铁粉填料对低树脂基摩擦材料综合性能的影响

为了在降低摩擦材料成本的同时,保证摩擦材料性能良好,在原有配方基础上尝试改变铁粉粒度和种类,即把80~300目的泡沫铁粉替换成粒度大小为20~120目的泡沫铁粉或325目的还原铁粉,采用相同的热压成型技术和热处理工艺制备摩擦材料试样。采用洛氏硬度计测试试样的硬度,采用定速式摩擦试验机测试试样的摩擦磨损性能,采用扫描电镜观察试样的磨损面形貌,研究其磨损机制。结果表明:当采用较大的泡沫铁粉粒度时,随着其含量的增加,平均摩擦因数和磨损率会提高,但摩擦因数稳定性提高;还原铁粉具有明显的增摩作用和热衰退现象,尤其在恢复过程,摩擦因数变化大且不稳定,但磨损率低。20~120目泡沫铁粉可提高材料的摩擦因数稳定性,且可相对减轻材料的磨粒磨损和疲劳磨损,因而可用于代替80~300目泡沫铁粉。     

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。     

钢纤维和氧化铁粉含量对半金属摩擦材料摩擦磨损性能的影响

半金属摩擦材料中的钢纤维、氧化铁粉是重要的增强组分和调节剂。研究钢纤维含量和氧化铁粉含量对半金属摩擦材料摩擦磨损性能的影响,以获得较佳的配比。研究结果表明:随钢纤维含量增加,摩擦因数增加,且摩擦因数的稳定性和抗热衰退能力提高;但随钢纤维含量的增加,磨损率也随之增加;当钢纤维质量分数为20%时,摩擦材料的摩擦因数较平稳,350℃时几乎没有明显的热衰退,磨损率也较低。氧化铁粉的含量对摩擦因数影响不大,但可改善摩擦材料的自润滑性和抗高温热衰退性;但过多的氧化铁粉含量,导致磨损率增大,特别是高温时更为明显,从摩擦因数的稳定性与磨损率两方面综合考虑,氧化铁粉质量分数为5%时摩擦材料具有较好的摩擦磨损性能。     

氧化镧改性树脂基复合材料摩擦学性能研究

为克服树脂基制动材料易产生热衰退而失效的问题,在热压成型的树脂基制动摩擦材料加入氧化镧进行改性。通过正交试验方差分析获得摩擦学性能较优的配方,通过X-DM摩擦试验、磨损表面形貌分析等手段探讨氧化镧对材料在不同温度下的摩擦学性能的影响,并探讨其摩擦磨损机制。结果表明:摩擦材料配方组分及质量分数分别为氧化镧21. 6%、酚醛树脂12. 9%、硅酸铝纤维12. 9%、竹纤维2. 6%,其他填料50%时可获得较优的摩擦磨损性能;加入适量的氧化镧不仅能够稳定低温、高温摩擦因数,还能降低磨损率,减少热衰退的产生;在树脂基制动摩擦材料中加入适量的氧化镧后,其磨损形式由磨粒磨损为主转变为黏着磨损为主,且磨损表面出现大面积连续的摩擦膜。     

对偶材料对树脂基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

分别以45#钢、铍青铜、碳化硅颗粒基体改性铍青铜、氧化铝涂层为对偶材料与同一种树脂基摩擦材料在MM1000-II型摩擦磨损试验机上进行干式摩擦磨损试验,研究对偶材料对树脂基摩擦材料摩擦磨损性能的影响;利用偏光显微镜观察材料磨损后的表面微观形貌。结果表明:氧化铝涂层对偶材料的磨损率最低,摩擦因数适中,但摩擦因数稳定性较差;对偶材料为45#钢时摩擦因数较低,但摩擦因数的稳定系最好;对偶材料为铍青铜时摩擦磨损性能最佳,摩擦因数较高且稳定性较好,铍青铜本身和与之匹配的摩擦材料的磨损率都很低,且摩擦表面均没有形成孔洞和犁沟;改性铍青铜在各方面都表现出较差的性能。     

