混杂纤维含量对汽车制动摩擦材料性能的影响

研究了不同混杂纤维含量对汽车制动摩擦材料性能的影响.结果表明,随着坡缕石纤维和钢纤维含量的增加,摩擦材料的冲击强度均增加;坡缕石含量的变化对磨损率影响不大,Kevlar含量较高时,混杂纤维摩擦材料200 ℃时磨损率增加,250 ℃和350 ℃时磨损率降低;Kevlar纤维随着其含量的增加,混杂纤维摩擦材料高温摩擦性能(250～350 ℃)有所降低.     

原材料对制动摩擦材料磨损性能的影响

采用组合摩擦材料研究的组合筛选原材料方法,研究原材料对制动摩擦材料磨损性能的影响,提出用原材料的摩擦磨损性能谱及磨粒磨损和黏着磨损2种磨损机制的竞争关系(V机制)解释制动摩擦材料的磨损性能。根据摩擦磨损性能谱,基于原材料在制动摩擦材料中的作用和对磨损性能的贡献,可把原材料分为润滑区、过渡区和磨料区,处在润滑区的固体润滑剂的耐磨性最好,处在磨料区的陶瓷磨料的耐磨性次之,处在过渡区的纤维和填料的耐磨性最差;有机合成、天然纤维和树脂基体在高温的摩擦化学反应导致热磨损。根据V机制,通过对摩擦断裂表面形态观察,可判断原材料的耐磨性。     

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.     

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。     

低温玻璃粉对风电机组用铜基摩擦材料性能的影响

选取软化温度为650℃的硅酸盐低温玻璃粉为摩擦改进剂,采用加压烧结方法制备含有低温玻璃粉(LMGP)的铜基摩擦材料,研究低温玻璃粉含量对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响。结果表明:少量的低温玻璃粉有助于增强材料耐磨性,当质量分数超过6%时,材料磨损加剧;低温玻璃粉的加入提高了材料的摩擦因数,这与摩擦初期低温玻璃粉颗粒在摩擦表面未软化时硬度高有关;用扫描电镜(SEM)观察摩擦表面可知未加低温玻璃粉试样主要以剥层磨损为主,而添加低温玻璃粉试样主要以磨粒磨损为主并伴随着黏着磨损。     

风电制动片材料冲击性能及摩擦性能分析

基于对风力发电机制动片现用摩擦材料的分析,研制了纤维增强复合材料,并利用分离式霍普金森压杆试验装置和MM-1000磨粒磨损试验机,研究制动片摩擦材料的冲击性能和耐磨性能.通过对铜基粉末冶金、颗粒增强复合材料、纤维增强复合材料的应力-应变和摩擦性能比较和分析,得出纤维增强复合材料具有较好的耐冲击性能和良好的塑性性能,并且其摩擦性能高于其他两种材料,故可以取代其他两种材料成为风电制动片材料.     

复合改性酚醛树脂对制动摩擦材料性能的影响

为了提高酚醛树脂（PF)的耐热性能,采用硼酸、桐油、有机化蛭石对其进行了纳米改性、有机物改性和无机物改性相结合的复合改性。对改性树脂进行FTIR和热重分析。结果表明：采用硼酸、桐油改性PF后硼元素及桐油己经插入PF分子链中,使树脂的耐热性能得到提高,而添加适量的有机蛭石,明显提高PF的耐热性能和耐高温性能,其起始热分解温度比未改性树脂提高了40~50 ℃;复合改性的酚醛树脂能提高摩擦材料在高温下摩擦因数的稳定性,降低磨损率,能有效避免摩擦磨损性能的热衰退。     

列车制动盘表面温度分布演变的研究

高速列车制动条件下制动盘的温度不均匀分布是影响盘热疲劳损伤的一个重要因素.本文针对铜基粉末冶金闸片与锻钢制动盘构成的摩擦副,利用1:1制动动力试验台,进行了最高速度达350km/h的制动试验,结合红外热像与有限元分析技术,研究了制动速度和制动压力对盘面温度分布形态的影响.制动实验结果显示,在制动过程中盘面高温区优先在摩...     

