[发明专利]一种新型的高温摩擦副

说明书

本发明公开了一种新型的高温摩擦副，包括碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料表面和氧化锆陶瓷表面，所述碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料表面包含纤维束端面，将包含纤维束端面的碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料表面作为摩擦对偶面，所述氧化锆陶瓷表面设置有加工磨痕。本发明既保证了摩擦副的摩擦系数小、磨损率低、使用寿命长，又可用于高温干摩擦的工况条件。

技术领域

本发明涉及一种摩擦副，更具体的说，是涉及一种新型的高温摩擦副。

背景技术

随着航空航天、国防、汽车等领域的高速发展，对摩擦副的摩擦磨损特性、摩擦副的损伤形式以及应用条件变得越来越严苛。复合材料因其高比强度、高比刚度、耐高温、耐腐蚀、耐磨损、密度低、化学性质稳定等优良特性，而被广泛应用于上述领域中。然而，金属材料摩擦副现在仍然是大多数摩擦系统的主流应用，为改善材料的摩擦磨损特性，延长零部件寿命，通常采用表面涂覆、表面改性等方法降低金属材料的表面活性。但随着现代高新技术领域的发展，金属材料摩擦副已经不能满足所应用的工况条件(如高低温交变、高速重载、真空等)，从而出现严重的粘着磨损、疲劳磨损、微动磨损等降低了零部件的寿命，给机器带来不可逆转的伤害。于是，在金属材料表面增加复合材料摩擦层，从而降低摩擦界面的化学活性，达到零部件的预期效果就应运而生。

金属表面涂覆复合材料摩擦层，不仅改变了摩擦副的摩擦磨损特性，同时也改变了摩擦副的损伤形式(因不同的涂覆层会出现不同的磨损形式，如磨粒磨损、微裂纹、剥落等)，为延长零部件使用寿命做出了一定的贡献。但复合材料化学稳定性好，实现金属表面涂覆一般是采用酚醛树脂粘接剂直接与金属连接，因树脂涂抹不均、复合材料脆性大，极易导致表面不平和表面微裂纹的萌生。而且随着零部件结构的复杂化，很多重要表面并不能实现复合材料涂覆，这就为复合材料摩擦副的应用提供了条件。

复合材料摩擦副，不仅减少了金属摩擦副常见的粘着磨损、疲劳磨损等，而且克服了因表面涂覆摩擦层造成的表面不平和表面微裂纹，同时还不必担心因零部件结构复杂化而无法实现涂覆的问题。在高温工况下，润滑油一般会蒸发从而出现贫油甚至干摩擦的状况。为避免因润滑系统设计的不便无法实现润滑和增加润滑系统带来机器质量增加两方面原因，在高温干摩擦条件下的摩擦副成为了重点研究方向。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，在保证摩擦副正常使用的前提下，满足高温干摩擦的工况条件，提供了一种新型的高温摩擦副，其在高温干摩擦的工作条件下不仅摩擦系数小，而且磨损率低，从而延长了使用寿命。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种新型的高温摩擦副，包括碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料表面和氧化锆陶瓷表面，所述碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料表面包含纤维束端面，将包含纤维束端面的碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料表面作为摩擦对偶面，所述氧化锆陶瓷表面设置有加工磨痕。

所述碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料表面首先经过磨削加工，磨削参数选择范围为：砂轮粒度120#-200#，砂轮转速15m/s-25m/s，磨削深度60μm-150μm，进给速度1m/min-4m/min；经过磨削加工后碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料表面用1000#-2000#砂纸打磨，打磨正压力3N-8N，打磨速度0.1m/s-0.5m/s，打磨时间60s-150s，最终得到摩擦副初始表面。

所述氧化锆陶瓷表面经过磨削加工，磨削参数选择范围为：砂轮粒度180#-280#，砂轮转速15m/s-25m/s，磨削深度10μm-50μm，进给速度1m/min-4m/min，最终保证氧化锆陶瓷表面粗糙度为1.5±0.3μm。

本发明显著改善了传统摩擦副在高温干摩擦条件下的摩擦磨损性能，在保证摩擦副正常工作的前提下提高其工作温度，能够应用于更严苛的工作条件，为现有机械设备的极限工作环境提供了可能和基础。与现有摩擦副相比，本发明的有益效果为：