高速列车铜基摩擦材料的氧化行为

高速列车铜基摩擦材料在制动过程中,由于摩擦热的产生和耗散,会发生循环氧化。研究铜基摩擦材料在300、400、500、600和700℃下等温氧化50h的氧化行为。结果表明:铜基摩擦材料的氧化行为呈现多阶段特征;Cu、Fe的氧化与氧的扩散共同控制着低温氧化过程,而石墨的氧化在500℃之后占主导作用;Cu的氧化首先形成Cu_(2)O纳米团簇,然后生成CuO纳米线,最后依次转变为细小的和粗大的等轴晶;氧化温度的升高会促进Fe_(2)O_(3)纳米片的生长和致密化;Cu氧化物由于体积膨胀较大,逐渐将Fe氧化物覆盖;石墨烧蚀后形成的连通孔为内氧化提供氧气扩散通道;材料表面氧化层的形成使得表面硬度提高。

石墨烯含量对铜铁基自润滑摩擦材料组织结构及摩擦性能的影响

目的改善石墨烯与铜铁基摩擦材料的结合方式,探究不同含量的石墨烯对铜铁基摩擦材料组织结构的影响,研究加入不同含量石墨烯时摩擦材料的摩擦性能和摩擦机理。方法采用粉末冶金冷压法制备铜铁基摩擦材料,利用SEM、XRD等分析方法和手段,探究不同含量石墨烯对摩擦材料的组织结构、综合力学性能和摩擦性能的影响规律,确定最佳工艺参数。结果在铜铁基摩擦材料中加入石墨烯时,其密度和抗压强度随着石墨烯含量的增加呈下降趋势,硬度呈先上升后降低的趋势。在相同转速下,随着石墨烯含量的增加,其摩擦材料的摩擦因数呈下降趋势,磨损率呈现先下降后上升的趋势。在石墨烯的质量分数为0.5%时,摩擦材料的摩擦率最小,为2.52×10^(-9)mm^(3)/(N·m),此时摩擦材料的磨损机理为黏着磨损及少量磨粒磨损。结论在铜铁基摩擦材料中,石墨烯作为润滑组元,与基体的结合性能表现优异,对比石墨烯对铜铁基摩擦材料的影响规律可知,在石墨烯的质量分数为0.5%时,摩擦材料的性能最佳。

不同的钢纤维和芳纶浆粕配比对铝基制动盘用橡胶基摩擦材料性能的影响

本文设计三组不同钢纤维与芳纶浆粕的配比,使用冷压成型法制备铝基制动盘用橡胶基摩擦材料,并通过摩擦磨损试验、塑料洛氏硬度测试、冲击试验、压缩试验、密度实验等方法系统地测试不同配比下试样性能。实验结果表明:在3300r/min、3700r/min、4200r/min制动速度下,橡胶基摩擦材料的摩擦磨损性能在不同的钢纤维和芳纶浆粕的配比下会受到影响,在二者比例为16∶5时将会获得更好的摩擦磨损性能。

乘用车盘式制动器摩擦材料选型规范

随着中国汽车工业经历了70年的发展,恰巧又遇到新能源汽车进入快速发展的阶段,无论是传统的车企还是新势力们都在不断提升自己产品的竞争力,缩短开发周期,快速响应市场,推出新产品占领市场是当下汽车市场的现状。在这样特殊环境下,对传统的制动系统开发提出新要求,以平台化进行摩擦材料配方选型,不仅可以缩短开发周期,还可以规避开发风险。针对摩擦材料选型的规范是通过对不同配方进行各维度的测试,根据测试值对每个维度进行打分,再根据各维度的权重乘以分值相加后得到每个配方总的得分值,根据总的得分值再结合整车特别关注的性能,经过评审后确定选择的摩擦材料配方。

