衡李元元

(华南理工人学国家金属材料近净成形工程技术研究中心,广州510640)

摘要:铁基粉末冶金结构零件以其独特的优点和巨大的竞争力已在汽车等行业获得广泛的应用。材料疲劳性能的研究目前仍然是应用和科学研究中的一个重要领域。综述了近年来国内外铁基粉末冶金材料的疲劳与失效行为的研究成果,包括成分、组织和制备工艺等因素对铁基粉末冶金材料的疲劳性能、疲劳裂纹萌生与扩展机制的影响,以及铁基粉末冶金材料的疲劳裂纹扩展速率等方面的研究成果。指出了加强国内相关领域研究,有利于促进粉末冶金学科发展和提升国内的粉末冶金技术水平,对拓展铁基粉末冶金零件的应用具有重要的现实意义。

关键词:粉末冶金;疲劳性能;失效行为;烧结钢;研究进展

Progressofresearchonfatiguepropertiesofironbased

powdermetallurgymaterials

XiaoZhiyu,YeXuan,LuYuheng,LiYuanyuan

(NationalMetalNear—net—shapeFormingEngineeringandTechnologyResearchCentre,

SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510640,China)

Abstract:Iron—basedpowdermetallurgymaterialshavebeenwidelyusedinmanyindustriesespeciallyintheautomotiveindustryforitsuniqueadvantagesandgreatcompetitiveness.Theresearchoffatiguepropertyisstillanimportanttopicofengineeringapplicationandscientificresearch,Inthispaper,thestudiesonthefatigueofiron—basedpowdermetallurgymaterialsinrecentyearsarereviewed.Effectofcomposition,mierostruetureandmanufacturingprocessonfatiguestrengthandthemechanismofcrackinitiationandpropagationisintroduced,andSOisthestudiesoffatigue(',rackgrowthrateofiron-basedpowdermetallurgymaterials.Finally,questionsneededfurtherstudiesarepointedout.Thispapercontributestoimprovingtheresearchinrelatedfieldsofpowdermetallurgymanufacturingtechnologyandextendingtheapplicationofiron—basedpowdermetallurgymaterials.

Keywords:powdermetallurgy;fatigueproperties;failurebehavior;sinteredsteels;researchprogress

粉末冶金是一项集材料制备与零件成形于一体,节能、节材、高效、近终形成形、无/少污染的先进制造技术,在材料和零件制造业中具有不可替代的地位和作用,已经成为当代材料科学发展的前沿领域。1。21。近年来,国内汽车工业的发展,为粉末冶金材料的应用提供了更大的市场㈧。在现代工业领域中,主要的零部件大多是在循环变化的载荷作用下工作,疲劳是其主要的失效形式,大约有80%以上的结构强度破坏都是由于疲劳造成的,如曲轴、连杆、齿轮等的失效。铁基粉末冶金零件是产量大、应

{国家自然科学基金资助项目(50574041,50874051);教育部新世纪优秀人才计划资助项目(NCET-05—0739);国家科技重大专项资助项目(2010ZX04004—121)

}}肖志瑜(1965一),男,博士,教授。E—mail:zhyxiao@scut.edu.en

}}}通讯作者:叶旋,硕士研究生。E—mail:yexuanl216@sina.con

收稿日期:2011一11—29

万方数据

烧结工艺对铁基粉末冶金组织性能影响研究

烧结工艺对铁基粉末冶金组织性能影响研究 摘要:借助传统金相、XRD及扫描电镜测试技术,研究了不同烧结工艺对铁基粉末冶金组织性能的影响,优化了烧结工艺。将一定比例的铁粉进行充分混合后压制成型,在不同温度下进行烧结,随炉冷却到室温或淬火。利用电子显微镜进行金相分析,扫描电镜观察微观组织及断口形貌,测量测密度与耐磨性等综合性能。研究结果表明,烧结温度越高,粉末颗粒被烧结的程度越好,组织均匀性明显提高,材料的硬度、耐磨性也得到提高。 关键词:铁基粉末冶金;烧结工艺;粒度;性能 铁基粉末冶金材料是发展迅速的工程材料。近年来,由于具有优异的技术经济性,铁基粉末冶金材料逐渐取代部分传统的锻铸材料在机械、航天、农机,特别是汽车工业得到广泛的应用,制造像汽车齿轮、齿类零件和凸轮轴等几何形状复杂,加工困难或加工成本高的部件。目前,粉末冶金技术正向着高致密化高性能化集成化和低成本等方向发展[1]。 1.实验内容 实验样品采用在200目铁粉中添加3 %的400目、3%的800目和0.3%的3000目的羰基铁粉,0.2%碳粉。在研钵中均匀混合30min-50min后,将粉末置于钢模中用平板硫化机采用单向压制出直径为20mm,高为5mm的圆柱形试样,压力定位600MPa。按照表1中的各种配方成型件烧结热处理工艺,将试样置于箱式电阻炉进行烧结,用耐火土覆盖[2]。成品试样测试内容包括断口扫描、XRD、密度测试、金相组织观察等[3]。 2.实验结果与分析 由试样在不同烧结温度下烧结金相照片图1可以看出,当烧结温度为1000℃时,粉末基本得到烧结,但也存在组织不均匀,铁颗粒之间烧结不够充分,还没有扩散连接的部位,;当烧结温度为1050℃时,烧结效果也要优于1000℃;当烧结温度为1100℃,可以看到组织较均匀,也看不到明显的碳颗粒,铁粉之间得到了很好的烧结,缺陷也有所减少,组织均匀程度好[4]。 从表2可以看出,在相同的成分下,随着温度的提高,试样密度也在提高。在1100℃下烧结密度最高,950℃下烧结密度最低。总体趋势呈上升。 从表3可以看出,在1100℃下烧结耐磨性最高,950℃下烧结耐磨性最低,总体趋势呈上升。原因是在相同的成分下,随着烧结温度的提高,硬度与致密度随之提高,而耐磨性与硬度和致密度有关系,一般而言耐磨性随着硬度和致密度的提高而提高[5]。 通过XRD可以看出,试样的主要成分为铁,没有其他氧化物和杂质,说明

