TiAl基復(fù)合材料制動(dòng)盤的摩擦學(xué)特性研究.pdf

1、隨著車輛的高速化發(fā)展，當(dāng)今汽車普遍使用的鑄鐵制動(dòng)盤已經(jīng)滿足不了人們對(duì)安全性和節(jié)約能源的要求。主要存在兩個(gè)問題:一是密度大占據(jù)了制動(dòng)系統(tǒng)的大部分重量。二是高溫工作性能差。TiAl基復(fù)合材料具有密度小、強(qiáng)度高、高溫工作性能好等特點(diǎn)，將其用作汽車制動(dòng)盤材料代替普通的鑄鐵對(duì)汽車行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。
　　本研究在汽車制動(dòng)盤性能要求的基礎(chǔ)上，對(duì)TiAl基復(fù)合材料進(jìn)行了基體成分和耐磨成分的設(shè)計(jì)。選取了Ti-60Al-2Cr-2Nb-1B作為

2、基體，TiC和Al2O3陶瓷顆粒作為耐磨成分，采用真空熱壓燒結(jié)技術(shù)制備出性能優(yōu)良的TiAl基復(fù)合材料。對(duì)材料的物理力學(xué)性能和摩擦學(xué)性能進(jìn)行了較深入的研究和探討。研究結(jié)論如下:
　　1、隨著TiC和Al2O3添加量的增加，TiAl基復(fù)合材料相對(duì)密度逐漸減小，硬度先增大后減小。隨著Al2O3添加量增加，復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度逐漸減小。隨著TiC添加量的增加，復(fù)合材料抗彎強(qiáng)度先增大后減小，TiC添加量為12％時(shí)材料的抗彎強(qiáng)度最優(yōu)。
　

3、　2、采用MMG-10型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)對(duì)TiAl基復(fù)合材料進(jìn)行了摩擦磨損性能測(cè)試。分別考察了干態(tài)、水潤、高溫狀態(tài)下，TiC和Al2O3添加量對(duì)復(fù)合材料的摩擦行為的影響以及相關(guān)的磨損機(jī)理。結(jié)果表明:隨著陶瓷顆粒添加量的增加，復(fù)合材料的摩擦系數(shù)不斷增大，磨損率先減小后增大。當(dāng)TiC和Al2O3添加量分別為12％和14％時(shí)，復(fù)合材料的磨損率達(dá)到最小值。而且TiC添加量為12％的TiAl基復(fù)合材料的摩擦系數(shù)值適中，磨損率較小，摩擦系數(shù)穩(wěn)定性較高

4、，并且在水潤和高溫狀態(tài)下仍然能維持0.3的摩擦系數(shù)，復(fù)合汽車制動(dòng)性能要求。
　　3、選擇性能較好的TiAl復(fù)合材料，利用ABAQUS對(duì)TiAl基復(fù)合材料制動(dòng)盤分別在緊急制動(dòng)工況和持續(xù)制動(dòng)工況進(jìn)行了仿真分析。研究結(jié)果表明:緊急制動(dòng)工況下時(shí)，TiAl基復(fù)合材料制動(dòng)盤的最大溫度達(dá)到154.2℃，最大應(yīng)力達(dá)到88.94MPa。復(fù)合材料制動(dòng)盤的最大溫度和最大應(yīng)力都出現(xiàn)在制動(dòng)中期。持續(xù)制動(dòng)工況下，復(fù)合材料制動(dòng)盤的最大溫度達(dá)到166.3℃，最大