炭陶配副用碳纤维增强铜基摩擦材料及其摩擦学行为

炭陶配副用铜基摩擦材料在高速制动下难以兼具高摩擦因数与高耐磨性,为此,采用粉末冶金法制备短切沥青基碳纤维增强铜基摩擦材料,对材料力学、热学与摩擦学性能进行研究。研究结果表明:在室温下,碳纤维增强铜基摩擦材料布氏硬度提升14.8%,热扩散系数提高9.5%,比热容提升6.8%;在高速制动条件下(6000 r/min),碳纤维增强铜基摩擦材料摩擦耐磨性能显著提升,摩擦因数提升25.0%,稳定系数提升6.1%,且磨损量降低42.2%;加入碳纤维能显著提高表面平整度,增加机械混合层的厚度,降低磨屑直径,提高摩擦材料耐磨性;碳纤维增强铜基摩擦材料随速度增加发生从磨粒磨损、黏着磨损到氧化磨损、疲劳磨损的转变。

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3300、4200、5400 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%。

苛刻制动能量密度下铜基粉末冶金摩擦材料摩擦学行为

基于国家标准中高速列车200、340和400 km/h紧急制动参数,利用MM−3000摩擦磨损试验机,设计基于等制动能量密度、等压强的等效放缩实验,研究铜基粉末冶金摩擦材料配对铸钢在不同苛刻制动能量密度(157、446和616 J/mm^(2))下的摩擦学行为。研究结果表明:在157和446 J/mm^(2)制动能量密度下,材料平均摩擦因数稳定在0.250左右,制动效果较好;在616 J/mm^(2)制动能量密度下,材料平均摩擦因数从0.260迅速衰退至0.210,制动效果减弱;随着制动能量密度增加,摩擦材料亚表面存在成分与性能不同的摩擦层结构,其厚度先增加再减小,纳米压痕硬度逐渐减小,材料磨损机制发生了由犁削、黏着磨损到氧化磨损、疲劳磨损再到严重氧化磨损与剥层磨损的转变。

湿式纸基摩擦材料研究进展及其国产化

湿式纸基摩擦材料广泛应用于汽车制动器和各种主流自动变速器中,是汽车传动的核心零部件材料,其主要组分包括增强纤维、粘结剂和填料。由于其组分多样且生产工艺复杂,只有少数国家如美国、日本等具备自主生产乘用车自动变速器湿式纸基摩擦片的能力。该行业在我国发展较晚,受关注程度较低,国外企业长期占据该领域主要市场。国内摩擦材料相关产品配方相对单一,稳定性和使用寿命等方面正处于追赶国际同类产品的阶段,相关研发工作仍有待深入。本文介绍湿式纸基摩擦片的制备、组成、结构、相关机理以及影响摩擦性能的参数,并展望了中国湿式纸基摩擦片国产化的发展方向。

聚酰亚胺树脂基复合摩擦材料成型技术研究进展

简要介绍了聚酰亚胺(PI)复合摩擦材料的发展概况,综述了热模压成型、冷⁃热等静压和3D打印以及其他成型技术如注射成型、挤出成型等方法制备PI复合摩擦材料的研究进展,最后展望了其成型技术的发展前景,旨在为高性能PI树脂基复合摩擦材料的开发提供有益参考。

稀土混合纳米颗粒改性对酚醛树脂基摩擦材料力学性能和摩擦学性能的影响

制备了不同质量分数稀土CeO_(2)(1.0%,1.5%,2.0%)、Y_(2)O_(3)(1.0%,1.5%,2.0%)混合纳米Si O_(2)(2.0%,3.0%,4.0%)改性酚醛树脂基摩擦材料,通过正交试验进行配方设计,结合极差分析研究了改性材料对力学性能和摩擦磨损性能的影响,得出最佳添加量,分析了改性摩擦材料的磨损机理。结果表明:稀土Ce O_(2)、Y_(2)O_(3)混合纳米Si O_(2)改性摩擦材料的洛氏硬度在62~78 HRL范围内,剪切强度在31.4~34.5 MPa范围内;Ce O_(2)、Y_(2)O_(3)和纳米Si O_(2)最佳质量分数分别为2.0%,2.0%,3.0%,此时试样在中温阶段(200~250℃)的磨损率较小、较稳定,摩擦因数较大,硬度较大,剪切强度最大;最佳添加量下,试样中填料组织分布均匀、尺寸细小、与树脂基体黏结牢固,石墨形成连续摩擦平台,剪切断面呈撕裂不规则状,磨损面中平整区域多,无明显划痕和沟槽;改性摩擦材料在中温阶段的磨损机理主要为热疲劳磨损和磨粒磨损。

