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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

[2022-08-02] 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。

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

p	热导率X	堵点t_m	线膨胀系数（0PT00P）	弹性模量
/gem'³	/Wcm'K'¹	/C	/ioy	/GPa
8.96	4.01	1083	17	90

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?

密度	馆点	线膨胀系数	比热	导热系数	显微	抗拉强度
/g cm*³	/C	/io〈k'	/kJ kg-' k'¹	*/kJ m h ' k^-1**	硬度	/MPa
2.65	1470	7.5~13.7	0.96	2.1-4.2	1 200	160

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