高速列车制动片摩擦块尺寸对制动噪声特性的影响

同一工况下,在制动摩擦噪声试验机上使用3种不同尺寸的圆形摩擦块进行制动摩擦噪声对比试验,通过对不同摩擦块尺寸状态下的界面噪声信号进行等效声压级分析和频谱分析,研究摩擦块尺寸对制动噪声特性的影响;对界面磨损形貌采用光学显微镜和二维轮廓仪进行分析,并计算出摩擦界面上的摩擦弧长,以揭示摩擦块尺寸对制动噪声行为的影响机制。结果表明:在试验条件下,摩擦面积相同时,大圆形摩擦块能有效地抑制制动噪声,而中圆形和小圆形摩擦块的制动噪声强度较大;相较于大圆形摩擦块,中圆形和小圆形摩擦块表面出现明显犁沟和剥落等"不平顺"磨损因素会造成高强度的尖叫噪声;大圆形摩擦块相比于中圆形和小圆形摩擦块的摩擦弧长较短,这也是造成大圆形摩擦块状态下制动噪声强度减弱的一个重要因素。     

制动摩擦材料摩擦性能的模糊综合评价

针对国标GB 5763-1998和定速摩擦测试仪测定制动摩擦材料在不同温度下的升温、降温摩擦因数和磨损率数据,应用模糊综合评价原理,提出了定量评价制动摩擦材料摩擦性能的方法,包括摩擦稳定性(摩擦因数与摩擦温度的关系)、综合磨损率(磨损率与摩擦温度的关系)和总摩擦性能评价.以一种低金属制动摩擦材料的摩擦性能评价为实例,验证了该方法的可行性.     

制动器摩擦片材料热物性参数对其温度场的影响

采用 Abaqus模拟盘式制动器制动过程的三维瞬态温度场,研究摩擦片材料的比热容和导热系数对其制动过程中温度分布的影响。结果表明：增大摩擦片材料导热系数可以降低摩擦片的轴向和径向温度梯度,但会增大摩擦面瞬时最高温度;增大摩擦片材料的比热容对降低摩擦面瞬时最高温度效果较好,但会增大摩擦材料轴向和径向的温度梯度;和导热系数相比,比热容变化对摩擦片瞬时最高温度的影响更为显著;同时增大比热容和导热系数可以达到既降低瞬时最高温度又减小轴向和径向温度梯度的作用。     

材料匹配性对盘式制动器摩擦温度场的影响

采用有限元法模拟盘式制动器制动过程瞬态温度场,研究了材料匹配性对制动器温度场的影响.研究表明:匹配性对摩擦表面温度场的影响主要反映在材料密度、比热容和热导率方面,即使同类铸铁制动盘,其材料密度、比热容和热导率不同,摩擦表面温度也不同;铸铁材料密度越低,则摩擦表面温度越低,且温度分布较均匀;就配对副而言,制动片性能参数对摩擦表面温度的贡献要比制动盘的大.     

Effect of Matrix Alloying of Fe on Friction and Wear Properties of Cu-Based Brake Pad Materials

Abstract

Argon-gas-atomized Cu–Fe prealloyed powder was used to prepare Cu-based composites, and the effect of matrix alloying of Fe on microstructure and friction and wear properties of the brake pad material was systematically investigated on an MS3000 friction and wear tester. The results indicate that matrix alloying of Fe induces the precipitation of a uniformly distributed iron-rich phase at the interior of grains, the segregation of the iron-rich phase along SiO₂–matrix interface, and the formation of pearlite in the vicinity of the graphite–matrix interface, which favors the strengthening of copper matrix, improves interfacial bonding, and protects the third body. The prealloyed sample exhibits relatively high friction coefficient and enhanced friction stability, as well as reduced wear loss when the braking speed is lower than 200?km/h. At higher braking speed (>200?km/h), the breakage of the iron-rich phase leads to an unstable friction coefficient and high wear loss.     