粉末冶金材料标准表

公司制造的铁基粉末冶金零件执行标准与成分性能<一> GB/T14667.1-93 <二> MPIF-35

烧结铁和烧结碳钢的化学成分(%). 材料牌号Fe C F-0000 97.7-100 0.0-0.3 F-0005 97.4-99.7 0.3-0.6 F-0008 97.1-99.4 0.6-0.9 注: 用差减法求出的其它元素(包括为了特殊目的而添加的其它元素)总量的最大值为2.0%。▲烧结铁-铜合金和烧结铜钢的化学成分(%). 材料牌号Fe Cu C FC-0200 83.8-98.5 1.5-3.9 0.0-0.3 FC-0205 93.5-98.2 1.5-3.9 0.3-0.6 FC-020893.2-97.9 1.5-3.9 0.6-0.9 FC-0505 91.4-95.7 4.0-6.0 0.3-0.6 FC-0508 91.1-95.4 4.0-6.0 0.6-0.9 FC-0808 88.1-92.4 7.0-9.0 0.6-0.9 FC-1000 87.2-90.5 9.5-10.5 0.0-0.3 烧结铁-镍合金和烧结镍钢的化学成分(%). 材料牌 号 Fe Ni Cu C FN-0200 92.2-99.0 1.0-3.0 0.0-2.5 0.0-0.3 FN-0205 91.9-98.7 1.0-3.0 0.0-2.5 0.3-0.6 FN-0208 91.6-98.4 1.0-3.0 0.0-2.5 0.6-0.9 FN-0405 89.9-96.7 3.0-5.5 0.2-2.0 0.3-0.6 FN-0408 89.6-96.4 3.0-5.5 0.0-2.0 0.6-0.9 注: 用差减法求出的其它元素(包括为了特殊

粉末冶金摩擦材料-培训教材

粉末冶金摩擦材料 (培训教材) 中国粉末冶金实验基地

目录 1.概述 2.粉末冶金摩擦材料的特点 3.我国生产的粉末冶金摩擦材料4.粉末冶金摩擦材料的装配 5.粉末冶金摩擦材料的组成 6.粉末冶金摩擦材料的生产 7.对摩材料

1.概述 摩擦材料是制动器(刹车制动)、离合器(传递扭矩)使用的一种功能性材料,它对制动器、离合器的工作起着重要的作用。例如,飞机的刹车片、汽车的刹车带、火车的制动闸瓦(闸片)等,是用做制动器中的摩擦材料。离合器片则是用在离合器中的摩擦材料。与摩擦材料一起摩擦进行工作的材料在飞机上称为对偶,或者叫作对摩材料;而在火车和汽车上则称为制动盘材料。摩擦材料和对摩材料构成一组摩擦副。尽管摩擦副的工作是由摩擦材料和对摩材料的共同性质所决定的,但是在其中起主要作用的、决定性作用的仍然是摩擦材料。 制动就是强制运转的机器或机械减速和停止的过程。在制动器中,摩擦副吸收机器或机械的动能,并把它转化为热能。一部分热量发散到周围的环境中去,而另一部分为摩擦副所吸收,使摩擦副本身的温度升高。传递扭矩摩擦副的工作和制动摩擦副的工作没有什么本质的区别,同样都是摩擦副中摩擦材料和对摩材料的相对速度发生变化。工作开始时相对速度最大,而后逐渐减小到零的过程。区别是工作时间的长短(制动时间一般是从几秒到十几秒,传递扭矩的时间一般是十分之几秒到几秒)不同,吸收能量的大小不同,摩擦因数不同,因而摩擦副的工作温度也不同。 摩擦副在工作过程中总是要吸收能量,使本身的温度升高。因此,摩擦材料不是在室温,而是在较高的温度下工作的。 摩擦材料工作时的温度和升温速度,在结构一定的情况下,主要和摩擦副工作时必须吸收的能量大小、吸收这些能量的时间间隔有关。吸收的能量越大、时间间隔越短,那么摩擦材料的温度越高,升温速度也越大。在某些情况下,发生热冲击,也就是在很短的时间间隔之内,摩擦表面产生极高的温度。例如,飞机在着陆制动时,在3~5秒种之内,摩擦材料工作表面温度可达到1000℃以上,体积温度高达400℃~600℃。 在油中工作的离合器摩擦副(称为湿式工作条件下),尽管工作时吸收的能量也很大,但由于有油的存在,一般工作表面的温度和整个摩擦材料的体积温度不超过200℃。 摩擦材料是靠表面工作的。在工作中,摩擦材料的工作表面温度很快升高,而后靠传导作用,使整个摩擦材料的温度升高。因此,摩擦材料的工作表面温度和整

烧结金属摩擦材料现状与发展动态

烧结金属摩擦材料现状与发展动态 newmaker 1 前言 烧结金属摩擦材料是以金属及其合金为基体,添加摩擦组元和润滑组元,用粉末冶金技术制成的复合材料,是摩擦式离合器与制动器的关键组件。它具有足够的强度,合适而稳定的摩擦系数,工作平稳可靠,耐磨及污染少等优点,是现代摩擦材料家族中应用面最大、量最大的材料。 用粉末冶金技术制造烧结金属摩擦材料已有70年的历史,1929年美国开始了这项工作的研究,30年代末期首先将该材料用在了D-7、D-8铲运机中的离合器片上。发展到现在,所有载荷量高的飞机,包括米格、伊尔、波音707、747和三叉戟等,其制动器摩擦衬材料都采用了烧结金属摩擦材料。在我国,特别是在1965年以后,烧结金属摩擦材料的科研、生产得到迅速发展。迄今,我国已有十多个具有一定生产规模的生产企业,年产铜基和铁基摩擦制品约850万件,广泛应用于飞机、船舶、工程机械、农业机械、重型车辆等领域,基本满足了国内主机配套和引进设备摩擦片的备件供给和使用要求。 2 制造方法与工艺研究 2.1 制造方法 目前,国内外烧结金属摩擦材料的生产仍主要沿用1937年美国S·K·Wellman及其同事们创造的钟罩炉加压烧结法(压烧法),该方法的基本工序是:钢背板加工→往油、电镀铜层(或铜、锡层);配方料混合→压制成薄片→与钢背板烧结成一体→加工沟槽及平面。由于传统的压烧法存在着能耗大、生产效率相对低、原材料粉末利用率低、本钱高等缺点。因此,一些国家对传统工艺作了一些改进,同时十分注重新工艺的研究,在改善或保证产品性能条件下探索和寻求进步经济效益的途径。 新的制造工艺相继问世,其中最令人瞩目的是喷撒工艺(Sprinkling powder procedure),它以生产的高效率和明显的经济效益独具上风。喷撒工艺法以产业规模生产烧结金属摩擦材料始于70年代,美国的威尔曼、西德的奥林豪斯和尤里特、奥地利的米巴等企业拥有这项技术。80年代中期,杭州粉末冶金研究所从奥地利米巴公司引进了该技术。 喷撒工艺的基本流程是:钢背板在溶剂(如四氯化碳中脱脂处理(或钢背板电镀)→在钢背板上喷撒上混合材料→预烧→压沟槽→终烧→精整。 与传统的压烧法相比,喷撒工艺主要有下列一些优点: (1)实现了无加压连续烧结,耗能低。

