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长期以来,铁道车辆一直采用铸铁制动盘。近年来,为了车辆高速化,有必要减轻机车重量,簧下重量的减轻尤为重要。传统的铁系材料比重大,结构减重困难。而颗粒增强铝基复合材料比重仅为铁系材料的1/3左右,并且具有耐磨性良好、热膨胀系数低、导热性能好以及抗有机液体和溶剂侵蚀能力良好等优点。采用颗粒增强铝基复合材料作为高速列车制动盘材料,可明显减轻列车簧下重量,为高速列车的安全和高效运行提供有效途径。 本文以863计划项目“高速列车铝基复合材料制动盘及其闸片的研制”作为研究背景,采用自制的制动模拟试验机MM1000,开展SiC颗粒增强铝基复合材料制动过程中摩擦磨损性能的研究,在此基础上对一些实验现象进行初步分析和探讨,为深入研究奠定基础。 模拟制动的实验结果表明,基体硅含量20%SiC颗粒增强铝基复合材料比基体硅含量9%和12%的复合材料具有更好的耐磨性能,而其摩擦系数介于后两者之间;热处理后的SiC颗粒增强铝基复合材料比未热处理前具有相近的摩擦系数及其稳定性,耐磨性能比未热处理前提高;两种致密化处理后的Al-20%Si/SiCp复合材料(致密化工艺分别为热压和楔压)具有相近的摩擦磨损性能,无论是摩擦系数,还是耐磨性能方面,都比致密化前有显著提高。 对于致密化处理后的Al-20%Si/SiCp复合材料,在本文的实验条件下,其摩擦系数随着制动初速度的提高而降低,磨损率增加,而随着制动压力的提高,其摩擦系数下降,磨损率增加。 与传统的制动材料铸铁HT250相比,致密化处理后的Al-20%Si/SiCp复合材料无论在摩擦系数还是磨损率方面,都要优于铸铁,本文实验中使用的其他SiC颗粒增强铝基复合材料也具有与铸铁相近或略高的摩擦磨损性能。因此,颗粒增强铝基复合材料在替代传统铸铁材料作为制动材料方面具有广阔的前景。 通过SEM、能谱分析等方法分析了颗粒增强铝基复合材料的摩擦表面及其亚表层在进行制动模拟实验后的组织成分变化,分析结果表明,颗粒增强铝基复合材料的磨损形式主要为磨粒磨损和剥层磨损。