铜基复合制动材料摩擦磨损性能研究进展*

我国高速列车的不断提速,对制动盘材料的性能提出了更高的要求。铜基复合制动盘材料由于具有高比刚度、高比强度、优良的高温性能,以及良好的摩擦磨损性能等优点,被认为是最有应用前景的制动盘材料。在介绍高速列车制动盘材料发展的基础上,进一步论述了铜基复合制动盘材料的构成组元、制备方法及发展历程;阐述了铜基复合制动盘材料摩擦磨损性能的研究现状;最后展望了铜基复合制动盘材料的发展趋势,为高性能铜基复合制动盘材料的研制提供参考。     

添加剂对聚氨酯材料摩擦性能的影响

为改善聚氨酯水润滑轴承材料的性能,在聚氨酯预聚体中分别添加不同含量的润滑脂、消泡剂和合成蜡,制备3种聚氨酯复合材料;利用CBZ-1型船舶轴系摩擦磨损试验机测试复合材料在不同工况下的摩擦学性能,利用激光干涉位移表面轮廓仪和超景深显微镜观察不同聚氨酯复合材料对摩副的表面形貌,探讨材料在水润滑条件下的磨损机制。结果表明:润滑脂和消泡剂的添加提高了聚氨酯材料的稳定性,再添加合成蜡有效地改善其在高压工况下的润滑状态;在高压工况下,与纯聚氨酯材料对摩的铸铜盘磨损后出现犁沟现象,表现出磨粒磨损的特征并伴随着黏着磨损,而与复合聚氨酯材料对摩的铸铜盘磨损后仅出现黏着磨损的特征。润滑脂、消泡剂和合成蜡能有效提高聚氨酯材料的耐磨性以及降低对摩副的磨损损耗,从而提高了聚氨酯材料作为水润滑轴承的安全性和可靠性。     

四种车辆制动闸瓦材料摩擦特性试验研究

使用MM-1000型摩擦试验机,在不同的压力和速度下作了4种铁路车辆制动闸瓦材料与车轮钢的摩擦试验,测试它们的制动摩擦特性。试验结果表明,闸瓦材质对制动摩擦性能有较大的影响。高磷铸铁A、B两种材料的摩擦因数比较不稳定,在制动过程中摩擦因数出现了较大的波动,而且易受制动压力和速度的影响。高分子树脂复合材料C的摩擦因数比较稳定,受制动速度的影响较小但是受压力的影响较大。高分子树脂复合材料D的摩擦因数受制动速度的影响较大,但是受制动压力的影响则较小。     

惯性制动条件对铜-石墨材料摩擦性能及第三体的影响

采用粉末冶金技术制备铜-10%石墨烧结材料,通过GF150D型摩擦试验机,在干摩擦状态及制动压力为0.51 MPa的条件下,研究不同制动方式对材料摩擦磨损性能的影响。结果表明,采用从高速到低速分段制动方式(摩擦方式A)时,随着制动速度降低,摩擦表面形成的致密第三体破碎、剥落,机械啮合力增加,摩擦因数提高;同时,摩擦表面温度下降,基体强度提高,磨损率降低。采用从高速到低速连续制动方式(摩擦方式B)的摩擦因数和磨损量均大于摩擦方式A。     

碳纤维含量对摩擦材料性能的影响

用D-MS摩擦试验机研究了摩擦材料中碳纤维含量对其摩擦磨损性能的影响。结果表明，碳纤维含量对摩擦材料的摩擦磨损性能影响显著，其摩擦系数和磨损率都随碳纤维含量的增加而减小，推荐碳纤维的含量≤5％。SEM分析表明，其摩擦磨损机理亦与碳纤维含量密切相关。     

摩擦块形状对制动盘摩擦温度及热应力分布的影响

列车制动产生的摩擦热在制动盘表面的分布与闸片结构密切相关,并影响到制动盘的耐热疲劳程度.基于实际应用的圆形、六边形、三角形3种形状摩擦块的制动闸片,利用有限元分析软件ABAQUS,模拟制动时制动盘的温度及热应力分布情况.结果显示:制动盘摩擦表面温度及热应力呈环形带状分布,沿周向变化不明显,在径向上分布的均匀程度差异较大;其变化程度与摩擦块形状和位置有关,摩擦块为圆形时,盘面的温差和热应力最小,摩擦块为三角形时,盘面的温差和热应力最大;摩擦块的位置分布影响到摩擦副接触弧长度,接触弧长度增加,对应的摩擦环带温度升高;各环带对应的接触弧长度偏差越小,制动盘温度越低,分布也越均匀.