粉末冶金材料标准表完整版本

公司制造的铁基粉末冶金零件执行标准与成分性能 <一> GB/T14667.1-93 <二> MPIF-35 编辑版word

烧结铁和烧结碳钢的化学成分(%). 材料牌号Fe C F-0000 97.7-100 0.0-0.3 F-0005 97.4-99.7 0.3-0.6 F-0008 97.1-99.4 0.6-0.9 注: 用差减法求出的其它元素(包括为了特殊目的而添加的其它元素)总量的最大值为2.0%。▲烧结铁-铜合金和烧结铜钢的化学成分(%). 材料牌号Fe Cu C FC-0200 83.8-98.5 1.5-3.9 0.0-0.3 FC-0205 93.5-98.2 1.5-3.9 0.3-0.6 FC-020893.2-97.9 1.5-3.9 0.6-0.9 FC-0505 91.4-95.7 4.0-6.0 0.3-0.6 FC-0508 91.1-95.4 4.0-6.0 0.6-0.9 FC-0808 88.1-92.4 7.0-9.0 0.6-0.9 FC-1000 87.2-90.5 9.5-10.5 0.0-0.3 烧结铁-镍合金和烧结镍钢的化学成分(%). 材料牌 号 Fe Ni Cu C FN-0200 92.2-99.0 1.0-3.0 0.0-2.5 0.0-0.3 FN-0205 91.9-98.7 1.0-3.0 0.0-2.5 0.3-0.6 FN-0208 91.6-98.4 1.0-3.0 0.0-2.5 0.6-0.9 FN-0405 89.9-96.7 3.0-5.5 0.2-2.0 0.3-0.6 FN-0408 89.6-96.4 3.0-5.5 0.0-2.0 0.6-0.9 注: 用差减法求出的其它元素(包括为了特殊 编辑版word

Fe在铜基粉末冶金摩擦材料中的作用

收稿日期:2006-02-20 基金项目:湖南省科技重大项目产业化研究资助(01-96-10)作者简介:陈 洁(1978-),女(汉),湖南长沙人,在读博士,主要从事复合材料的研究。 Fe 在铜基粉末冶金摩擦材料中的作用 陈 洁,熊 翔,姚萍屏,李世鹏 (中南大学粉末冶金研究院国家重点实验室,湖南 长沙 410083) 摘 要:研究了Fe 在铜基粉末冶金航空摩擦材料中的摩擦磨损作用及机理。研究表明:Fe 在 铜基摩擦材料中起到了摩擦组分的作用,对材料的机械性能和摩擦磨损性能起到了重要的作用。Fe 能提高铜基摩擦材料的强度、硬度;当Fe 含量超过4%后,随Fe 含量的增加,材料的摩擦系数及稳定性增加;高速摩擦条件下,Fe 能促进摩擦面氧化膜的形成,减小材料的摩擦系数和磨损量。 关键词:粉末冶金摩擦材料;摩擦磨损;摩擦组分;摩擦机理中图分类号:TF12512 文献标识码:A 文章编号:1006-6543(2006)04-0016-05 THE WOR KIN G OF Fe IN COPPER -BASED P/M FRICTION MA TERIAL CHEN Jie ,XIONG Xiang ,YAO Ping -ping ,L I Shi -peng (Stare K ey Laboratoty of Powder Metallurgy ,Central S outh University ,Changsha 410083,China ) Abstract :The working mechanism of Fe in a new type of copper -based P/M friction material was studied 1The results show that Fe works as frictional component in copper -based friction ma 2terials ,influening the mechanical and frictional property of materials 1Fe can increase the strength and hardness of friction material ;when Fe is more than 4%,with the increase of Fe ,the friction coefficient and stability of the material are enhanced 1At the same time ,at high speed friction ,Fe takes part in formation of oxide film on friction surface ,so the wear loss of friction material is de 2creased 1 K ey w ords :P/M friction material ;friction and wear ;friction component ;friction mechanism 铜基粉末冶金摩擦材料由于其良好的导热性、耐磨性而被广泛应用于各种离合器和刹车装置中[1]。粉末冶金摩擦材料是以金属及其合金为基体,添加硬质颗粒摩擦组元和固体润滑组元,用粉末冶金的方法制造而成的金属基颗粒复合材料[2]。因此,可以通过调节和控制复合材料中各组元的含量及存在形式来改善材料的物理机械性能,进而提高材料的摩擦磨损性能,最终得到综合性能优异的粉末冶金摩擦材料。 粉末冶金摩擦材料中大都加有Fe 作为摩擦组元,以提高材料的摩擦系数[3,4],其含量一般在5%~25%的范围内。有资料显示[5],Fe 含量在5%以下时,摩擦系数才有所提高,随后Fe 含量增加,材料的摩擦系数变化不大,且Fe 含量增加,材料磨损量增加,对偶磨损量则减少[6]。本文即针对Fe 在新型铜基粉末冶金摩擦材料中的作用机理进行了系统的分析,明确了Fe 对铜基粉末冶金摩擦材料摩擦磨损性能的影响。 第16卷 第4期 2006年8月 粉末冶金工业POWDER METALL URG Y IN DUSTR Y Vol.16No.4Aug.2006

行业标准《粉末冶金铁基渗铜烧结件》-编制说明(讨论稿)