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。     

控制润滑状态下纸基摩擦材料的摩擦特性研究

应用QM1000-ⅡB型摩擦材料性能试验机，研究了充分润滑和有限润滑状态下，纸基摩擦材料与对偶盘在连续循环制动过程中的摩擦性能。试验发现：润滑油供给状态对摩擦副的摩擦性能和对偶盘盘温有较大影响。充分润滑时，对偶盘盘温升幅较小，摩擦副动摩擦因数波动较小；无润滑油供给时对偶盘盘温上升迅速，动摩擦因数增大；在限制供给润滑油条件下，对偶盘盘温升幅较大，但动摩擦因数可以在一定温度范围内保持不变；高温时润滑油发生热化学分解、动摩擦因数大幅下降，同时形成对偶盘热斑。由此可见，有限供给润滑油时容易导致对偶盘热斑和摩擦材料热衰退现象。     

丁腈橡胶含量对橡胶／ 树脂双基体摩擦材料性能的影响

采用开炼法结合热处理的工艺方法制备不同丁腈橡胶含量的双基体摩擦材料试样。借助热分析仪、扫描电镜和湿式摩擦性能试验机研究丁腈橡胶含量对双基体摩擦材料摩擦磨损性能、磨损机制和热性能的影响。实验结果表明:当丁腈橡胶质量分数为25%时动、静摩擦因数均达到最大,对偶材料的磨损最小;当丁腈橡胶含量较低时,摩擦材料有明显的机械剥离,含量较高时黏着磨损与磨粒磨损特征明显;摩擦材料的最大分解温度随丁腈橡胶的含量增加而有所降低。     

钛酸钾晶须填充酚醛树脂基摩擦材料的摩擦磨损机制研究

研究钛酸钾晶须(PTW)对酚醛树脂基摩擦材料的摩擦磨损性能的影响,并与玻纤(GF)进行比较。结果表明,定速摩擦试验中,与GF相比,PTW填充摩擦材料摩擦因数变化幅度和高温段磨损率分别减小19%和20%;200℃后摩擦因数的衰退率降低。MPX-2000摩擦磨损试验中,填充PTW摩擦材料的最高摩擦面温度为333.3℃,低于GF的379℃;摩擦材料的磨损率和对偶件磨损失重分别比填充GF的降低19%和36%,摩擦因数更加平稳。SEM观察显示PTW能够促使对磨面上形成平整致密的转移膜。微小尺寸和晶须状形貌使PTW具有良好的显微增强作用,这是PTW填充酚醛树脂基摩擦材料具有良好摩擦磨损性能的关键。PTW的莫氏硬度小于GF,对对偶件的伤害更小。     

不锈钢纤维/碳纤维混杂增强聚醚醚酮基摩擦材料的制备与性能

研究了不锈钢纤维/碳纤维混杂增强聚醚醚酮(PEEK)树脂基半金属摩擦材料的配比、成型工艺对其摩擦磨损性能的影响,对其摩擦磨损机理进行了初步分析.结果表明:制备摩擦材料的优化工艺条件是热压温度320 ℃、压力35 MPa、保温时间3 min/mm,固化处理工艺为80 ℃×30 min 150 ℃×30 min 270 ℃×30 min 320 ℃×180 min;最佳配方为19.63%的PEEK、7.57%的不锈钢纤维、10.97%的碳纤维、6.51%的腰果壳油粉及55.33%的填料.经优化工艺制备的摩擦材料的摩擦因数稳定,磨损率低,摩擦材料的磨损在低温区主要属于磨粒磨损,在较高温度时属于粘着磨损和磨粒磨损的共同作用.     

制动条件下石墨对铜基摩擦材料瞬时摩擦性能的影响

为研究石墨对铜基摩擦材料瞬时摩擦性能的影响,采用粉末冶金技术制备铜-SiO2和铜-石墨-SiO2烧结材料,通过干摩擦惯性试验,在始末速度不同的制动区间,测试材料的瞬时摩擦因数、瞬时磨损率,并观察摩擦表面形貌的变化。结果表明:在高速度制动区间,石墨的存在使得铜基摩擦材料摩擦因数的稳定性明显提高,磨损率降低,原因在于铜-石墨-SiO2材料剥落石墨颗粒的分隔和保护作用,减弱冲击波动,从而提高瞬时摩擦因数稳定性并降低磨损;但较低制动速度时,石墨的存在反而提高了磨损率,原因在于摩擦层对颗粒的包裹度和基体强度降低。     