合成摩擦材料在轨道交通领域的应用与发展

合成摩擦材料以其重量轻、摩擦系数稳定、性能可调节性强等优点,成为轨道交通列车制动装置中的关键材料,主要产品应用于制动的合成闸片、合成闸瓦和用于踏面清扫及修形的研磨子。综合概述了合成摩擦材料在我国轨道交通领域的发展历程,详细介绍了3种产品的物理力学性能和摩擦性能特点,并就合成摩擦材料在铁路机车、城市轨道交通列车、动车组列车等轨道交通上的应用实例和发展情况做了分析。基于列车行驶和制动的复杂工况,对合成摩擦材料在使用过程中常见的金属镶嵌、裂纹、异常磨耗等问题进行成因剖析并提出解决策略。面对轨道交通“提速、重载、轻量化、安全”的发展趋势,提出合成摩擦材料在深化基础理论研究、更高速度等级应用及摩擦副匹配关系等方向的发展需求,为我国在合成摩擦材料的研究及应用提供参考和思路。

近海风力发电用铜基粉末冶金摩擦材料研究进展

近海风力发电机组制动具有“三高”(高速、高力矩、高压力)和“一特殊”(海洋水雾、盐雾腐蚀环境)的特点,铜基粉末冶金材料因具有组织均匀、导热性好、耐磨性高、摩擦系数稳定等优点,可应用于近海风力发电的摩擦材料。本文综述了近年来铜基粉末冶金摩擦材料在成分组元、制备工艺以及仿真模拟等方面的研究进展,其中铜基粉末冶金材料的成分组元主要包括基体组元、润滑组元和摩擦组元,其制备工艺主要采用传统热压烧结和放电等离子烧结,同时概述了材料在制动过程中温度场和应力场的仿真模拟,最后展望了铜基粉末冶金摩擦材料的发展前景。

碳纤维表面处理对铜基摩擦材料性能的影响

采用粉末冶金技术制备了添加短切碳纤维的铜基摩擦材料,研究了碳纤维粗化、碳纤维镀铜对铜基摩擦材料组织、力学性能及摩擦磨损性能的影响。结果表明:由于碳纤维与铜基体界面性能较差,添加无处理碳纤维后,摩擦材料的硬度及密度最低,摩擦系数和磨损率在不同制动初速度下最大。添加粗化处理碳纤维的摩擦材料,其摩擦系数低于未添加碳纤维的,硬度及密度有所降低。由于碳纤维镀铜改善了碳纤维与基体之间的润湿性与结合状态,硬度以及密度有轻微下降。碳纤维发挥了其固体润滑剂的作用,摩擦系数稳定,碳纤维镀铜处理试样的磨损量最低。

纳米碳纤维的高效分散及其对纸基摩擦材料性能的影响

本研究通过添加表面活性剂并结合超声分散的方式实现了纳米碳纤维(CNFs)在水体系中的稳定分散,探究了分散剂种类及含量、CNFs质量分数、超声条件对分散稳定性的影响。CNFs最佳分散条件为:羧甲基纤维素钠(CMC)质量分数7.5%(相对于CNFs质量),CNFs质量分数0.7%,超声输出振幅强度40%,超声时间20 min。随后将CNFs分散液与增强纤维等原料共混制备湿式纸基摩擦材料,探究了CNFs质量分数对材料表面形貌、孔隙结构、洛氏硬度值、抗张指数、导热性能及摩擦磨损性能的影响。结果表明,添加CNFs可有效消除纸基摩擦材料两面匀度差,增加表面粗糙度。当CNFs质量分数为4%时,相对于未添加CNFs的试样,纸基摩擦材料的法向导热系数提高了8.5%,平面导热系数提高了9.1%;在2.96 MPa压力下平均动摩擦因数提高了20%,有效提高了摩擦因数稳定性;动/静摩擦因数比达0.82,磨损率为0.92×10^(-7) m^(3)/(N·m),较未添加CNFs的样品减少了58%,增强效果最佳。

