TiCCu复合材料摩擦性能分析

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1、TiC/Cu复合材料的摩擦性能分析路颜1，杨巧2，程光威1（1.陕西铁路工程职业技术学院陕西渭南714000；2.西安科技大学材料学院，西安710054）摘要：为提高TiC/Cu复合材料的摩擦性能，对不同TiC掺量条件下TiC/Cu复合材料的摩擦磨损性能进行试验分析，研究结果表明：与基体试样相比复合材料的磨损系数较低，且在低载荷磨损时磨损性能更佳，TiC含量增加到3%时的摩擦因数最低。通过磨损形貌分析发现，基体材料主要为黏着磨损，复合材料的磨损行为表现为氧化、粘着和剥层磨损，且复合材料中的TiC颗粒能很好的抵抗粘着磨损的作用，从而使得复合

2、材料的磨损表面磨损程度减轻。关键词：TiC/Cu；复合材料；摩擦性能中图分类号：TQ172文献标志码：AAnalysisoffriction performanceTiC/CuCompositesLUYan1，YANGQiao2，CHENGGuang-wei1（1.ShaanxiRailwayInstitute,Weinan714000,China；2.SchoolofMaterialScienceandEngineering,Xi’anUniversityofScienceandTechnology,Xi’an710054）Abstra

3、ct:InordertoimprovethefrictionpropertiesofTiC/Cucomposite,ThefrictionandwearpropertiesofTiC/CucompositeswithdifferentTiCcontentaretestedandanalyzed.Theresultsshowthatthewearcoefficientofthecompositeislowerthanthatofthematrix,andthewearperformanceisbetteratlowloadwearandth

4、efrictioncoefficientisthelowestwhenthecontentofTiCisincreasedto3%.Throughthewearmorphologyanalysis,itisfoundthatthematrixmaterialismainlyadhesivewear,andthewearbehaviorofthecompositesisoxidized,adhesiveandstripped,andtheTiCparticlesinthecompositecanresisttheadhesionandwea

5、r,thusthewearsurfacewearofthecompositesisreduced.KeyWords:Ti/Cu;composites;frictionperformance引言铜基复合材料具有良好的电学、热学等特性，而且还表现出较高的机械强度、耐磨损等一系列优良的性能[1-3]。目前利用纤维增强Cu基复合材料发展至今，已经出现了多种铜基复合材料体系。而在增强相中碳化物的耐高温性能良好，与普通的单质碳相比，大多数的碳化物的高温抗氧化能力都得到了显著地提高，且硬度高、化学稳定性好，同时具有较强的耐磨损性能。通常在耐热材料和超硬

6、工具方面应用广泛[4-6]。TiC的应用较早，与其他一系列的碳化物相比，由于碳化钛的导电性能较好[7-8]，因此碳化钛得到了研究人员的广泛关注。但自TiC应用于Cu基复合材料至今，对于其相关的研究大多集中于复合材料物理及力学性能的研究，相比较而言对于其摩擦性能的研究相对较少。而复合材料的磨损及磨损状况是在工业应用中必须考虑的重要因素。因此本文对不同TiC含量下复合材料的摩擦因数及磨损表面进行分析，进而对于其摩擦性能研究提供一定的理论指导意义。1摩擦学原理摩擦是两个物体在受到切向外力影响时，发生相对滑动或有相对滑动趋势时而产生的一种表面现象

7、。由摩擦而导致的磨损会导致材料表面损坏或损耗，这是一个不可逆的过程，相接触的两面相互作用，决定了摩擦特性、作用的程度。同时还受摩擦材料和对摩材料自身性质、表面和材料所处的环境等各个方面的影响。摩擦材料和对磨材料组成的系统在工作时产生的摩擦力，可以用阿蒙定律进行定义[9]（1）式中μ—摩擦因数；F—摩擦力；N—作用在摩擦物体上的垂直载荷。摩擦力F的大小则会受到相互接触的两表面的三种情况的综合作用，即：（1）表面凸起的变形；（2）黏着点上的黏着力；（3）由硬质点或磨削产生的犁沟作用。而对每一次摩擦作用的程度而言，又会受到摩擦材料的材质、材料表

8、面形貌、滑动过程以及环境因素等影响。一般来说，摩擦时的真实接触面积要远远小于名义接触面积，这是由于两摩擦表面不平而导致相互摩擦时接触通常只在个别点上才有。故即使在很小的负荷下，由于真实接触面积