粉末冶金铁基渗铜烧结件 行业标准编制说明 一、工作简况 1.1项目来源 根据工业和信息化部《工业和信息化部办公厅关于印发2017年第一批行业标准制修订计划的通知》(工信厅科[2017]40号)的要求,由广东省材料与加工研究所负责制定有色金属行业标准《粉末冶金铁基渗铜烧结件》,项目计划编号为2017-0193T-YS,计划完成年限为2019年。 1.2本标准所涉及的产品简况 粉末冶金作为机械零件的先进制造技术,具有材料利用率高、尺寸精度高、加工工序少、易实现与其他材料的合金化或复合化的特点,适用于大批量生产性能特殊和形状复杂的机械零件。对铸、锻、机加工等常规方法难以成形的复杂零件,用粉末冶金方法制造则成本低,经济、快速,因此粉末冶金制备机械零件已广泛应用于整个机械制造领域。在粉末冶金制品中,通过渗铜处理工艺制备的粉末冶金机械零件因具有良好的耐磨性、耐冲击性,又有较高的强度和硬度,故该高档次产品占据了一定的市场份额,并赢得了良好的声誉。 目前国内生产的铁基粉末冶金的产量仅为50 亿元左右,加上诸多合金汽车、家电、空调等零部件企业每年仍需从国外大量进口先进的铁基粉末冶金(机械、汽车部件),预计我国市场的需求量基本在100 亿左右,该市场容量每年仍保持10%的速度增长。中国铁基粉末冶金未来的发展方向主要包括:提高铁基粉末冶金的密度,进一步提高粉末冶金的一致性高、精度高、形状复杂等特点。其中渗铜烧结工艺正是获取高密度、高强度铁基零件的方法,且该工艺已被广泛应用于粉末冶金零件制造业。 目前,粉末冶金技术已被广泛应用于机械、交通、电子、航空航天、兵器、核工业、生物、信息和环保节能等领域,成为新材料科学中最具发展活力的分支。 1.3 承担单位情况及主要工作过程 1.3.1承担单位情况 广东省材料与加工研究所成立于2015年7月,现隶属于广东省科学院,由原广州有色金属研究院金属加工与成型技术研究所与粉末冶金研究所联合组建而成。主要从事粉末冶金材料、金属基复合材料、先进成形加工技术及装备的研发等研究工作。围绕国

烧结气氛论文:烧结工艺对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响

烧结气氛论文:烧结工艺对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响 【中文摘要】随着我国铁路运输业的飞速发展,列车运行速度一提再提,这就对制动摩擦材料提出了更为苛刻的要求。铜基粉末冶金摩擦材料因其具有高的机械强度、高导热性和优良的摩擦磨损性能而成为高速列车制动闸片的首选材料,如何通过制备工艺和原料体系的改进提高材料的耐温性能和摩擦稳定性一直是人们研究的重点。本文通过采用不同的烧结工艺制备了铜基粉末冶金摩擦材料,研究不同烧结温度和烧结气氛对材料显微组织、物理机械性能和摩擦磨损性能的影响,并探讨了材料在不同制动条件下的摩擦磨损行为及机理,结果 表明:(1)铜基粉末冶金摩擦材料中各组元分布均匀,组元间接触紧密,鳞片状石墨垂直于压制方向呈层状分布,SiO2以黑色大颗粒状镶嵌于铜基体内。随的烧结温度提高,材料中各组元间的孔隙减少,当达到一定程度后,孔隙不再减少;烧结气氛对材料的形貌无明显影响。(2) 烧结工艺对材料的物理-机械性能影响较大。随烧结温度的提高,采用N2和N2+H2混合气制备材料的密度先升后降,抗压强度较大,且随之呈上升趋势;H2气氛制备材料的密度呈下降趋势,抗压强度与其他两种气氛下制备的相比显著降低,且呈下降趋势。(3)相同制动压力下,材料的摩擦系数随的转速的提高先升高后降低,磨损量随着转速的提高逐渐增加;在较低转速时,磨损以粘着磨损为主,随着转速提高,磨损逐渐表现为氧化磨损和疲劳磨损。N2+H2混合气氛烧结材料在较低

转速下具有较好的摩擦性能,磨损量很低,且随烧结温度提高呈下降 趋势;N2气氛烧结材料在较高转速下摩擦性能较好,摩擦稳定性好,而且磨损量也较低。(4)在一定转速下,随着制动压力的提高,材料的摩擦系数呈下降趋势,摩擦稳定性系数先升高后下降,磨损量显著增加;较低压力时,磨损主要由粘着机理控制,较高压力时,磨损主要表现为疲劳磨损和剥层脱落。N2+H2混合气氛烧结材料在高制动压力下具有较好的摩擦性能,摩擦稳定性最高,磨损量最小,且随烧结温度升高先减少后增加,在1000℃时最低。 【英文摘要】With the development of train transport, the requirements are stiffer and stiffer in the properties of the braking materials by the speed improvement. Because of the high mechanical strength, high conductibility and excellent friction and wear properties, Cu-based P/M friction materials have been the leading material for friction brake of high-speed train.Cu-based P/M friction material has been made by different sintering process. The effect of sintering temperature and atmosphere on the micro-structure, physical and mechanical properties and friction and wear properties of material have been investigated, and the friction and wear behavior and mechanism in the different braking conditions have been discussed. The results show:(1) Scaly graphite and SiO2 are well-distributed in Cu-based P/M materials. With the

