Page 74 - 摩擦学学报2025年第4期

562 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

体组织的晶粒没有明显的择优取向. 此外，根据Schmid 磨损表面形貌和成分特征. 结果表明40和80次循环试

因子图[图4(d)]，没有发现明显的Schmid因子差异. 图4(e) 验后，销的磨损表面形貌基本相同，因此对于本研究
给出了晶界(GB)图，其中绿线代表小角度晶界(LAGB， 中选用的商用闸片材料，不同服役周期下具有稳定的
2°~15°)，黑线代表大角度晶界(HAGB，>15°). 可以明显看 摩擦磨损性能. 具体而言，不同循环试验次数下，闸片

出，HAGB的占比(约69.7%)多于LAGB的占比(约30.3%). 表面均存在犁沟和部分的剥落坑，这可能与石墨的氧

[21]
2.2 闸片的高速摩擦磨损行为 化以及磨料颗粒的脱落有关 ；此外，能谱面分布结

2.2.1 摩擦系数 果表明，闸片表面均存在部分氧富集特征区域，有可
图5所示为销(燕尾I-C型闸片)与环(铸钢制动 能与摩擦膜的覆盖有关；此外闸片表面均存在破碎的
盘)摩擦副，在等效1:1制动试验机350 km/h速度条件 CrFe磨料颗粒、浅灰色的Fe-Cu氧化物摩擦膜和深灰
下不同循环摩擦试验次数(服役周期)下的平均摩擦系 色的Fe氧化物；如图7(d)、图8(e)和图8(d)所示，闸片表
数. 试验结果表明，不同循环试验次数下的摩擦系数 面的ZrO 和SiO 在制动过程中也发生了破碎.
2
2
具有一定的波动性. 随着循环次数的增加，未发现明 值得注意的是，不同循环试验次数下，闸片表面磨
显的摩擦系数衰退行为，摩擦系数主要分布在0.4~0.44 料颗粒中存在部分区域的严重氧化，如图7(e)和图8(d)
之间，这表明目标闸片制动性能稳定，在高速制动条 所示. 图7(e)和图8(f)的研究结果表明，不同循环试验
件下仍保有优异的制动性能. 次数下销磨损表面存在白色粒状MoS ，图8(c)的能谱
2

2.2.2 磨损表面形貌 面分布图中可以看出硬质Cr-Fe颗粒周围存在S元素
图6所示为40和80次循环摩擦试验后，销(闸片)的 富集，这是因为Cr会在烧结过程与MoS 分解生成的
2
三维磨损形貌，沿着销的滑动磨损方向，分布着大量 S的反应优先于Cu或Fe与S的反应，可能生成了复杂结
犁沟和部分凹坑，此外图6中销的上下边缘处以及右侧 构的Cr S [22] . 本节中仅说明闸片中各组元的损伤形
x y
边缘部分存在部分剥落，这可能是由于试验过程中应 貌，对于各组元的损伤机制具体见2.3节.
力集中导致的. 40次循环下磨痕的最深处为139.16 μm， 图9所示为80次循环试验后，环(制动盘)磨损形貌

80次循环下磨痕的最深处为150.28 μm. 的SEM照片及成分特征. 图9(a)的研究结果表明，环磨
图7和图8所示分别为40和80次循环试验后，销的 损表面分布着沿摩擦滑动方向的犁沟. 能谱的面分布

(a) (b) (c)

10 μm 20 μm 20 μm

(d) (e)
Min Max
HAGB 15° -
LAGB 2° 15°

111

ND
20 μm 20 μm 001 101

Fig. 4 The organizational structure of the braking disc: (a) optical microstructure of braking disc; (b) the image quality (IQ) map;
(c) inverse pole figure (IPF) map; (d) Schmid factor distribution; (e) grain boundary map
图 4 制动盘的组织结构：(a)制动盘的光学显微镜照片；(b)图像质量(IQ)图；(c)反极图(IPF)；
(d) Schmid因子分布图；(e)晶界图