酚醛树脂含量对汽车摩擦材料性能的影响

采用热压法制备了酚醛树脂质量分数为4%~12%的5种树脂基合成汽车刹车片,并用Link3000型惯量试验台、Link3900型NVH惯量试验台以及Link3336压缩试验机分别测试了刹车片的摩擦性能、噪音性能、压缩性能,并结合刹车片试样的力学性能和显微组织分析,探讨了酚醛树脂含量对刹车片摩擦磨损性能的影响。结果表明:随酚醛树脂含量增加,刹车片的平均摩擦因数和高温摩擦因数降低,引起衰退,同时制动噪音增加,噪音发生概率逐渐上升,且噪音强度随之增加;当酚醛树脂质量分数为6%时,摩擦因数稳定性最好,不易引起衰退;当酚醛树脂质量分数为4%~6%时噪音发生概率最低。     

汽车制动摩擦材料的发展

本文叙述了汽车制动摩擦材料的发展现状、发展趋势和当前进行开发研究的紧迫性及重要意义     

制动速度对铜基粉末冶金闸片材料摩擦学性能的影响

以Sn+SiO_2+Al_2O_3+CaF_2作为摩擦组元,石墨+Pb作为润滑组元,制备铜基粉末冶金列车闸片材料,在MM-1000Ⅱ型摩擦试验机上进行摩擦试验,测定制动速度在120~200 km/h范围内材料的摩擦因数、磨损量与表面温度,并观察摩擦表面形貌,研究制动速度对该材料摩擦学性能的影响。结果表明:在制动速度180 km/h时,随制动速度增加,闸片材料的摩擦因数在0.41~0.46之间波动,但制动速度达到200 km/h时,摩擦因数显著减小至0.32,摩擦因数稳定性总体较好。材料的磨损量随制动速度增大而增加,但在制动速度达到180 km/h时磨损量趋于稳定,为119 mg。低速制动下材料的磨损机理主要为疲劳磨损,高速制动时主要为磨粒磨损和氧化磨损。     

铁粉粒度对粉末冶金材料制动摩擦性能的影响

采用粉末冶金工艺制备含4种粒度(20μm、30μm、50μm、70μm)铁粉增强的铜基摩擦材料,研究铁粉粒度对材料力学性能和制动摩擦性能的影响。采用TM-1型惯性试验台测试材料的制动摩擦性能,试验初速度为50~380 km/h。结果表明:铁粉粒度从20μm增加到70μm时,材料硬度从55.67 HRB降低到31.83HRB,剪切强度从12.56 MPa下降到10.27 MPa。这种硬度和强度的下降使大粒度样品表现出反常的摩擦特性:随着制动速度的提高,铁粉粒度为70μm的F70样品的摩擦因数不降低反而升高,当制动速度从120 km/h上升到380 km/h时,摩擦因数从0.338持续升高到0.356,并且从350 km/h后摩擦因数稳定不变。这种高而稳定的摩擦因数是保证列车在高速下紧急制动、平稳停驶所必需的。     

干湿态下制动载荷对粉末冶金闸片材料摩擦学性能的影响北大核心

采用粉末冶金技术制备了一种高速列车用铜基闸片材料,研究了干湿环境下制动载荷对铜基闸片材料摩擦学性能的影响,探究了闸片材料及其配对材料(铸钢材料)的磨损规律。结果表明:随着制动载荷的增加,干湿态下摩擦稳定系数均先减小后增加,平均摩擦因数不断降低,闸片材料的磨损率先快速增加后小幅减小,铸钢材料的磨损率先快速增加后缓慢增加。湿态环境可减轻低制动载荷下闸片材料的剥落程度及高制动载荷下材料的犁削,降低了摩擦因数及材料的磨损率。     

制动摩擦材料研究进展

制动摩擦材料利用运动表面相接触时所产生的摩擦阻力达到减速或终止运动目的,是运载机械中安全保障装置的重要组成部分。本文综述了半金属基、金属基及非金属基制动摩擦材料的研究现状及优缺点,介绍了熔铸法、粉末冶金法及三维编织法等制动摩擦材料制备方法,并从摩擦、磨损、热稳定性等方面分析了制动摩擦材料的关键特性。从研究状况可知,摩擦材料正向少纤维、无纤维型方向发展,高性能、环保型摩擦材料具有较大的发展优势。优化制备工艺、降低生产成本、提高性能、扩大应用领域将是未来制动摩擦材料的研究重点。     