摩擦材料

摩擦材料 一、概论 摩擦材料是一种应用在动力机械上,依靠摩擦作用来执行制动和传动功能的部件材料。它主要包括制动器衬片(刹车片)和离合器面片(离合器片)。刹车片用于制动,离合器片用于传动。 任何机械设备与运动的各种车辆都必须要有制动或传动装置。摩擦材料是这种制动或传动装置上的关键性部件。它最主要的功能是通过摩擦来吸收或传递动力。如离合器片传递动力,制动片吸收动能。它们使机械设备与各种机动车辆能够安全可靠地工作。所以说摩擦材料是一种应用广泛又甚关键地材料。 摩擦材料是一种高分子三元复合材料,是物理与化学复合体。它是由高分子粘结剂(树脂与橡胶)、增强纤维和摩擦性能调节剂三大类组成及其它配合剂构成,经一系列生产加工而制成的制品。摩擦材料的特点是具有良好的摩擦系数和耐磨损性能,同时具有一定的耐热性和机械强度,能满足车辆或机械的传动与制动的性能要求。它们被广泛应用在汽车、火车、飞机、石油钻机等各类工程机械设备上。民用品如自行车、洗衣机等作为动力的传递或制动减速用不可缺少的材料。 二、摩擦材料发展简史 自世界上出现动力机械和机动车辆后,在其传动和制动机构中就使用摩擦片。初期的摩擦片系用棉花、棉布、皮革等作为基材,如:将棉花纤维或其织品浸渍橡胶浆液后,进行加工成型制成刹车片或刹车带。其缺点:耐热性较差,当摩擦面温度超过120℃后,棉花和棉布会逐渐焦化甚至燃烧。随着车辆速度和载重的增加,其制动温度也相应提高,这类摩擦材料已经不能满足使用要求。人们开始寻求耐热性好的、新的摩擦材料类型,石棉摩擦材料由此诞生。 石棉是一种天然的矿物纤维,它具有较高的耐热性和机械强度,还具有较长的纤维长度、很好的散热性,柔软性和浸渍性也很好,可以进行纺织加工制成石棉布或石棉带并浸渍粘结剂。石棉短纤维和其布、带织品都可以作为摩擦材料的基材。更由于其具有较低的价格(性价比),所以很快就取代了棉花与棉布而成为摩擦材料中的主要基材料。1905年石棉刹车带开始被应用,其制品的摩擦性能和使用寿命、耐热性和机械强度均有较大的提高。1918年开始,人们用石棉短纤维与沥青混合制成模压刹车片。20世纪20年代初酚醛树脂开始工业化应用,由于其耐热性明显高于橡胶,所以很快就取代了橡胶,而成为摩擦材料中主要的粘结剂材料。由于酚醛树脂与其他的各种耐热型的合成树脂相比价格较低,故从那时起,石棉-酚醛型摩擦材料被世界各国广泛使用至今。 20世纪60年代,人们逐渐认识到石棉对人体健康有一定的危险性。在开采或生产过程中,微细的石棉纤维易飞扬在空气中被人吸入肺部,长期间处于这种环境下的人们比较容易患上石棉肺一类的疾病。因此人们开始寻求能取代石棉的其它纤维材料来制造摩擦材料,即无石棉摩擦材料或非石棉摩擦材料。20世纪70年代,以钢纤维为主要代替材料的半金属材料在国外被首先采用。80年代-90年代初,半金属摩擦材料已占据了整个汽车用盘式片领域。20世纪90年代后期以来,NAO(少金属)摩擦材料在欧洲的出现是一个发展的趋势。无石棉,采用两种或两种以上纤维(以无机纤维为主,并有少量有机纤维)只含少量钢纤维、铁粉。NAO(少金属)型摩擦材料有助于克服半金属型摩擦材料固有的高比重、易生锈、易产生制动噪音、伤对偶(盘、鼓)及导热系数过大等缺陷。目前,NAO (少金属)型摩擦材料已得到广泛应用,取代半金属型摩擦材料。2004年开始,随汽车工业飞速发展,人们对制动性能要求越来越高,开始研发陶瓷型摩擦材料。陶瓷型摩擦材料主要以无机纤维和几种有机纤维混杂组成,无石棉,无金属。其特点为: 1. 无石棉符合环保要求; 2. 无金属和多孔性材料的使用可降低制品密度,有利于减少损伤制动盘(鼓)和产生制动噪音的粘度。 3. 摩擦材料不生锈,不腐蚀; 4. 磨耗低,粉尘少(轮毂)。 三、摩擦材料分类 在大多数情况下,摩擦材料都是同各种金属对偶起摩擦的。一般公认,在干摩擦条件下,同对偶摩擦系数大于0.2的材料,称为摩擦材料。 材料按其摩擦特性分为低摩擦系数材料和高摩擦系数材料。低摩擦系数材料又称减摩材料或润滑材料,其作用是减少机械运动中的动力损耗,降低机械部件磨损,延长使用寿命。高摩擦系数材料又称摩阻材料(称为摩擦材料)。

粉末冶金摩擦材料原料作用分析

高铁粉末冶金刹车片用原材料作用分析粉末冶金摩擦材料的问世距今已有近百年的历史,尤其在近几年发展尤为迅猛。粉末冶金工艺可以将金属和非金属组分的不同性能很好地配合于一种材料中,已有逐渐代替有机物粘结高分子材料的趋势。 粉末冶金摩擦材料一般由三部分组成:构成基体金属骨架的组元、润滑组元和摩擦组元。是一种含有金属和非金属多种组分的假合金。 1构成基体金属骨架的组元 简称基体组元。常用铜、铁、二硫化钼、镍、钛、铬、钼、钨、磷、锡、铝、锌等。 基体组元由基本组元和辅助组元两部分组成,基本组元在成分中占的比重最大。在铁基中,基本组元是铁。在铜基中,基本组元是铜。辅助组元与基本组元形成合金,从而改善基本组元的性能,或者是赋予基本组元以某种所需要的性能。辅助组元在铁基材料中有二硫化钼、镍、铬、钼、铜及磷等。在铜基中主要是锡、铝、锌及磷等。 粉末冶金摩擦材料的性能、工艺特点在很大程度上取决于基体组元的化学成分、结构和物理机械性能。基体组元保证了材料的承载能力、热稳定性、耐磨性,以及在高温工作时保持住摩擦剂和润滑剂颗粒的能力。一般在粉末冶金摩擦材料中,基体组元占铁基材料的50%~70%,占铜基材料的60%~90%。 1.1铁 近年来铁基粉末冶金摩擦材料的发展很快,主要是由于它节省有色金属,在高温高负荷下显示出更加优良的摩擦性能,机械强度高,能够承受比较大的压力,因而它应用在很多领域。但是,由于铁与对偶具有很强的亲和性,有利于粘结过程的发展,因此需加入大量的其他元素使铁合金化以降低铁的塑性,提高其强度、屈服极限和硬度,以克服次缺点,但同时也提高了成本和加工工艺复杂度。 铁基材料的基体组元中,加入镍、铬、钼,主要目的在于提高材料机械-物理性能和耐热耐腐性能。加入磷,能提高材料的强度,提高耐磨性。加入二硫

