高等学校“十三五”规划教材三维互联结构碳化硅金属复合材料/喻亮等

目录1摩擦材料111摩擦材料发展112金属基复合材料2121金属陶瓷复合材料3122网络陶瓷金属复合材料1113金属陶瓷界面研究12131SiCFe界面13132SiCCu界面14133SiCAl界面1414摩擦性能研究15141摩擦与磨损15142SiC3D金属复合材料摩擦行为152固体摩擦理论及摩擦控制1721概述1722摩擦基本特性17221静止接触时间的影响18222跃动现象18223预位移问题1923经典摩擦理论20231机械啮合理论20232分子吸附理论20233黏着摩擦理论21234修正黏着理论22235犁沟效应2424摩擦二项式定律2525滑动摩擦的影响因素26251摩擦副材料影响26252温度影响27253环境介质影响28254法向载荷影响28255滑动速度影响28256表面粗糙度影响2926滑动摩擦的其他问题29261特殊工况摩擦29262摩擦振动30263摩擦控制313磨损特征与机理34 31磨损的分类34311磨损分类34312磨损过程35313磨损转化3632磨粒磨损36321磨粒磨损的种类37322影响磨粒磨损因素37323磨粒磨损机理3933黏着磨损41331黏着磨损种类41332影响黏着磨损的因素41333黏着磨损机理4334疲劳磨损45341表面疲劳磨损的种类45342影响疲劳磨损的因素46343接触疲劳强度准则与疲劳寿命4935腐蚀磨损53351氧化磨损53352特殊介质腐蚀磨损53353微动磨损53354气蚀5436摩擦的表面温度564摩擦体系的热传导5841热传导基本理论58411传热方程58412摩擦过程的温度分析5942传热本构关系6143移动热源传热62431数理模型62432结果及讨论635摩擦体系的材料黏滞性6651摩擦过程金属材料的塑性流变66511滚动摩擦过程的塑性变形67512微动磨损过程的塑性变形67513滑动摩擦过程的塑性变形69514冲击摩擦过程的塑性变形7052材料塑性流变的分析及机制70 521理想均质材料的塑性变形70522材料的塑性变形机制及其定量表示7153摩擦过程材料的相变73531摩擦学“白层”73532伪弹性可逆马氏体相变7454摩擦过程材料的力学性能75541材料的残余应力75542显微硬度7655材料的内耗7656摩擦条件下材料的本构关系78561摩擦过程材料响应的特点78562材料本构关系的基本形式及主要因素7857材料微结构变化的热力学表述806摩擦体系的化学反应8161热化学反应热力学基础81611化学反应的热力学量变81612化学反应热力学8262摩擦化学反应的特点8263摩擦作用下固体的结构和物理变化83631摩擦带电过程83632摩擦诱导的发射84633摩擦对吸附的影响86634摩擦等离子体86635冲击变形86636断裂8764摩擦化学反应动力学87641应力活化作用87642温度的影响88643压力的影响8865摩擦氧化反应89651氧化反应在摩擦中的作用89652摩擦化学反应中的扩散90653摩擦氧化磨损模型91654摩擦氧化物润滑技术91 7摩擦扩散过程9371扩散基本理论93711宏观扩散定律93712广义扩散力作用下的扩散方程式9472扩散机理96721空位扩散机制96722间隙扩散机制96723换位扩散机制97724表面扩散机制9873扩散的统计热力学98731扩散的微观动力学和热力学98732表面缺陷和表面扩散9974短路扩散100741表面扩散101742晶界扩散101743表面、晶界和晶格扩散激活能和扩散系数的对比10275塑性变形时金属的扩散1038有限元法模拟滑动摩擦磨损10481热分析基础知识104811传热学经典理论104812三种基本传热方式104813热分析材料的基本属性10582边界条件与初始条件106821三类边界条件106822初始条件106823边界换热系数10683热分析107831有限元热分析基本原理107832瞬态热分析的应用108833瞬态热分析基本步骤108834非线性热分析109835热应力的计算10984复合材料制动盘盘面温升110841制动盘盘面传热分析110 842制动盘热应力场计算及分析112843制动盘盘面对流113844制动盘散热筋内部流场仿真步骤1149SiC3D钢复合材料11691SiCFe复合材料固相界面11692SiC3DFe复合材料117921SiC骨架物相和显微结构117922SiC3DFe复合材料122923基体显微结构12393SiC3DFe20Cr复合材料界面显微结构124931SiC3DFe20Cr复合材料界面的显微结构126932SiC3DFe20Cr复合材料界面力学性能13394SiC3DFe20Cr界面形成机理133941FeSi二元相图及Fe的硅化物133942SiC金属界面反应特征135943SiC3DFe20Cr界面反应热力学135944SiC3DFe20Cr界面反应模型13695SiC3DFe20Cr复合材料摩擦性能139951Fe20Cr相组成对摩擦性能影响139952制动曲线142953磨损量14496制动实验后动片物相和显微结构144961制动后动片物相144962制动后动片基体145 