Cu基粉末冶金闸片高速制动性能

Cu基粉末冶金闸片在高速制动时受温度的影响易发生摩擦系数的衰退,直接影响列车制动的有效性。利用1:1制动试验台进行不同速度下Cu基粉末冶金闸片的高速制动试验,分析试验后的摩擦材料和磨屑组织。结果表明：制动速度为350 km·h^-1和380 km·h^-1产生的高温使摩擦材料表层的金属基体发生软化熔融,降低了摩擦副表面微凸点的剪切阻力,导致摩擦系数下降。摩擦表面形成的金属氧化膜具有减磨作用,造成摩擦系数的进一步衰退。在380 km·h^-1制动时,石墨在高温下被氧化,摩擦表面失去稳定的润滑膜,出现粘着磨损和材料转移,磨耗量大幅增加。     

复层铁基粉末冶金材料的制备及其摩擦学性能分析

采用粉末冶金工艺制备基体致密、表层多孔含油的双层复合铁基粉末冶金材料,用HDM-20端面摩擦磨损试验机评价其摩擦磨损性能。结果表明,当复层材料表层的孔隙率约为23%时,试样稳定运行时间长,减摩耐磨性能好;与相近孔隙率的单层材料相比,复层材料的减摩耐磨性能与承载能力得到明显提高。     

成型工艺对树脂基摩擦材料及其摩擦学性能的影响

以碳纤维2.5D浅交弯联结构为预制体,分别采用树脂传递成型工艺(RTM)和热压成型工艺(HPM)制备了碳纤维增强酚醛树脂基摩擦材料.通过MS-T3001摩擦磨损试验机考核了材料的摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜、激光三维形貌扫描仪观测了材料的磨损形貌,对比分析了两种成型工艺对材料摩擦学性能的影响.结果表明:随着滑动速度和工作载荷的增大,材料的摩擦系数均减小.热压成型工艺成型摩擦材料的主要磨损形式为磨粒磨损,摩擦系数0.085~0.130,磨损率1.5×10^-8 g·N^-1·m^-1.树脂传递成型工艺成型摩擦材料的主要磨损形式为黏着磨损和疲劳磨损,摩擦系数0.075~0.120,磨损率7.5×10^-8 g·N^-1·m^-1.     

纳米氧化铝改性酚醛树脂增强纸基摩擦材料的热学与力学性能

以纳米氧化铝改性的酚醛树脂作为黏结剂和增强剂,采用造纸工艺制备纸基复合摩擦材料,研究改性树脂含量(质量分数)和固化温度对材料耐热性能、剪切强度和压缩回弹性能的影响。结果表明,随酚醛树脂含量增加,材料的耐热性能略有降低,剪切强度增大;在第1~4次压缩回弹实验中,第1次的回弹率随树脂含量增加而明显增大,而第2~4次的回弹率很接近,并受树脂含量影响较小;材料的压缩率随树脂含量增加而降低,第1次的压缩率明显高于后面3次的压缩率。在较高固化温度下制备的纸基复合材料具有高耐热性能和剪切强度,随固化温度升高,第1次的压缩率明显降低而回弹率明显升高,第2~4次的回弹率和压缩率接近,且受固化温度的影响较小。当改性酚醛树脂的质量分数为40%,固化温度为160℃时,所得纸基摩擦材料的耐热性能较好,剪切强度较高,并具有较高的压缩率和回弹率。     

镁盐晶须增强汽车制动复合材料的摩擦磨损性能

针对我国传统汽车制动材料在应用过程中存在的摩擦热衰退问题,采用模压成形工艺,利用无机镁盐晶须增强酚醛树脂研制一种新型汽车制动复合材料.将该材料与HT250灰铸铁对摩,利用JF150D-Ⅱ型摩擦磨损试验机测试复合材料试样的滑动摩擦性能.结果表明,不同盘面温度下镁盐晶须增强制动复合材料表现出极高的摩擦稳定性,且磨损率低,抗热衰退性能优异.在100℃到350℃升温过程中,复合材料摩擦因数(f)平均值为0.39,波动值为0.08.350℃下摩擦因数和最大摩擦因数的比值(f350/fmax)为0.95,在升温过程中磨损率缓慢增加,但总体保持较低水平,350℃磨损率为0.89×10-7 cm3/(N·m).     