烧结金属材料硬度规范

烧结金属材料硬度规范 由于烧结金属材料硬度的检测和其他金属件有所不同。为了使图纸与工厂及生产厂商的实物检指能够保持一致,须统一标准与规范,经过统计多家供应商的烧结金属零件检指数据加以汇总分析,并参照一系列的国家标准,特编制烧结金属材料硬度的设计检测标准规范。 硬度硬度是烧结金属结构材料(零件)中最常使用的一个性能指标。按烧结金属结构材料(零件)的材质不同,常用的硬度测试方法有布氏硬度HB;洛氏硬度HRA、HRB、HRC;维氏硬度HV及肖氏硬度HS。它们的压头材料、压头大小、压头形状以及采用的压力各不相同。根据试样上压头所留下的压痕尺寸大小,可算出其相应的硬度值。 烧结金属结构材料通常存在孔隙。如果硬度计的压头正好压在它的孔隙处,就不能反映出其基体的真实硬度。多孔性材料的硬度值的离散性比相应的锻轧材料大。烧结金属零件的多孔性决定了其检测方法最好采用维氏硬度计,其值相对稳定而准确。烧结金属件中,含油(滑动)轴承仍用布氏硬度来表示其表观硬度。 经分析生产厂商送检的各类烧结金属零件检指数据,并参照相关国家标准规定: GB/T 9097.1-2002烧结金属材料(不包括硬质合金)表观硬度的测定第一部分:截面硬度基本均匀的材料 GB/T 4340.1-1999 金属维氏硬度试验第1部分试验方法 GB/T 231.1-2002 金属布氏硬度试验第1部分试验方法 对于烧结金属零件(含油轴承除外),在图纸上技术要求中硬度统一使用维氏硬度来标志,同样测试也使用维氏硬度标准。具体的测试统一按GB/T 4340.1-1999中3.3推荐的维氏硬度试验力表3-2,小负荷维氏硬度试验的HV0.3来标注和检测。 密度烧结金属材料制取零件时,材料具有孔隙,零件的密度是可变的。其不仅影响零件的力学性能和精度,同时影响压坯的成品率和生产效率,所以压坯密度设计是烧结金属的零件设计和制造的主要依据之一。在烧结金属零件生产中,一般说来,材料的密度愈高 ,材料的物理—力学性能愈高。烧结金属零件的密度是单位体积的质量,其体积也包含材料中孔隙的体积。 含油率含油率高低是含油轴承性能的重要指标,并与开孔率有关。测试参照国家标准: GB/T 5163-2006 烧结金属材料(不包括硬质合金)可渗性烧结金属材料密度、含油率和开孔率的测定来进行 烧结金属零件在图纸技术要求中必须要有硬度和密度二项指标,齿轮类还须增加材料抗拉及冲击强度极限值的技术要求。具体参照国家标准: GB/T 10423-2002 烧结金属摩擦材料抗拉强度的测定。 一.烧结金属材料-结构件 硬度与密度的分类:统一使用维氏硬度HV0.3,同时以零件在整机中的使用状态分为以下五大类。

粉末冶金材料学

1.粉末冶金技术的特点(优越性) 能制造熔铸法无法获得的材料和制品 1、难熔金属及其碳化物、硼化物和硅化物; 2、孔隙可控的多孔材料 3、假合金 4、复合材料;5 微、细晶(准晶)和过饱和固溶的块体金属和制品; 能制造性能优于同成分熔铸金属的粉末冶金材料 1、制造细晶粒、均匀组织和加工性能好的稀有金属坯锭; 2、制造成分偏析小、细晶、过饱和固熔的高性能合金; 具有高的经济效益 1、少无切削; 2、工序短,效率高; 3、设备通用性好,适合于大批量生产; 2.粉末冶金材料的分类 1、机械材料和零件; 2、多孔材料及制品; 3、硬质工具材料 4、电接触材料; 5、粉末磁性材料; 6、耐热材料; 7、原子能工程材料; 3.粉末冶金材料的孔隙产生过程及其存在形态 产生过程:颗粒间隙(松装粉末聚集体或粉末成形素坯)烧结形成孔隙。存在形态:开孔:与外表面连通的孔隙,半开孔:孔隙只有一端与外表面连通的孔隙,闭孔:与外表面不连通的孔隙,连通孔:互相连通的孔隙 4. 孔隙对材料性能影响的基本理论; 减小承载面积;应力集中剂(减小孔隙尺寸、孔隙球化、孔隙内表面圆滑处理能有效降低应力集中,从而提高强度和韧性)应力松弛剂:裂纹遇到孔隙后被磨钝,提高断裂水平 5.哪些力学性能对孔隙形状敏感:强度、弹性模量、延伸率、断裂韧性、冲击韧性、硬度 6. 提高粉末冶金材料密度的方法:复压复烧,溶浸、粉末冶金热锻 7.固溶强化机理:晶体中有合金元素,固溶原子与晶体中缺陷的交互作用,溶质元素使基体(溶剂)金属的塑性变形抗力、强度、硬度增大,延性和韧性降低 8.影响固溶度(合金溶解度)的因素:晶格因素,相对尺寸因素,化学亲和力,电子浓度因素 9.什么是金属材料热处理?将固态金属或合金采用适当的方式进行加热、保温和冷却,以改变金属或合金的内部组织结构,使材料满足使用性能要求。 10.加热奥氏体化时影响粒度的因素:加热温度和保温时间,加热速度,合金元素,原始组织 11.刚冷却时等温转变的基本类型及对应组织结构的名称 共析钢等温转变:珠光体,贝氏体,马氏体;亚共析钢等温转变:奥氏体,铁素体,珠光体;过共析钢等温转变:奥氏体,渗碳体,珠光体 12.烧结钢热处理的工艺特点及注意事项 工艺特点:奥氏体化温度高:致密钢为AC+30~50℃,烧结钢为AC+100~200℃,密度的要求:烧结钢密度过低(<6.0g/cm3)淬火无任何效果,淬透性比致密钢差 注意事项:(1)孔隙率>10%易腐蚀,不能在盐浴中加热(2)表面热处理前应进行封孔处理:滚压、精整、或氮化、硫化处理 (3)加热时应气氛保护或添加保护性填料 (4)淬火介质不能用水。 13.烧结钢淬透性的影响因素:孔隙度,合金元素,氧、碳含量 14.身高结钢合金化的特点:1、孔隙的影响:密度低于6.5g/cm3,合金的强化作用很弱;2、某些强化效果好合金元素,如Cr、Mn易氧化,常以中间合金粉或预合金粉引入;3、铜和磷常用,4、烧结钢中常用的合金元素除碳外,主要有Cu、Ni、Mo、Cr、P等 15. C含量对烧结Fe-C系结构与性能的影响 珠光体随C含量而增大而增大,渗碳体随C含量而增大而增大强度有极大值,塑性(延伸率、断面收缩率)单调下降;由于碳分布不均匀,一般烧结钢显微组织为:珠光体+铁素体+少量渗碳体+孔隙+夹杂 16.常见烧结碳钢显微组织:铁素体,珠光体,渗碳体 17.影响烧结碳钢化合碳含量的因素:1、石墨加入量,2、烧结气氛3、烧结温度4、烧结时间5、氧含量