963制动后动片界面物相145964实验后动片界面显微146965界面对摩擦性能的影响149966磨损表面形貌分析15097本章小结15210SiC3DCu复合材料153101SiC3DCu复合材料制备153102SiC3DCu复合材料的力学性能1541021力学性能测试样制备及方法1541022抗弯强度试验结果及分析1541023抗压强度试验结果及分析1541024拉伸试验结果及分析155103SiC3DCu复合材料显微组织1561031SiC骨架物相分析1561032Cu合金显微结构1561033SiC3DCu物相分析1561034SiC3DCu界面研究158104热处理对SiC3DCu复合材料的影响1641041热处理对Cu合金基体组织形貌的影响1641042热处理对复合材料物相的影响1651043热处理对界面区的影响1661044计算原子扩散系数167105界面形成机理1701051CuC及CuSi二元相图1701052SiC与金属反应的基本特征1721053SiC3DCu复合材料界面形成机理172 106SiC3DCu复合材料的摩擦性能1741061汽车实际制动条件1751062试验参数1751063试验机模拟制动条件176107试验结果及分析1771071扭矩时间曲线1771072不同压力下平均摩擦系数与转速曲线1791073不同压力下制动时间、制动加速度、制动距离与转速曲线1801074磨损量181108摩擦磨损机理182109本章小结18311SiC3DAl合金复合材料的显微结构及性能184111基体铝合金的抗拉强度1841111同低压铸造温度下铝合金的室温抗拉强度1841112T6热处理后铝合金基体在不同环境温度下抗拉强度186112复合材料在不同环境温度抗拉性能189113基体与复合材料在不同环境的伸长率190114690℃铸造态基体铝合金室温压缩实验191115700℃铸造态基体铝合金室温压缩实验191116复合材料热膨胀系数192117复合材料的热疲劳性能192118复合材料的界面1961181铝基体金相1961182SiC3DAl合金复合材料的EDS分析1971183SiC3DAl合金复合材料的SEM分析198 119SiC3DAl复合材料摩擦性能2011110SiC3DAl制动盘材料与SiC3DCu摩擦片试验20511101摩擦系数20511102扭矩分析20911103制动压力对摩擦表面温度影响21511104制动距离21911105摩擦磨损机理2201111SiC3DAl制动盘材料与现役粉末冶金高铁摩擦片试验22311111试验确定22311112粉末冶金摩擦片磨损22411113扭矩变化22511114摩擦温度变化22611115摩擦系数随制动初速度和制动压力变化22711116制动盘摩擦表面温升随制动初速度变化22711117制动距离随制动初速度变化22711118不同的摩擦面积随制动压力变化22811119不同的摩擦面积随制动压力变化228111110摩擦机理2281112本章小结23012SiC网络陶瓷结构增强Fe的摩擦行为232121引言232122模拟计算工况232123有限元分析模型232124不同SiC网络结构对复合材料摩擦行为影响模拟结果232125不同体积分数SiC对SiC3DFe、SiC3DCu摩擦环性能影响236 1251模拟计算的工况2361252模拟数据和讨论23613SiC3DFe盘与SiC3DCu粉闸组成的摩擦副摩擦模拟242131SiC3DFe盘制动盘以及SiC3DCu粉闸结构242132SiC3DFe盘制动盘以及SiC3DCu粉闸闸片采用的材料的计算参数243133紧急制动条件243134载荷243135制动盘的计算与分析2441351制动盘的碳化硅骨架摆放位置(一)2441352制动盘的碳化硅骨架摆放位置(二)251136闸片的计算分析2531361闸片温度场2531362闸片热应力2531363闸片的碳化硅骨架摆放位置2551364闸片的摩擦系数25614SiC3DFe盘与SiC3DCu铸闸闸片组成的摩擦副摩擦行为模拟258141制动盘的计算与分析2581411制动盘的碳化硅摆放位置(一)2581412制动盘的碳化硅摆放位置(二)262142闸片的计算分析2631421闸片温度场2631422闸片热应力2641423闸片的碳化硅骨架摆放位置2641424闸片的摩擦系数265 143SiC厚度为5mm的SiC3DFe盘与SiC3DCu铸闸组成的摩擦副摩擦行为模拟266参考文献269