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铬铁类型对铜基摩擦材料宏微观摩擦学行为的影响

铜基摩擦材料是重要的高速重载制动材料，随着运动机械运行速度的提升，其制动性能需求愈加苛刻，而铜基摩擦材料中摩擦组元、摩擦组元基体界面特征与材料摩擦学性能间的关联性认识不足，成为高性能铜基摩擦材料设计与应用的关键制约因素。铬铁是高速重载用铜基摩擦材料常用的重要摩擦组元，受其组分组成影响，不同类型铬铁可能表现出较大的相、组织、形貌及物理机械性能差异，这些差异严重影响了不同类型铬铁的微摩擦学行为、与基体的结合界面特征以及对铜基摩擦材料宏观摩擦学性能的影响机制。本研究重点关注了微碳铬铁与高碳铬铁两种典型铬铁摩擦组元，通过摩擦组元组织形貌、组元基体界面特征、摩擦组元本征和界面微摩擦特性分析，发现硬而脆的高碳铬铁主要由(Cr,Fe)₇C₃初生相与(Cr,Fe)₂₃C₆-CrFe共晶相构成，该组元与基体形成弱机械-冶金混合结合界面，其制动过程中的破碎吸能特性有助于中高制动能量密度下摩擦因数的保持，但易导致铜基摩擦材料的磨损加剧。微碳铬铁主要由CrFe合金相构成，该组元与基体形成有缺陷的冶金结合界面，有利于高能制动条件下摩擦材料表面摩擦膜的形成，有益于提高铜基摩擦材料的耐磨性能。