ทิศทางการวิจัยหลักของวัสดุเสียดทาน

ทิศทางการวิจัยหลักของวัสดุเสียดทาน
เพื่อปรับให้เข้ากับการพัฒนาของอุตสาหกรรมเครื่องจักร การปรับแต่งและการสำรวจวัสดุเสียดสีใหม่ โดยมุ่งเน้นไปที่ประเด็นต่อไปนี้: เพื่อปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอของวัสดุ ซึ่งกำหนดอายุการใช้งานของอุปกรณ์เบรก เพื่อให้ได้ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานที่สูงและเสถียรเพียงพอเพื่อให้มั่นใจในความน่าเชื่อถือและความราบรื่นของการทำงานของอุปกรณ์เบรกและเกียร์
ความต้านทานความร้อนของวัสดุเสียดสีนั้นมีลักษณะโดยทั่วไปด้วยตัวบ่งชี้สองตัว: ความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูงและความสามารถของเมทริกซ์โลหะที่ใช้วัสดุเพื่อรักษาความแข็งแรงเชิงกลที่เพียงพอ เพื่อให้บรรลุถึงอุณหภูมิในการทำงานที่สูงขึ้น จึงมีการเปลี่ยนแปลงไปใช้โลหะทนไฟมากขึ้นและโลหะผสมที่ซับซ้อนมากขึ้น เช่นในการรับภาระหนักภายใต้วัสดุที่มีธาตุเหล็กมากกว่าวัสดุที่ทำจากทองแดง: เพื่อปรับปรุงอุณหภูมิในการทำงานและขีดจำกัดความแข็งแรงทางกลของวัสดุที่ใช้ทองแดง ให้ใช้อลูมิเนียมแทนดีบุกเพื่อทำโลหะผสมทองแดง วัสดุที่ทำจากเหล็กนอกเหนือจากนิกเกิล โคบอลต์ โครเมียม แมงกานีส ทังสเตน โมลิบดีนัม และองค์ประกอบอื่น ๆ เพื่อทำโลหะผสมเหล็ก เพื่อปรับปรุงเสถียรภาพทางความร้อนของวัสดุเสียดสีจากเหล็กและความแข็งแรงทางกลต่อไป
วัสดุเสียดสีที่มีเหล็กเป็นหลักเมื่อสัมผัสกับเหล็กที่อุณหภูมิสูง กราไฟท์ที่ไม่เสถียรยังมีแนวโน้มที่จะถูกแทนที่ด้วยสารป้องกันการยึดติดเฉื่อย (เช่น โบรอนไนไตรด์) มากขึ้นเรื่อยๆ ภายใต้ภาระหนัก จะเสนอวัสดุเสียดสีทางโลหะวิทยาที่เป็นผงนิกเกิลและทังสเตน เพื่อปรับปรุงความต้านทานการเกิดออกซิเดชัน จึงเสนอวัสดุเสียดสีที่ทำจากเส้นใยสแตนเลส สำหรับความต้านทานการสึกหรอ จะใช้โลหะผสมหลายตัวเดียวกันเพื่อเพิ่มความแข็งแรงของเมทริกซ์โลหะของวัสดุเสียดสี
เพื่อปรับปรุงและรักษาค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานให้คงที่ จึงมีงานวิจัยจำนวนมากในการสำรวจสารเสียดสีและสารป้องกันการยึดติดใหม่ๆ เพื่อปรับปรุงค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของวัสดุเสียดสีที่ใช้เหล็กจึงได้เพิ่มสารประกอบดังกล่าว เช่น โบรอนคาร์ไบด์ ซิลิคอนคาร์ไบด์ เซอร์โคเนียมคาร์ไบด์ โบรอนไนไตรด์ ฯลฯ สำหรับงานหนัก เป็นตัวเสียดสีระหว่างซิลิคอนไดออกไซด์กับคาร์ไบด์และ ไนไตรด์เพื่อทดแทน
ในวัสดุที่มีทองแดงเป็นหลัก ซิลิกา แร่ใยหิน มัลไลต์ และอะลูมิเนียมออกไซด์ถูกนำมาใช้อย่างมีประสิทธิภาพเป็นสารเสียดสีเพื่อปรับปรุงค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน โมลิบดีนัมไดซัลไฟด์ ทังสเตนไดซัลไฟด์ และโบรอนไนไตรด์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในวัสดุที่ทำจากเหล็กเพื่อปรับค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานและปรับปรุงคุณสมบัติป้องกันการครูด โลหะหลอมตะกั่ว ดีบุก บิสมัท พลวง แคดเมียม และสารเติมแต่งอื่น ๆ ให้ความสนใจมากขึ้น พวกเขาอยู่ในแรงเสียดทานเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิและกลายเป็นของเหลว เพื่อป้องกันการผลิตปรากฏการณ์การติดลื่น เพื่อรักษาเสถียรภาพของค่าสัมประสิทธิ์ แรงเสียดทานได้เปรียบ ในวัสดุเสียดสีที่ต้องเพิ่มมากกว่าคาร์ไบด์บริสุทธิ์หรือไนไตรด์บริสุทธิ์มีเสถียรภาพมากขึ้น ความแข็งแรงสูงขึ้นของสารประกอบที่ซับซ้อนได้ทำงานมาก วัสดุที่มีธาตุเหล็กและทองแดงในสารละลายของแข็งประเภทไทเทเนียมหรือเซอร์โคเนียมออกซิเจน คาร์บอน สารประกอบไนโตรเจน TiO-TiN-TiC หรือ Zr-ZrO-ZrN ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของวัสดุนี้คือ 0.55 สามารถเพิ่มความต้านทานการสึกหรอได้มากกว่า 9 เท่า
ที่ความเร็วแรงเสียดทาน 40 มิลลิลิตร/วินาที วัสดุเสียดสีที่มีไทเทเนียมออกไซด์มากกว่า 2% และออกไซด์ของซิลิคอน อะลูมิเนียม เซอร์โคเนียม แมกนีเซียม เบริลเลียม แคลเซียม และโครเมียม 3% ถึง 10% ในวัสดุที่มีเหล็กและทองแดงจะมี ที่แนะนำ.
แนวทางใหม่ที่เสนอคือให้รูพรุนของเมทริกซ์โลหะก่อนเผาผนึกรวมผงแก้วบดละเอียด ซึ่งทำได้โดยการชุบด้วยเรซินซิลิโคนที่มีอนุภาคแขวนลอยของแก้ว ตามด้วยการบำบัดความร้อนเสริม
หากในอดีตการผลิตวัสดุเสียดสีโลหะผงขึ้นอยู่กับประสบการณ์จริงเป็นหลัก ในอนาคตจะให้ความสนใจหลักในการศึกษากลไกการเสียดสีและการสึกหรอระหว่างการทำงานของคู่เสียดสีซึ่งจะให้ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ พื้นฐานสำหรับการออกแบบวัสดุเสียดทานที่มีคุณสมบัติที่ต้องการ