摩擦材料蠕动噪音的检测与改进

为改进汽车在低速低压使用工况下产生的蠕动噪音,研究了摩擦材料中主要的润滑剂种类及含量、研磨剂的种类及颗粒大小对汽车制动过程中蠕动噪音的影响。结果表明,添加体积含量为2%的硫化钼,使用D50为2.0~3.5μm的氧化锆制备汽车摩擦材料,能明显改善蠕动噪音。

纳米颗粒增强铜基摩擦材料的摩擦学性能

基于粉末冶金法分别制备了纳米氮化铝和纳米石墨增强铜基摩擦材料,研究了纳米颗粒对铜基摩擦材料的摩擦磨损和耐热性能的影响规律。采用扫描电子显微镜(SEM)分析了材料的微观结构和磨损形貌,并利用惯性摩擦磨损试验机考核其摩擦学性能。实验结果表明:与未添加纳米颗粒的摩擦材料相比,添加纳米氮化铝和纳米石墨的摩擦材料的摩擦因数高而稳定,且随接合次数增加无明显衰退现象;耐磨性能分别提高了25%和11%;耐热性能分别提高了18%和25%。未添加纳米颗粒的摩擦材料的磨损机制主要为犁沟式磨料磨损,纳米氮化铝和纳米石墨能减少摩擦材料的磨料磨损,从而增强了摩擦材料的耐磨性。实验结果显示,纳米氮化铝和纳米石墨可显著提高铜基摩擦材料的摩擦学性能。

无石棉摩擦材料磨损性能研究

无石棉摩擦材料的研制和开发一直是近年来的研究热点，但常见无石棉摩擦材料往往存在磨耗过大的问题。本文从摩擦学角度分析，认为主要是纤维和树脂间的弱界面层导致热疲劳磨耗加剧，通过增加配方中树脂含量或对纤维表面改性可改进树脂与纤维间的粘结，提高摩擦片的耐磨性。

高速列车用铜铁基摩擦材料的研究

铁路运输是我国工业化进程重要的运输方式,随着列车运行速度的提高,对制动系统材料也提出了更高要求。对现役进口高铁制动片进行测试分析,得到其各组元的具体成分及其配比,以此进口配方为基础制定工艺方案,应用热压烧结工艺使性能得到进一步优化。试验结果表明:进口材料样品基体中w_(Cu)为50%、w_(Fe)为23%;润滑组元中w_(C)(鳞片石墨和团聚型石墨)为15%、w_(MoS_(2))为2%;摩擦组元中的Fe-Cr合金比例为10%。根据以上进口样品配方,使用国产原料进行配比,并通过混料预成形、热压烧结等一系列工艺步骤,成功制备样品。将自主制备样品与进口样品的基础性能进行对比分析,自主制备样品的密度为5.29g/cm^(3),大于进口样品的4.5g/cm^(3),抗弯强度为48.77MPa,高于进口样品的38MPa,而抗压强度为88.42MPa,略低于进口样品的95MPa。综合以上分析,高铁用铜铁基摩擦材料可实现自主制备,且性能相当或优于进口指标。

蛭石摩擦材料研究

本研究采用经膨胀、剥片、表面处理后的蛭石作增强材料。腰果壳油、三聚氰胺改性酚醛树脂作粘合剂，制成摩擦材料。该材料冲击强度高、摩擦系数平稳、磨损小．是一种性能优良的无石棉摩擦材料。