一种少金属树脂基摩擦材料的实验研究

随着汽车制动摩擦材料的更新换代,环保型摩擦材料越来越受人们的青睐。为了进一步减少金属纤维在摩擦材料中的使用,减少污染,通过正交优化实验,研究了氧化镧、改性树脂、陶瓷纤维和竹纤维含量及其交互作用对树脂基复合材料低温摩擦系数和高温磨损的影响,利用CHASE实验机测试验证了优化配方的热稳定性。研究结果表明,低温下,树脂含量、氧化镧与陶瓷纤维的交互作用对摩擦系数影响最大;高温下,氧化镧和树脂的含量对材料的磨损率影响最大;优化配方的抗热衰退与热恢复性能较好,高温下仍能保持较高的摩擦系数,且各个温度段下磨损率较低,其摩擦磨损性能超过普通半金属刹车片。     

稀土复合纳米材料改性树脂基制动片摩擦学性能

为提升风电偏航树脂基制动片高温下的摩擦磨损性能,采用稀土和纳米材料对树脂基制动片进行改性。采用热压成型工艺制备改性树脂基制动片,对试样进行力学性能测试和摩擦磨损试验。采用SEM、EDS、XRD对试验后试样摩擦表面进行观察和分析,探究稀土和纳米材料对树脂基复合材料的作用机制。结果表明：添加稀土和纳米材料后试样的相关力学性能和摩擦学性能均有提高,其中质量分数1%的氧化铈和氧化钇、4%的纳米二氧化硅可使复合材料350℃高温下的摩擦因数提高9.09%,磨损率下降64.28%。稀土和纳米二氧化硅通过优异的界面效应,提高了高温下试样的抗热衰退性,降低了高温下试样的磨损量,使试样磨损形式从磨粒磨损为主转变为黏着磨损为主。     

新型低树脂基摩擦材料的优化设计及性能研究

为获得制动性能良好、低噪声的摩擦材料配方,采用低树脂设计摩擦材料,并通过正交试验法,对摩擦材料配方进行优化设计。利用定速试验机和压缩试验机等测量摩擦材料的摩擦磨损性能和机械性能,研究配方中各组分对摩擦磨损性能的影响,并利用扫描电镜观察摩擦材料磨损后的表面形貌,以研究其磨损机制。结果表明,鳞片石墨对摩擦因数影响最大,焦炭对磨损率影响最大;树脂含量的变化能改变摩擦材料的磨损机制,树脂含量增加使摩擦材料的磨损机制由疲劳磨损和磨粒磨损转变为单一的磨粒磨损,过量的树脂使得磨损形式转变为黏着磨损和磨粒磨损。树脂含量较高会在摩擦表面形成致密碳化层,摩擦界面形成气垫膜,导致热衰退,而低树脂摩擦材料气孔率较高,摩擦表面光洁,摩擦因数平稳。     

CR 200J用树脂基摩擦材料的正交试验及多指标加权优选

为制备CR 200J用高耐磨树脂基摩擦材料,采用正交试验法设计不同含量的减摩组分(鳞片石墨、石油焦)与增摩组分(NFJ高温黏结剂、腰果壳油摩擦粉)的树脂基摩擦材料配方。通过热压成型法制备出样品,在制动压力0.8 MPa和转速3 300、4 200、5 400 r/min下测试试样的平均摩擦因数,并计算试样的体积磨损率、热衰退性能及对偶质量磨损。对试样的平均摩擦因数、体积磨损率、热衰退性能及对偶质量磨损进行极差分析及均一化处理,使用多指标权重优选了综合性能优异的配方。结果表明：鳞片石墨在高转速下对材料的平均摩擦因数起稳定作用及降低材料的热衰退性能,而石油焦在低速制动过程中可稳定材料的平均摩擦因数;NFJ高温黏结剂对材料的各项性能影响不显著,而腰果壳油摩擦粉在高转速下表现出优异的黏弹性,有利于提高材料的平均摩擦因数,降低材料的体积磨损率及对偶质量磨损。使用多指标权重优选得到较好的配方,其中鳞片石墨、石油焦、NFJ高温黏结剂、腰果壳油摩擦粉的质量分数分别为1%、4%、3%、6%。     

