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深孔钻机用铜基粉末冶金刹车片材料的研究

作　者: 高晓亮
导　师: 李国民
学　校: 中国地质大学（北京）
专　业: 地质工程
关键词: 深孔钻机粉末冶金刹车材料显微硬度摩擦系数
分类号: P634.31
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

钻机能力的提升,很大一部分受到提升能力的限制,其中刹车材料性能的优劣是限制钻机向深孔钻机迈进的主要因素。本文结合深孔钻机所需要的刹车材料性能与现存摩擦材料的性能特征,选择铜基粉末冶金材料作为深孔钻机的刹车材料,参考国内高速列车和飞机刹车材料的粉末冶金元素配方,并通过对各元素对材料摩擦磨损的影响特征的调查,初选出作为钻机刹车材料的配方元素。通过正交试验配比,改变Cr、SiC和石墨的含量,制作材料试块并进行物理力学性能和摩擦性能测试。以此研究这几种元素含量对试块性能的影响。从而为配方的优化提供依据。研究表明:1.烧结压力的增大,有利于降低材料的孔隙度。应在模具的承受能力下尽量增大烧结压力,从而将试块压制到理论设计高度,降低材料的孔隙度。随着保温时间的增长,试块的孔隙度会逐步降低,但是对试块的硬度影响不大。2.孔隙度随Cr含量的增多而不断降低。其中,Cr含量从2%到3%的变化中,随着Cr含量的增加,材料的孔隙度降低幅度较大;Cr含量从3%到5%的变化中,随着Cr含量的增加,材料的孔隙度变化不大。材料的硬度随Cr含量的增大而降低,其中,材料的硬度的降低幅度在Cr含量从2%到3%的质量分数变化中较大,后趋于稳定,降低幅度较小。随着Cr含量的增加,材料的摩擦系数逐渐增大。3.随着SiC含量的增加,材料的孔隙度有所降低,但是继续增加SiC的质量,材料的孔隙度反而有所增加。随着SiC含量的增加,材料的显微硬度有所增大。SiC含量从1%到2%的变化过程中,材料的摩擦系数有所增大,增大幅度较大;在2%-3%的变化过程中,摩擦系数有所降低,降低幅度较小。4.随着石墨含量的增加,材料的孔隙度呈现先降低后增加的趋势,石墨的增加降低了材料的显微强度。随着石墨含量的增加,材料的摩擦系数先有微小幅度增加,然后大幅度降低。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-14
  1.1 问题的提出  10
  1.2 深孔钻机卷扬对摩擦材料的要求  10-11
  1.3 研究目的与意义  11-12
  1.4 研究现状  12-13
  1.5 研究内容  13-14
第二章粉末冶金摩擦材料发展简介  14-28
  2.1 摩擦材料简介  14
  2.2 粉末冶金摩擦材料简介  14-17
  2.3 粉末冶金材料的基本组成  17-18
  2.4 粉末冶金材料的生产工艺  18-19
  2.5 粉末冶金摩擦材料研究现状  19-28
    2.5.1 各元素对材料性能的影响  21-24
    2.5.2 摩擦磨损机理研究现状  24-28
第三章实验设计与材料性能测试方法  28-32
  3.1 粉末冶金组元成分的初选  28
  3.2 实验设计  28-29
  3.3 试块性能测试方法  29-32
    3.3.1 物理力学参数的测定  29-30
    3.3.2 摩擦系数的测定  30-31
    3.3.3 材料的组织结构分析  31-32
第四章试块制备与烧结工艺的初步探讨  32-40
  4.1 烧结设备  32-33
  4.2 模具制作  33-34
  4.3 装料计算  34-35
  4.4 粉末混制  35-36
  4.5 烧结过程  36-37
  4.6 烧结工艺初步探讨  37-40
    4.6.1 烧结压力对材料性能的影响  38
    4.6.2 保温时间对材料性能的影响  38-40
第五章组分含量对材料性能的影响  40-52
  5.1 材料的物理力学性能  40-45
    5.1.1 材料物理力学性能的实验结果统计  40
    5.1.2 各组分含量对材料力学性能的影响  40-45
  5.2 材料的摩擦性能  45-50
    5.2.1 材料摩擦系数的统计  45-48
    5.2.2 各组分含量对摩擦系数的影响  48-50
  5.3 材料的显微组织结构  50
  5.4 本章小结  50-52
第六章结论与展望  52-55
  6.1 结论  52-53
  6.2 研究局限性与进一步研究建议  53-55
致谢  55-56
参考文献  56-59
附录  59-60
攻读硕士学位期间发表的论文  60-69
摩擦试验报告  69

深孔钻机用铜基粉末冶金刹车片材料的研究

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