摩擦片成分设计

摩擦片的设计应符合摩擦磨损和耐热性能要求，保证材料在使用期间具有 高而稳定的摩擦系数。对于车辆用铜基湿式摩擦片，名义动摩系数值一般为 0.05-0.10；在工作过程中和整个有效使用期间，在滑动速度和压力经常变化的情 况下，摩擦系数的变化不应超过±20%。同时，平均动摩擦系数与静摩擦系数间的 差值不能太大：摩擦副的动摩擦系数为0.05-0.06时，静摩擦系数不应大于 0.10-0.12；动摩擦系数为0.08〜0.10时，静摩擦系数不应大于0,2^[11]o

摩擦片一般由基体组元、摩擦组元和润滑组元三部分组成。基体的作用主要是保证材 料具有一定的强度和良好的耐热性及导热性；润滑组元用以降低磨损、改善抗卡滞性能和延 长摩擦副使用寿命；摩擦组元则是为了提高摩擦系数，使摩擦副表面具有最佳啮合状态。本 研究中，铜基湿式摩擦片由铜合金基体、润滑剂和摩擦剂三大组元以及纳米材料组成。

1基体及合金元素

①基体

摩擦片的基体组元选用铜。铜具有高的导热率，保证了在摩擦过程中散热 良好；其良好的塑性，易于压制和烧结；此外铜基材料在润滑油中耐蚀性好，摩 擦系数稳定。纯铜的部分物理性能参数见表3.1。

用于摩擦片的铜粉主要有电解铜粉和雾化铜粉两种，由于电解铜粉是树枝 状结构，粉末的成形性好，压坯强度髙，因此本实验选用电解铜粉。

表3.1铜的物理性能参数

Table 3.1 The physical parameters of copper

②合金元素

选用Sn和Zn作为合金元素，以强化基体。

1） 锡

铜粉加入锡后不仅可提高压坯强度，还可以提高烧结制品的强度和硬度。由 Cu-Sn相图（见图3.1）可知，在烧结温度720C~76（TC下，锡含量为＜9%时，可 形成a固溶体；当含锡6%~ 8%时，铜基体具有优良的耐磨性、足够高的强度及迅 速磨合的能力因此，选择锡在铜基体中的添加量为6%~8%。

2） 锌

由于Zn的价格低于Sn,而且在铜-锡系粉末中，Zn能够显著强化烧结时的扩 散过程。因此同时选用Zn作为合金元素。依据Cu-Zn二元相图（见图3.2）以及 Cu-Zn合金的力学性能变化曲线（见图3.3）, Zn的添加量为12%~ 15%时，合金具。

2润滑剂

试验中选用鳞片状石墨作为固体润滑剂。石墨不仅具有良好的减磨特性，而 且耐高温：石墨添加量为20吩25%,利于形成孔隙，贮存润滑油，可降低摩擦表 面温度。

3摩擦剂

由于SiO2价格便宜而且化学性质稳定，不与基体发生反应；材料中添加SiO₂, 烧结过程中不易出现塌陷缺陷，质量稳定：在油介质中工作，SiOz可提高材料的 耐磨性。因此，本研究中摩擦剂选用Si02(性能参数见表3.2),添加量<6%.

表3.2 SiC>2的性能参数

Table 3.2 Parameters of SiO?