钢渣粉含量对树脂基摩擦材料物理力学性能和摩擦学性能的影响

采用热压成型的方法制备钢渣粉改性的树脂基摩擦材料,研究不同含量的钢渣粉对树脂基摩擦材料密度、硬度、冲击强度和摩擦磨损性能的影响,并通过扫描电镜观察磨损表面的微观形貌,分析其磨损机制。研究表明：随着钢渣粉含量增加,密度、硬度、冲击强度均呈现逐渐增加的趋势;钢渣能有效地改善树脂基摩擦材料的摩擦磨损性能和提高抗热衰退性能,当钢渣粉质量分数为20%时,能够提高材料的摩擦因数,降低磨损率,且材料综合性能最好;随着钢渣粉质量分数的增加,树脂基摩擦材料的磨损形式以黏着磨损和热磨损为主转变为磨粒磨损和热磨损为主。     

微型汽车离合器摩擦材料的热衰退现象

设计了适合研究树脂基汽车复合摩擦材料摩擦性能的小样试验,进行不同环境温度、不同滑动速度和定载荷下的摩擦试验。并通过扫描电子显微镜的分析手段,结合摩擦学原理分析了摩擦材料的热衰退机理,得出树脂基汽车复合摩擦材料热衰退的实质是树脂的高温热分解所生成的润滑层或气垫层的动力润滑而导致摩擦因数的明显下降,其机理是从典型的磨粒磨损和粘着磨损的干摩擦过渡到具有流体润滑磨粒磨损的润滑摩擦等结论。     

稀土增强树脂基摩擦材料的摩擦磨损性能研究

研究干摩擦条件下不同稀土氧化物及其含量对树脂基摩擦材料摩擦磨损性能的影响,并利用扫描电子显微镜对复合材料磨损后的表面进行观察,分析稀土元素对树脂基摩擦材料的改性机制。研究结果表明:稀土氧化物的加入提高了复合材料的摩擦因数,尤其是稀土氧化镧的加入可起到稳定摩擦因数的作用,减小复合材料对载荷和转速的敏感性;未添加稀土氧化物的试样磨损方式以黏着磨损为主,而添加稀土氧化物后试样磨损方式以磨粒磨损为主;添加稀土氧化物后试样磨损表面变得更平整、光滑,这主要是因为稀土氧化物的添加提高了树脂的黏结性,使树脂与其他填料更牢固地粘合在一起,使材料摩擦表面能形成更加稳固的摩擦膜,材料表面的黏着得到有效抑制,因而材料表面的磨损状况得到改善。     

复合矿物纤维增强低树脂基摩擦材料性能研究

以复合矿物纤维为主要增强纤维,采用一次热压成型技术,制备出不同复合矿物纤维含量的低树脂基摩擦材料,利用洛氏硬度计测量其洛氏硬度、定速式摩擦试验机测试其摩擦磨损性能,探究复合矿物纤维含量对低树脂基摩擦材料摩擦磨损性能的影响;采用扫描电子显微镜观察磨损表面的微观形貌,进行磨损机制的探讨。结果表明:复合矿物纤维能显著提高低树脂基摩擦材料的摩擦因数,且适当复合矿物纤维含量的低树脂基摩擦材料具有良好的摩擦热稳定性,但在高温试验下,过多的复合矿物纤维会使低树脂基摩擦材料出现严重的热衰退现象;随着复合矿物纤维含量的增多,洛氏硬度硬度先平稳后下降,摩擦因数呈先升后降状态,磨损率先平稳缓慢增加,后剧烈增加。SEM分析表明,在高温试验下,随着复合矿物纤维含量的升高,低树脂基摩擦材料的磨损形式逐渐从黏着磨损和磨粒磨损转化为热分解磨损、脆性脱落和磨粒磨损。     

橡胶含量对混杂纤维增强橡胶基复合材料中低速摩擦学性能影响*

为探究橡胶含量对混杂纤维增强橡胶基复合材料中低速摩擦学性能的影响,在一种成熟橡胶基摩擦材料配方的基础上,通过调整配方中的橡胶含量,制备不同橡胶含量的混杂纤维增强橡胶基复合材料,对其进行力学性能、中低速下摩擦学性能进行测试,并通过观测不同试样摩擦表面的微观形貌,分析其摩擦磨损机制。结果表明：随着橡胶含量增加,复合材料的交联密度增大,复合材料硬度、密度呈先升高后降低的趋势;随着橡胶含量增加,复合材料的摩擦因数和摩擦因数稳定性呈先降低后升高再降低的趋势,质量磨损率呈先升高后降低的趋势;橡胶基复合材料在摩擦过程中存在黏着磨损和磨粒磨损,以黏着磨损为主。综合比较,橡胶质量分数为28%时,复合材料的摩擦因数适中、且动静摩擦因数接近,可有效抑制制动噪声产生。     