炭/炭复合材料的摩擦学性能与摩擦磨损机理的研究现状

综合评述了C/C复合材料摩擦磨损性能的各项影响因素及摩擦机理的研究现状,指出C/C复合材料摩擦磨损研究存在的问题,并提出了在进一步研究中值得重点关注的课题。     

Friction, wear, and targeted synthesis of rubbing surfaces of self-lubricating composites

Self-lubricating copper-based composites are developed. It is shown that the structure of the surface layer, which is formed and deformed by the friction forces at the interface, is the major contributor to the friction process. The main stages of developing highly efficient tribotechnical materials for extreme operating conditions (high pressing forces and sliding velocities, absence of lubrication, high vacuum) are examined. A comprehensive approach to constructing tribotechnical composite systems is used to develop several copper-based materials for different operating conditions; in particular, self-lubricating antifriction composites to perform in high-speed friction pairs as well as in tribotechnical systems operating under high vacuum. __________ Translated from Poroshkovaya Metallurgiya, Vol. 46, No. 3–4 (454), pp. 11–19, 2007.     

Friction properties of carbon-carbon composites

The friction of composite materials based on carbon-carbon fiber over the counter-pair made from SG-T siliconized graphite is investigated. The friction conditions that appeared in the working period under definite loads are considered. The structure of the wear products is investigated by electron microscopy.     

氮气、空气条件下炭/炭复合材料的摩擦磨损性能

在MM-1000型摩擦试验机上,对炭/炭复合材料分别在氮气和空气中模拟正常着陆能量条件下的摩擦磨损行为进行测试。结果表明:在氮气中,炭/炭复合材料的摩擦因数较高,达到0.32～0.4,磨损率较低,质量磨损率为18 mg/次,线性磨损率为1.4μm/次;在空气中,材料的摩擦因数较低,为0.2～0.3,但磨损率较高,质量磨损率为48 mg/次,线性磨损率为3.8μm/次。磨损表面及磨屑的SEM形貌表明:在空气中,材料摩擦表面易形成炭纤维、基体炭相互脱离的磨屑,其主要磨损机制为氧化磨损;在氮气中,则有纤维与基体炭连接良好、大尺寸的磨屑出现,主要磨损机制为磨粒磨损和粘着磨损。     

316L不锈钢/Y-PSZ复合材料摩擦磨损特性

在MRH-3型高速环块磨损试验机上研究了粉末冶金方法制备的316L不锈钢/Y-PSZ金属陶瓷复合材料在干摩擦条件下的摩擦磨损性能,并与T10钢(HRC45)的耐磨性能进行了对比.考察了316L不锈钢体积分数(30%~50%)、颗粒尺寸(10.8~51.6μm)及对偶环转速(200~280r·min^-1)对材料耐磨性的影响.结果表明:随着316L不锈钢含量的增加和颗粒尺寸的增大,或随着对偶环转速的提高,复合材料的耐磨性下降.在本文研究条件下,除个别情形外,所制备316L/Y-PSZ复合材料的耐磨性能优于T10钢;当不锈钢体积分数为30%、颗粒尺寸为10.8Ⅱm时,复合材料的耐磨性能达到T10钢的3.0~3.2倍.316L不锈钢/Y-PSZ复合材料的磨损机理主要为316L不锈钢颗粒剥落和Y-PSZ基体层片剥落.     

耐烧蚀硅基纤维布增强酚醛树脂复合材料的高温氧化性能与力学性能

针对目前广泛应用的耐烧蚀硅基纤维布增强的复合材料存在的问题,比较了三种不同的硅基纤维布增强酚醛树脂复合材料的高温氧化后的失重率、力学性能和宏观/微观形貌的变化.发现高温氧化后,混编复合材料失重率的变化明显大于单编复合材料失重率的变化;高温氧化后材料的弹性模量随温度升高而减小.在三种硅基纤维布增强的复合耐蚀材料中,单编硅基纤维布增强的复合材料具有更好的抗高温氧化性能.     

热解炭微观结构对C/C复合材料摩擦磨损性能的影响

研究了热解发光学特性分别为粗糙层结构和光滑层结构试样的摩擦磨损性能。粗糙层结构试样由于具有较高的导热系数,其传热和散热能力比光滑层结构试样的强。在300～800℃时,粗糙层结构试样的膨胀系数基本保持稳定,而光滑层结构试样的膨胀系数随温度升高递增,使刹车过程中前者摩擦因数稳定,后者摩擦性能差。利用场发射高分辨电子显微镜研究了粗糙层结构和光滑层结构试样的微观结构。结果表明;前者生长择优取向明显,生长表面光滑,在摩擦过程中形成片状的石墨结构磨屑,保持稳定的摩擦性能;后者则为低织构疏松层状结构,生长表面粗糙。在磨擦过程中形成颗粒状或大团状结构,导致摩擦性能不稳定。热解炭微观结构的差异是导致2种结构试样热性能、摩擦磨损性能差异的根本原因。