石墨种类对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响

采用柔性石墨、造粒石墨和鳞片石墨分别制备粉末冶金烧结摩擦材料，研究不同种类片状石墨对摩擦材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：不同种类石墨制备的摩擦材料的密度和力学强度差异，将影响材料基体在制动过程中的组织形态，使摩擦界面呈现不同的磨损形式，其中柔性石墨摩擦材料的主要磨损机制为氧化磨损，造粒石墨摩擦材料的主要磨损机制为犁削磨损和磨粒磨损，鳞片石墨摩擦材料的主要磨损机制为犁削磨损和黏着磨损；造粒石墨制备的摩擦材料在不同速度下制动和重复单次制动时的摩擦因数波动值较小，摩擦因数稳定性好，且具有适中的磨耗量，综合摩擦磨损性能最佳。     

减摩剂及其协同效应对树脂基摩擦材料性能影响

采用焦炭、MoS₂和石墨作为减摩剂制备树脂基摩擦材料,通过正交试验和极差分析法,研究3种减摩剂对材料摩擦磨损性能的影响及其协同作用规律。结果表明:在实验用量范围内,焦炭能够提高材料整体摩擦因数,降低材料总磨损率;MoS₂能够降低材料中低温摩擦因数,提高高温摩擦因数,但材料的总磨损上升;石墨能够降低材料整体摩擦因数,对材料总磨损率影响不明显。以材料摩擦因数标准差为实验指标时,发现3种减摩剂之间存在强烈的协同作用,且作用程度随着温度的升高而加强,其中焦炭和石墨的协同作用最为强烈;以材料总磨损率为实验指标时,发现3种减摩剂之间的协同作用在中低温下变化趋势一致,在高温下变化趋势不同。     

带式输送机树脂基摩擦片干式制动条件下摩擦学行为

采用热压烧结技术制备桐油改性酚醛树脂和腰果壳油改性酚醛树脂基摩擦片,通过CFT环块摩擦磨损试验机研究其在不同的制动速度、制动正压力下以及在瞬时制动时的摩擦因数以及磨损率的变化规律,采用扫描电镜(SEM)对试样摩擦后的表面形貌进行观察分析。结果表明,2种树脂基摩擦片摩擦因数以及磨损率变化规律具有一致性:摩擦因数均随着制动正压力与制动速度的增加而减小;磨损率随着制动速度的增加而减小,随着制动正压力的增加而增加。以桐油改性酚醛树脂为基体,碳纤维为增强纤维的摩擦片在瞬时制动时具有较稳定的摩擦因数,而且在不同制动正压力与制动速度下磨损率较低。     

苎麻纤维增强环境友好型制动摩擦材料的研究

新型环境友好制动摩擦材料以天然植物纤维苎麻、天然矿物纤维玄武岩和硅灰石为增强体,以石墨为固体润滑剂,锆英石为磨料,蛭石为降噪剂,重晶石为空间填料,腰果酚型苯并噁嗪原位增韧酚醛树脂为基体。用定速摩擦试验机研究了苎麻纤维含量对材料摩擦因数和磨损率的影响,并应用可拓理论对摩擦性能进行了评价。结果表明:苎麻纤维可降低摩擦材料的摩擦因数,降低摩擦材料在中、高温下的磨损率;苎麻纤维在制动摩擦材料中起弱固体润滑剂的作用;苎麻纤维体积分数为5.6%左右时制动摩擦材料具有最佳的摩擦因数、磨损率及综合关联度。     

Influence of amount and modification of resin on fade and recovery behavior of non-asbestos organic (NAO) friction materials

Phenol formaldehyde resin is one of the most important ingredients in friction materials that binds the other multiple ingredients firmly. The type and amount of resin in the friction material is very critical for structural integrity of the composite. Present work focuses on the influence of resin percentage and modification of straight phenolic resin by cashew nut shell liquid (CNSL) on fade and recovery behavior of friction composites developed in the laboratory. These composites were based on variation in amount of CNSL modified resin (10, 12.5, and 15 wt.%) keeping other ingredients same. Fade and recovery studies on these composites were done according to ECE R-90 regulation. The friction coefficient (μ) (all types viz. performance, fade, and recovery), extent of fade and recovery, increase in counterface temperature, wear and mechanical properties were significantly influenced by the variation in amount of resin. It was observed that with increase in amount of resin all types of μ decreased and extent of fade increased. Most of the mechanical properties and wear, however, improved with increase in percentage of resin. Since μ is more important for friction materials rather than wear, it was concluded that 10 wt.% CNSL resin was an optimum amount for best friction performance in severe operating conditions. The performance properties of these composites when compared with similar composites based on unmodified resin in earlier work, it was revealed that the modification of phenolic resin by CNSL deteriorated the fade and recovery performance.     