花生壳粉填充树脂基制动材料的摩擦学性能研究

为了解决复合材料的环保降解问题和废弃资源循环再利用,将花生壳粉作为填料添加到树脂基制动摩擦材料中,采用干法热压成型制备试样,通过CHASE试验机测试其摩擦学性能,并用扫描电镜对磨损表面进行观察分析。试验结果表明:在复合材料中加入花生壳粉能显著提高摩擦系数,改善材料热稳定性,同时还能减小其磨损量,提高其耐磨性;当花生壳粉含量为30%时,其摩擦学性能最佳,此时试样磨损表面形成了大量的摩擦膜,磨损形式主要以粘着磨损为主、磨粒磨损为辅。     

钢渣粉含量对树脂基摩擦材料摩擦学性能的影响

采用热压成型的方法制备钢渣粉改性的树脂基摩擦材料,研究不同含量的钢渣粉对树脂基摩擦材料密度、硬度、冲击强度和摩擦磨损性能的影响,并通过扫描电镜观察磨损表面的微观形貌,分析其磨损机制。研究表明:随着钢渣粉含量增加,密度、硬度、冲击强度均呈现逐渐增加的趋势;钢渣能有效地改善树脂基摩擦材料的摩擦磨损性能和提高抗热衰退性能,当钢渣粉质量分数为20%时,能够提高材料的摩擦因数,降低磨损率,且材料综合性能最好;随着钢渣粉质量分数的增加,树脂基摩擦材料的磨损形式以黏着磨损和热磨损为主转变为磨粒磨损和热磨损为主。     

La2O3改性树脂基制动材料的摩擦学性能

通过定速摩擦试验、CHASE摩擦试验及磨损表面形貌观察等方法探讨La₂O₃含量对稀土La₂O₃改性树脂基制动材料的摩擦磨损性能、抗热衰退性能与恢复性能的影响。定速摩擦试验结果表明,制动材料中添加适量La₂O₃可有效提高其摩擦因数,降低其磨损率,同时还可增加其摩擦因数的稳定性;其中,添加20% La₂O₃试样的综合摩擦学性能为最优。CHASE摩擦试验结果表明,La₂O₃的加入可有效提高复合材料的抗热衰退性能与恢复性能。     

半金属离合器摩擦片性能研究

研制了半金属树脂基摩擦材料,对其摩擦学等性能进行了研究.结果表明：半金属摩擦片的摩擦因数在0.362～0.392之间,变化平稳,在250℃以上高温热衰退少;耐磨性在200℃以下时略低于石棉摩擦片材料,而在200℃以上时与石棉摩擦片材料相当;强度达到了原石棉摩擦片材料的技术性能指标.在进口掘进机上的使用表明：该摩擦片磨损总量较小,耐磨性能和使用寿命在正常使用或离合器打滑情况下优于石棉摩擦片.     

改性玄武岩纤维增强树脂基摩擦材料的摩擦磨损性能

以聚醋酸乙烯酯改性玄武岩纤维、环氧乳液改性玄武岩纤维、硅烷偶联剂(KH550)改性玄武岩纤维、玄武岩矿物纤维为增强纤维,采用热压成型法制备改性玄武岩纤维增强树脂基复合材料,研究不同改性玄武岩纤维对复合材料硬度、冲击强度和摩擦磨损性能的影响。采用SEM和EDS对摩擦表面、磨屑形貌进行显微分析和元素分析。研究结果表明:4种改性玄武岩纤维作为增强纤维制备的树脂基摩擦材料具有相近的力学性能;聚醋酸乙烯酯改性玄武岩纤维增强树脂基摩擦材料具有更好的抗热衰退性能和摩擦磨损性能,在制动过程中更有利于形成完整稳定的摩擦膜。     

制动摩擦材料中的钢纤维摩擦磨损特性分析

通过模拟汽车制动过程,针对半金属摩擦材料中的钢纤维的摩擦磨损特性进行了研究.研究表明:钢纤维的磨损主要以氧化磨损、粘着磨损和磨料磨损为主.通过对参与摩擦的钢纤维表面以及部分磨屑形貌特征和表面成分的分析表明:表面Fe(钢纤维)很容易被氧化.在摩擦力和摩擦热的反复作用下,氧化层的厚度增大,强度降低,硬而脆的氧化铁易脱落并呈鳞片状.摩擦表面存在着大量的微粉再加上润滑材料的涂抹,以及摩擦高温形成的氧化层都影响了钢纤维与金属盘表面粘着的产生.同时,在接触表面存在的大量微粉颗粒包括氧化铁和部分硬的磨料,很容易在钢纤维表面产生磨料磨损.     