摩擦材料

摩擦材料 定义:是一种由粘结剂、增强纤维、摩擦性能调节剂和其它配合剂组成的复合材料 粘结剂: ★酚醛树脂 ★橡胶 ★橡胶和酚醛树脂共混 增强材料:无机或有机纤维 填料:摩擦性能调节剂和配合剂组成 粘结剂: 摩擦材料所用的有机粘结剂为酚醛类树脂和合成橡胶,而以酚醛类树脂为主。它们的特点和作用是当处于一定加热温度下时先呈软化而后进入粘流态,产生流动并均匀分布在材料中形成材料的基体,最后通过树脂固化作用的橡胶硫化作用,把纤维和填料粘结在一起,形成质地致密的有相当强度及能满足摩擦材料使用性能要求的摩擦片制品。 增强纤维: 纤维增强材料构成摩擦材料的基材,它赋予摩擦制品足够的机械强度,使其能承受摩擦片在生产过程中的磨削和铆接加工的负荷力以及使用过程中由于制动和传动而产生的冲击力、剪切力、压力。 填料: 增摩填料: 莫氏硬度通常为3~9。硬度高的增摩效果显著明显。5.5硬度以上的填料属硬质填料,但要控制其用量、粒度。(如氧化铝、锆英石等) 减磨填料: 一般为低硬度物质,低于莫氏硬度2的矿物。如:石墨、二硫化钼、滑石粉、云母等。它既能降低摩擦系数又能减少对偶材料的磨损,从而提高摩擦材料的使用寿命。 分类: 石棉摩擦材料分为以下几类: a 石棉纤维摩擦材料,又称为石棉绒质摩擦材料。生产:各种刹车片、离合器片、火车合成闸瓦、石棉绒质橡胶带等。 b 石棉线质摩擦材料。生产:缠绕型离合器片、短切石棉线段摩擦材料等。 c 石棉布质摩擦材料。生产:制造层压类钻机闸瓦、刹车带、离合器面片等。 d 石棉编织摩擦材料。生产:制造油浸或树脂浸刹车带。石油钻机闸瓦等。 分类: B 无石棉摩擦材料分为以下几类: a 半金属摩擦材料,应用于轿车和重型汽车的盘式刹车片。其材质配方组成中通常含有30%~50%左右的铁质金属物(如钢纤维、还原铁粉、泡沫铁粉)。半金属摩擦材料因此而得名。是最早取代石棉而发展起来的一种无石棉材料。其特点:耐热性好,单位面积吸收功率高,导热系数大,能适用于汽车在高速、重负荷运行时的制动工况要求。但其存在制动噪音大、边角脆裂等缺点。 b NAO摩擦材料。从广义上是指非石棉-非钢纤维型摩擦材料,但现盘式片也含有少量的钢纤维。NAO摩擦材料中的基材料在大多数情况下为两种或两种以上纤维(以无机纤维,并有少量有机纤维)混合物。因此NAO摩擦材料是非石棉混合纤维摩擦材料。通常刹车片

金属粉末冶金材料标准表

公司制造的铁基粉末冶金零件执行标准与成分性能一、GB/T14667.1-93 二、MPIF-35

烧结铁和烧结碳钢的化学成分 (%). 材料牌号Fe C F-0000 97.7-100 0.0-0.3 F-0005 97.4-99.7 0.3-0.6 F-0008 97.1-99.4 0.6-0.9 注: 用差减法求出的其它元素(包括为了特殊目的而添加的其它元素)总量的最大值为2.0%。▲ 注: 用差减法求出的其它元素(包括为了特殊目的而添加的其它元素)总量的最大值为2.0%。烧结铁-铜合金和烧结铜钢的化学 成分(%). 材料牌 号 Fe Cu C FC-0200 83.8-98.5 1.5-3.9 0.0-0.3 FC-0205 93.5-98.2 1.5-3.9 0.3-0.6 FC-0208 93.2-97.9 1.5-3.9 0.6-0.9 FC-0505 91.4-95.7 4.0-6.0 0.3-0.6 FC-0508 91.1-95.4 4.0-6.0 0.6-0.9 FC-0808 88.1-92.4 7.0-9.0 0.6-0.9 FC-1000 87.2-90.5 9.5-10.5 0.0-0.3 烧结铁-镍合金和烧结镍钢的化学成 分(%). 材料牌 号 Fe Ni Cu C FN-0200 92.2-99.0 1.0-3.0 0.0-2.5 0.0-0.3 FN-0205 91.9-98.7 1.0-3.0 0.0-2.5 0.3-0.6 FN-0208 91.6-98.4 1.0-3.0 0.0-2.5 0.6-0.9 FN-0405 89.9-96.7 3.0-5.5 0.2-2.0 0.3-0.6 FN-0408 89.6-96.4 3.0-5.5 0.0-2.0 0.6-0.9 注: 用差减法求出的其它元素(包括为 了特殊目的而添加的其它元素)总量 的最大值为2.0%

摩擦材料产品精编

摩擦材料产品精编 Document number:WTT-LKK-GBB-08921-EIGG-22986

摩擦材料产品生产许可证实施细则

2007-04-04公布 2007-05-20实施 全国工业产品生产许可证办公室

目录 1总则 (1) 2工作机构 (2) 3企业取得生产许可证的基本条件 (3) 4许可程序 (4) 申请和受理.......................................................................................(4)企业实地核查....................................................................................(4)产品抽样与检验.................................................................................(5)审定和发证 (5)