煤基浸锑石墨密封材料性能研究

为提升石墨材料在高强度机械密封工况下的机械性能和密封性能,以煤炭加工的附加值产品（煤焦和沥青）为原料制备多孔石墨材料,然后通过高压浸锑制备煤基浸锑石墨密封材料;比较浸渍前后石墨材料的机械性能、微观结构差异、元素组成变化、摩擦磨损性能,分析浸渍锑后石墨材料性能的增强机制。结果表明：高压浸锑后石墨材料的机械强度和耐磨性能得到明显提升,其中密度增加了26.6%,抗压强度增加了114.3%,硬度增加了63.3%,气孔率下降了94%,绝对磨损量减少89.3%,平均摩擦因数降低了46.4%。高压浸锑后石墨材料中的孔隙被金属锑填充,并连接在一起形成条状,在摩擦磨损过程中充当骨架作用,从而提高石墨材料的抗磨性能;在浸锑石墨密封材料,微细网状的金属充填物可以减少材料的磨粒磨损,从而维持润滑膜的稳定,因而其可以作为高温等恶劣工况下的密封材料使用。     

用正交设计优化半金属摩擦材料的配方

介绍了半金属摩擦材料的组成，用二水平七因素的正交设计对半金属摩擦材料的配方进行优化设计。通过对试验结果和极差值的分析，得出了各组分对摩擦系数和磨损率影响的重要次序，为优化配方、提高材料质量、调整摩擦系数提供了依据。经综合评分，推荐出较好的配方组合：13．9％腰果壳油改性树脂，32．4％钢纤维，7．4％海泡石纤维，11．1％石墨，2．8％二硫化钼，13．9％碳化硅，5．6％高岭土，7．4％硫酸钡，2．8％氧化镁，1．8％氧化铁，0．9％轮胎粉。     

浸渍石墨/38CrMoAlA (喷涂)配对密封摩擦副的干摩擦性能

针对干摩擦机械密封在高速运转工况下密封端面的摩擦磨损而导致密封失效问题,通过试验分析几种典型摩擦副材料组对在干摩擦下的摩擦磨损性能。选择浸锑石墨M106D和浸树脂石墨M106K分别与38CrMoAlA以及喷涂Cr2O3、Al2O3的38CrMoAlA硬环组对,采用Plint摩擦磨损试验机,监测摩擦副在高速干摩擦条件下的摩擦因数,分析轴向载荷及线速度对摩擦因数的影响,通过白光干涉仪观测试验前后端面形貌。结果表明：干摩擦下,喷涂的硬环表面石墨转移附着较少,其更耐磨、磨损程度小,浸锑石墨较浸树脂石墨磨损少;6组配对试验主要磨损形式为磨粒磨损,其中浸锑石墨/喷涂Al2O3的38CrMoAlA摩擦副摩擦因数最小;由于石墨的自润滑性,适当增加转速和轴向载荷均有利于降低端面摩擦因数。     

Fe52Cr15Mo26C3B1Y3非晶金属含量对酚醛树脂基摩擦材料性能的影响

以Fe基非晶金属代替传统的润滑组元,采用热压成型法制备Fe₅₂Cr₁₅Mo₂₆C₃B₁Y₃/酚醛树脂摩擦材料,探究不同含量的非晶金属对摩擦材料性能的影响;利用SEM对摩擦材料磨损面进行观测,分析不同含量非晶金属对摩擦材料磨损机制的影响。结果表明:添加非晶金属后摩擦材料硬度得到提升,其中非晶金属质量分数为30%～40%的试样硬度在67.6HRB和73.6HRB之间,为摩擦材料合适的硬度范围;随非晶金属质量分数的增加,材料的体积磨损率逐渐降低,平均摩擦因数呈先减小后增加的趋势,当非晶金属质量分数40%时试样的摩擦因数最小;随着非晶金属含量的增加,材料的磨损机制由接触疲劳磨损逐渐转变为磨粒磨损为主,并伴随着轻微接触疲劳磨损的混合机制。