分析刹车片的逆向工程

创造和制造汽车的轻量级,健壮,复合材料的能量吸收特性。亚博网站下载包括在这是汽车的刹车系统。

刹车片和衬里是复杂的材料是由四个部分包括粘合剂、增强纤维、填充和摩擦性能修饰符。亚博网站下载分析这些材料在微观水平上创建了一亚博网站下载个需要分离材料的许多元素的每个阶段。这些分析是有益的在发现磨损特征,逆向工程或失效分析的材料。亚博网站下载

元素映射在x射线微量分析将演示材料中元素分布,但不能显示整个故事。复杂的刹车片等材料和衬里亚博网站下载材料有许多模糊的阶段通常单个矿物氧化物。

进行一个准确的分析材料,研究者需要的设备描述每个单独的阶段。app亚博体育热科学TM x射线显微分析系统包含一个专有称为指南针PCA主成分分析算法。

指南针PCA分析的光谱从SEM / EDS收购利用光谱成像,它提供了一种频谱在收购SEM图像每个像素。主成分分析的数据集提供了统计基础分析。

指南针PCA分类每个统计各个阶段不包括元素组成。该方法详细解释网络研讨会记录命名,“释放罗盘PCA的力量”。

目前,有四个已知类别的摩擦制动器的组成部分。semi-metallic这些石棉,石棉有机摩擦¹(NAO)和陶瓷

石棉

作为初始代刹车片,石棉刹车片有大约40 - 60%的石棉材料。使用石棉的最大好处是它的低成本。然而,由于石棉材料导致肺癌,含有它的产品大多被停止亚博网站下载。

Semi-Metallic摩擦配方

semi-metallic刹车垫是由强化纤维衬里,利用钢丝绒。大多数都是由至少60%的钢铁重量。钢纤维执行作为框架的摩擦材料。

无石棉有机摩擦配方

组成的有机纤维用于增强摩擦材料和给刹车垫,石棉有机(NAO)的刹车片是另一种选择。亚博网站下载他们最初创建取代石棉垫,包括钢重量不到20%。

陶瓷配方

陶瓷刹车片自1980年代中期以来利用,没有钢纤维。相反,他们使用陶瓷和铜纤维控制耗散的热量。

创建的一个大问题汽车刹车片或鞋子就是这样管理的成分和分布组件。再现性的配方和原材料的分布是很重要的在创造良好质量控制在最后垫或鞋。亚博网站下载

在扫描电子显微镜(SEM) x射线微量分析利用能量色散谱(EDS)定义的复合材料刹车片。亚博网站下载添加一个统计方法分析可以用来了解每个组件的分布和阶段在刹车片或鞋。

亚博网站下载材料和方法

这个分析中使用的刹车片是旧的,所以一直通过各种加热和冷却周期,包括暴露在恶劣的天气条件和盐用来融化雪的道路上。

垫的样品是取自垫板和嵌入在环氧树脂,测量大约1英寸,1英寸。然后嵌入样品抛光使用各种毅力大小去年波兰1微米的勇气。分析了没有涂层的样品在JEOL地产- 7001 f扫描电子显微镜(SEM)。

EDS系统用于收集和测量x射线数据热科学™探路者™系统有10平方毫米硅漂移探测器。光谱成像数据是在20 Kv潜力,加速30 x放大和1024像素的分辨率。

结果

样品的扫描电镜检查显示了许多阶段的刹车片材料有相当大的阶段(如图1)。

图1所示。刹车片样品的扫描电镜图像。

的x射线分析样本表明,有16个元素(参见图2)。的一些元素,如铁、O和C,是最常见的礼物。锌K线峰的存在表明,锌。然而,Na K线横跨锌L线使识别元素Na复杂。

图3展示了元素x射线地图。进一步的光谱成像数据,一个红、绿、蓝(RGB)覆盖的元素是用来确定可能存在的一些化合物。因为英航和年代出现在示例中,最初的探索是贝索复合₄。