集团公司的生产许可...........................................................................(5)5审查要求 (6) 企业生产摩擦材料产品的产品标准及相关标准 (6) 企业生产摩擦材料产品必备的生产设备和检测设备 (6) 摩擦材料产品生产许可证企业实地核查办法 (6) 摩擦材料产品生产许可证检验规则 (9) 6证书和标志 (21) 证书 (21) 标志 (22) 7委托加工备案程序..............................................................................(22)8收费 (23)

关于摩擦材料

无石棉摩擦材料分为以下几类: a 半金属摩擦材料,应用于轿车和重型汽车的盘式刹车片。其材质配方组成中通常含有30%~50%左右的铁质金属物(如钢纤维、还原铁粉、泡沫铁粉)。半金属摩擦材料因此而得名。是最早取代石棉而发展起来的一种无石棉材料。其特点:耐热性好,单位面积吸收功率高,导热系数大,能适用于汽车在高速、重负荷运行时的制动工况要求。但其存在制动噪音大、边角脆裂等缺点。 b NAO摩擦材料。从广义上是指非石棉-非钢纤维型摩擦材料,但现盘式片也含有少量的钢纤维。NAO摩擦材料中的基材料在大多数情况下为两种或两种以上纤维(以无机纤维,并有少量有机纤维)混合物。因此NAO摩擦材料是非石棉混合纤维摩擦材料。通常刹车片为短切纤维型摩擦块,离合器片为连续纤维型摩擦片。 c 粉末冶金摩擦材料。又称烧结摩擦材料,系将铁基、铜基粉状物料经混合、压型,并在在高温下烧结而成。适用于较高温度下的制动与传动工况条件。如:飞机、载重汽车、重型工程机械的制动与传动。优点:使用寿命长;缺点:制品价格高,制动噪音大,重而脆性大,对偶磨损大。 d 碳纤维摩擦材料。系用碳纤维为增强材料制成的一类摩擦材料。碳纤维具有高模量、导热好、耐热等特点。碳纤维摩擦材料是各种类型摩擦材料中性能最好的一种。碳纤维摩擦片的单位面积吸收功率高及比重轻,特别适合生产飞机刹车片,国外有些高档轿车的刹车片也使用。因其价格昂贵,故其应用范围受到限制,产量较少。在碳纤维摩擦材料组分中,除了碳纤维外,还使用石墨,碳的化合物。组分中的有机粘结剂也要经过碳化处理,故碳纤维摩擦材料也称为碳——碳摩擦材料或碳基摩擦材料。 编辑本段5 摩擦材料的技术要求 5.1 适宜而稳定的摩擦系数 摩擦系数是评价任何一种摩擦材料的一个最重要的性能指标,关系着摩擦片执行传动和制动功能的好坏。它不是一个常数,而是受温度、压力、摩擦速度或表面状态及周围介质因素等影响而发生变化的一个数。理想的摩擦系数应具有理想的冷摩擦系数和可以控制的温度衰退。由于摩擦产生热量,增高了工作温度,导致了摩擦材料的摩擦系数发生变化。 温度是影响摩擦系数的重要因素。摩擦材料在摩擦过程中,由于温度的迅速升高,一般温度达200℃以上,摩擦系数开始下降。当温度达到树脂

粉末冶金常识

粉末冶金常识 1、粉末冶金常识之什么是粉末冶金? 粉末冶金是一门制造金属粉末,并以金属粉末(有时也添加少量非金属粉末)为原料,经过混合、成形 和烧结,制造材料或制品的技术。它包括两部分内容,即:(1)制造金属粉末(也包括合金粉末,以下统称“金属粉末“)。 (2)用金属粉末(有时也添加少量非金属粉末)作原料,经过混合、成形和烧结,制造材料(称为“粉末冶金材料“)或制品(称为“粉末冶金制品“)。 2、粉末冶金常识之粉末冶金最突岀的优点是什么? 粉末冶金最突岀的优点有两个: (1)能够制造目前使用其他工艺无法制造或难于制造的材料和制品,如多孔、发汗、减震、隔音等材料和 制品,钨、钼、钛等难熔金属材料和制品,金属-塑料、双金属等复合材料及制品。 (2)能够直接制造岀合乎或者接近成品尺寸要求的制品,从而减少或取消机械加工,其材料利用率可以高 达95%X上,它还能在一些制品中以铁代铜,做到了“省材、节能“。 粉末冶金件 3、粉末冶金常识之什么是"铁基"?什么是铁基粉末冶金? 铁基是指材料的组成是以铁为基体。铁基粉末冶金是指用烧结(也包括粉末锻造)方法,制造以铁为主要成分的粉末冶金材料和制品(铁基机械零件、减磨材料、摩擦材料,以及其他铁基粉末冶金材料)的工艺总称。 4、粉末冶金常识之用于粉末冶金的粉末制造方法主要有哪几类? 粉末制造方法主要有物理化学法和机械粉碎法两大类。前者包括还原法、电解法和羰基法等;后者包括研磨法和雾化法。 5、粉末冶金常识之用还原法制造金属粉末是怎么回事? 该法是用还原剂把金属氧化物中的氧夺取出来,从而得到金属粉末的一种方法。 6、粉末冶金常识之什么叫还原剂? 还原剂是指能够夺取氧化物中氧的物质。制取金属粉末所用的还原剂,是指能够除掉金属氧化物中氧的物质。就金属氧化物而言,凡是与其中氧的亲合力大于这种金属与氧的亲合力的物质,都称其为这种金属氧化物的还原剂。 7、粉末冶金常识之粉末还原退火的目的是什么? 粉末还原退火的目的主要有以下三个方面:(1)去除金属粉末颗粒表面的氧化膜;(2)除掉颗粒表面吸附的气体和水分等异物;(3 )消除颗粒的加工硬化。 粉末冶金工艺流程图 8、粉末冶金常识之用于粉末冶金的粉末性能测定一般有哪几项? 用于粉末冶金的粉末性能测定一般有三项:化学成分、物理性能和工艺性能。9、用于粉末冶金的粉末物 理性能主要包括那几项? 用于粉末冶金的粉末物理性能主要包括以下三项:( 1)粉末的颗粒形状;( 2)粉末的粒度和粒度组成;(3)粉末的比表面。

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