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铜基粉末冶金摩擦片研究现状

铜基粉末冶金摩擦片研究现状

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来源:
发布时间:
2022/01/08
【摘要】:
摩擦片是以提高摩擦磨损性能为目的,用于摩擦离合器与摩擦制动器摩擦 部分的材料卩L摩擦片与对偶材料组成的摩擦副是现代航空器、船舶、车辆、 列车、装甲车辆及工程机械等交通工具与运载工具制动器和离合器用的重要部件, 涉及到以上各种设备工作的可靠性、安全性、使用舒适性和寿命等。

铜基粉末冶金摩擦片研究现状

摩擦片是以提高摩擦磨损性能为目的,用于摩擦离合器与摩擦制动器摩擦 部分的材料卩L摩擦片与对偶材料组成的摩擦副是现代航空器、船舶、车辆、 列车、装甲车辆及工程机械等交通工具与运载工具制动器和离合器用的重要部件, 涉及到以上各种设备工作的可靠性、安全性、使用舒适性和寿命等。因此,摩擦 材料必须具有优异的综合性能:足够高的摩擦系数和必要的热稳定性;耐磨性好, 使用寿命长;良好的磨合性;良好的抗卡性,平稳的传动扭矩和制动性能;足够 的强度,能承受较高的工作压力和速度;其他特殊要求如耐腐蚀、制动均匀、接 合平稳等。

目前,应用于高速、重载工况下的摩擦片得到重视与发展,主要包括:半 金属摩擦片、纸基摩擦片、碳/碳摩擦片和粉末冶金摩擦片,其特点及应 用范围见表1.1

1.1摩擦片的特点及应用范围2-331

Table 1.1 Friction material characteristics and applications^ %]

类型

主要组分

优点

缺点

应用范围

半金属摩 擦材料

增强纤维、 增塑剂、铁、 石墨和有机树 脂

良好的导热性;摩 擦系数稳定;耐磨性 好;对偶件表面损伤 小

耐热性差,容易 热衰退

汽车的摩擦片、重 型载重汽车盘式制动 衬块,铁道车辆刹车装 置中

粉 末 冶 金

铁基体、润 滑剂、摩擦剂

良好的高温强度, 耐热性,热稳定性和 经济性

易使对偶副划 伤、摩擦系数的变 动较大、导热性较 差

干式条件下,飞机制 动器衬面和重载汽车、 工程车辆的离合器面 片及制动衬片等

 

类型

主要组分

优点

缺点

应用范围

摩 擦 材 料

铜 基

铜基体、润 滑剂、摩擦剂

良好的热传导性 能、制动平稳性和良 好的耐磨性能

成本较铁基摩擦 材料高、抗粘着性 差

轻、中载荷;干、湿

式摩擦条件下

铁、铜

兼有铁、铜优异的

力学、导热性能和耐

磨性能

抗粘着性差

重载荷;干式摩擦条 件下

碳/碳摩擦 材料

碳纤维、热 解碳

密度小、耐高 温、耐热冲击、耐腐 蚀、耐磨性好、吸振 性好

工艺复杂、生产 周期长、成本高; 遇水摩擦系数衰退 明显

军用飞机、超音速民 用客机及赛车的刹车 系统

陶瓷基摩 擦材料

金属基体、 陶瓷颗粒和润 滑剂

耐高温,耐磨性 好,摩擦系数大而稳 定

脆性,难加工

频繁起步或重载的 各种车辆

纸基摩擦

材料

纤维素纤 维、高性能纤 维、特殊的颗 粒和添加剂、 粘接剂

具有高的动摩擦 系数、低的动静比、 接合平稳、柔和、无 冲击和无噪声

热负荷和机械强 度低

工程机械、矿山机 械、铲运机械、汽车和 船舶工业传动等领域 的湿式离合和制动器; 高档轿车的离合器

 

其中,铜基摩擦片是以铜或铜合金为基体,添加润滑组元和摩擦组元,通 过粉末冶金法制备而成的粉末冶金材料。由于铜及铜合金具有高导热性和良好的 耐磨性,因此铜基摩擦片具有导热性好、摩擦系数稳定、耐磨损、耐热性能优 良等特点;而且与铁基材料相比,具有与对偶件(铸铁或钢制的)磨损低的优点釦。 特别是在湿式条件下工作具有很高的耐磨性和耐蚀性。因而铜基摩擦片广泛地 应用于船舶、工程机械、装甲车辆、火车和飞机的制动器和离合器中,其主要物 理性能、力学性能和摩擦学性能见表1.2

 

1.2铜基摩擦片的物理性能、力学性能和摩擦性能"-38

Table 1.2 Copper-based friction material's physical properties, mechanical properties and friction performance *3 8

密度

/g-cm'3

硬度

/HB

抗压强度

/MPa

抗拉强度

/MPa

动摩擦系数

静摩1

察系数

干式

湿式

干式

湿式

4.7 6.5

20 〜60

>200

30 〜70

0.25 0.35

0.05 0.15

0.3^0.45

0.1-0.14

 

目前,随着设备向高速、重载等方向的发展,摩擦片上的单位功率密度增 加,对铜基摩擦片的性能提出了更高的要求,进一步提高铜基摩擦片的耐磨 性和耐热性能是目前铜基摩擦片研究的热点。对于坦克用湿式摩擦片,要求动 摩擦系数不低于0.050,摩擦片应具有良好的耐热性能和耐磨性能,以满足使用 寿命要求。对于高速列车闸片材料,由于制动盘与制动闸片之间的摩擦制动速度 高(速度250km/h时,制动初速度37.9m/s),摩擦副温度可达600°C因此,闸片 材料应具有较高的高温强度,以保证于600C的短时高温时,在制动压力和摩擦力 的作用下,闸片材料不开裂、不掉块、不龟裂;具有高且平稳的摩擦系数300km/h, 摩擦系数0.32)磨损率要求小于1.5cm3/MJ,以保证闸片具有较高的使用寿命卩% 以下综述了铜基摩擦片的成分、配比和制备工艺三方面的国内外研究现状, 展望了该材料的研究方向和发展趋势。