黄色颗粒(可由红色和绿色yabo214标识创建黄色)显示英航和年代的存在在同一位置。因此,英航和年代和最有可能的形式贝索₄(如图4)。如图4显示红色粒子年代存在于其他化合物。yabo214大部分的元素出现在很小的浓度和分布稀疏。

图5展示了分布Na,锌粒子(黄色),它允许一个断定Na可能不存在。yabo214获得频谱更大的黄色(Na和锌)粒子(如图6)表明,锌L山峰存在但Na K峰不是,并建议Na不存在锌存在于样本的地方。

作为光有许多元素在样例的不同分布啊,大量的这些元素可能是氧化物可复杂的成分。由于大量的元素,利用RGB技术可能是漫长而漫长。

罗经主成分分析(PCA)是用来支持的数学方法和详细分析样本。

图2。x射线光谱从垫样品。

图3。x射线地图元素分布的刹车片样品。

图4。英航和分布。

图5。覆盖的锌和Na x射线映射到灰色的参考图像。

图6。提取光谱Na /锌粒子。

罗经主成分分析结果

可用面积法和光谱法是两个进程在使用指南针PCA。区域方法重视每个组件的面积,在光谱方法使用频谱来定位组件。

罗经主成分分析的结果表明,有21个组件在使用方法(参见图7)或区域的光谱方法。在观察组件图像和相应的光谱,一些组件可以混合在一起,如C2和甜的碳组件(如图9)。

从每个不同的组件查看光谱后,他们中的一些人是平等的在成分和不同元素的浓度。比较表明,只有13个不同的组件存在的各种组件。输入组件的总数作为指南针PCA 13,和重新提取组件提供了13个不同的组件(见图10)。

使用组件地图,研究人员可以看到C6锌组件(如图11所示)和C12 FeCuS组件(图12)。在分析每个保存为不同的组件。在此之后,每个组件的工作是看谱,发现是否可以加起来还要多。

C1、C7和C11所有展示类似的元素(参见图13)。虽然组件1更大的AI内容比C7和C11。同时,C1和C11都有锌,C7缺乏该元素。比较每个组件以这种方式要花相当多的时间。

比较组件的一种更简单和更有效的方式是通过使用指南针引擎及其利用率统计数学发现的各个阶段。

图14显示了提取阶段减少13个罗盘组件。分析每个阶段的光谱和分布说明了刹车片的构成(图15)。

覆盖十相分布图像到参考电子图像演示了每个阶段的不同分布(图16)。

图7。垫样品使用区域的主成分分析的方法。

图8。主成分的垫样品使用频谱的分析方法。

图9。对比20的组件和组件2显示相似的C组件。

图10。提取x射线地图有限13独特的组件。

图11。组件6、锌丰富的组件。

图12。组件12日FeCuS丰富的组件。

图13。光谱的比较从C1, C7和C11。

图14。阶段计算来自13个组件。

图15。阶段分析显示刹车片的构成。

图16。覆盖的10个阶段到灰度分布参考图像显示阶段。

结论

汽车盘式制动器中使用这种分析是一种semi-metallic垫所示的大铁含量在EDS分析发现。随着铁,有15个替代元素导致刹车片配方。

这个特定的示例是高度复杂的成分使得分析更加困难。利用RGB覆盖元素映射的方法需要大量的时间。然而,通过支持的统计方法,分析简单,花的时间少。

使用光谱成像的方法来获得元素地图,罗经主成分分析确定重要的组件,然后利用组件发现阶段比单独使用x射线地图更有效率。

此外,通过使用这种方法有很多人类偏见期间推出的分析较少。本文演示了一个快速和彻底的方法在分析复杂材料,包含多个元素形成化合物,通过使用光谱成像和主成分分析。亚博网站下载

引用和进一步阅读

1. www.waynesgarage.com/docs/brake_material.htm

这些信息已经采购,审核并改编自热费希尔科学所提供的材料,材料和结构分析。亚博网站下载

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