氧化镧对纳米Al2O3-13TiO2等离子喷涂层的摩擦磨损性能影响

以添加少量氧化镧的团聚纳米Al2O3-13%TiO2粉末为原料,利用等离子喷涂技术制备纳米陶瓷涂层,在MMS-1G型高速摩擦磨损试验机上考察其摩擦磨损性能,并利用扫描电镜和能谱仪表征其磨损表面。结果表明:添加1%氧化镧的涂层具有更低的孔隙率,更高的抗拉结合强度;在高速摩擦磨损试验过程中,氧化镧可起到降低摩擦因数及磨损率的作用,添加1%氧化镧的纳米涂层摩擦磨损性能优良。磨损是由涂层微裂纹扩展导致的涂层剥落引起的,黏着磨损显著。     

树脂粘结剂含量对刹车材料性能的影响

采用热压烧结技术制备了不同含量腰果壳油(CNSL)改性酚醛树脂基刹车片,研究树脂含量对刹车片力学性能和制动性能的影响,采用扫描电镜JSM-IT300对试样磨损表面进行分析。结果表明:腰果壳油改性树脂基刹车片的密度随着树脂含量的增加略微减少,硬度随着树脂含量的增加明显增大;摩擦系数随着制动压力与速度的增加先增加后减少,树脂含量在(26~28)%时,刹车片在不同制动工况下,摩擦性能较为稳定;低树脂含量试样(Ⅰ、Ⅱ)磨损机理为磨粒磨损,磨损较大;高树脂含量试样(Ⅲ、Ⅳ)摩擦表面形成较好的摩擦膜,摩擦稳定且磨损较小;制动压力与速度的增加有助于摩擦膜的形成。     

玻璃和碳纤维含量对树脂基摩擦材料摩擦学性能的影响

采用腰果壳油改性酚醛树脂为基体,添加不同比例的碳纤维和玻璃纤维,利用热压烧结的方式制成摩擦材料。利用环-块摩擦磨损实验机与高速钢配副研究摩擦材料在不同制动条件下的摩擦学性能。研究结果表明:碳纤维和玻璃纤维的总量一定时,随着玻璃纤维的含量增加,摩擦材料的摩擦因数随之增大;而相应的磨损率先减少后增大;在摩擦过程中,摩擦材料极易在磨损表面形成一层致密的摩擦膜,摩擦膜的产生降低了摩擦材料的摩擦因数和磨损率,且在高速条件下,摩擦膜更容易形成;当玻璃纤维和碳纤维的质量分数分别为8%、9%时,摩擦材料表现出最好的摩擦学性能;玻璃和碳纤维填充摩擦材料的磨损机制主要为黏着磨损。     

ZrO2晶型对铜基粉末冶金摩擦材料摩擦学性能的影响

采用粉末冶金加压烧结技术制备含单斜和立方2种晶型ZrO_2的铜基摩擦材料,研究在干摩擦及不同制动速度条件下,ZrO_2晶型对铜基粉末冶金摩擦材料摩擦学性能的影响;用光学表面分析仪和扫描电子显微镜分别对试样磨损表面形貌及磨屑形貌进行观察,探究ZrO_2晶型对粉末冶金摩擦材料摩擦学性能的作用机制。结果表明:在相同条件下,含单斜相ZrO_2摩擦材料的摩擦因数及磨损量均高于含立方相ZrO_2的摩擦材料;随着制动速度的升高,2种材料的摩擦因数均降低,而含立方相ZrO_2材料摩擦因数降幅较小,同时两者的磨损量均呈现先上升后降低的趋势。随制动速度提升,含单斜相ZrO_2的摩擦材料主要磨损机制由黏着磨损与犁削磨损转变为剥层磨损;而含立方相ZrO_2的摩擦材料主要磨损机制由犁削磨损转变为犁削磨损与氧化磨损,最后转变为剥层磨损。     

干摩擦条件下树脂刹车片磨损机制研究

为了优化拖缆机刹车部件的设计参数,同时进一步提高刹车片的耐磨性能,采用MPV-600型磨粒磨损试验机研究无石棉树脂摩擦片和黄铜试样与45#钢配副在干摩擦条件下的摩擦学性能,利用体式显微镜观察试样的磨损形貌并分析其磨损机制。结果表明:摩擦热引起的温升导致的硬度下降及磨损机制的改变是干摩擦条件下摩擦片磨损的主要原因;树脂刹车片的耐热性能、耐磨性能均好于黄铜试样,树脂刹车片与钢配副的摩擦因数主要是由树脂刹车片中的铜纤维材料决定的;干摩擦条件下树脂摩擦片的磨损机制是以磨粒磨损和氧化磨损为主,而黄铜试样以磨粒磨损和黏着磨损为主。