目前，铜基摩擦片性能的提高主要途径是改变合金元素、润滑组元和摩擦 组元的种类、含量以及研究最佳的成分配比DM%国内外铜基摩擦片的主要研 究成果集中于以下几方面：

• 合金元素的研究

基体的组织、结构、物化性能在很大程度上决定了摩擦片的强度、热稳定 性、导热性及其摩擦磨损性能。目前，主要通过添加Sn、Zn、Fe、Ni、Al、Ti和 Mo等合金元素改善铜基体的摩擦性能^［4M2］o其中，Ni能与铜形成无限固溶体，对 铜起强化作用，Sn能溶入铜并形成复杂化合物以强化基体，AL Fe与铜作用形成 铝铁青铜，具有很高的强度。同时，由于低熔点的Sn和A1在烧结升温过程中溶 化，使烧结过程为液相烧结，能促进烧结的合金化和致密化过程。A1通过固溶强 化和所形成氧化铝的颗粒强化作用使基体硬度增加S'。Fe在Cu中的固溶度较小 （一般不超过0.4%〜0.5%）, Fe颗粒主要呈游离态均匀分布于基体中，起到了一定 的颗粒强化作用〔42】。

• 摩擦组元

摩擦片中常用的摩擦组元有SiCh、AI2O3、SiC、B4C和Z1O2等"夂］,这几

种陶瓷材料均具有很高的熔点、硬度和化学稳定性，在高温下仍具有很强的摩擦 性能，加入基体可提高材料的摩擦系数，增强基体的强度。其中SiO2是铜基摩擦 材料中常用的摩擦剂，SiO2作为硬质点可以通过对偶件的犁削起到控制摩擦系数 的作用。随SiO2含量增加，材料的摩擦系数升高，磨损量降低，同时材料的硬度 增加，密度降低、孔隙度增加阳3］。SiC硬度很高，随着SiC含量的增加，摩擦系 数增加，适当的含量可以降低磨损量，但过量的SiC会破坏基体的强度，易发生 剥落，从而加剧材料的磨损〔43】。AI2O3可稳定摩擦系数，烧结时无晶形转变，能提 高材料的热稳定性。

由于Fe在铜中的溶解度小，常以未熔夹杂物存在，因而Fe在基体中的主要 作用是增摩，提高耐磨性，还有磨削作用，防止摩擦表面与对偶面粘结。随Fe含 量增加，材料的强度和硬度稍有提高，耐磨性增加。Fe粉在干式铜基摩擦片中 的含量不应超过20%；湿式摩擦时，基体中含2%铁最耐磨，含铁量增加到8%会 引起磨损量的增加［42】。

③润滑组元

润滑组元可提高材料的抗擦伤性和耐磨性，铜基摩擦片中常加入的润滑组 分有：低熔点金属（Pb、Sn、Bi）,非金属固体润滑剂（石墨、MoS₂）,六方BN 和BaSO₄等/“I。其中，石墨对材料的耐磨性及刹车平稳性起着重要作用。片状 游离石墨能在金属表面形成牢固的转移膜，因此具有优良的润滑性。石墨与Cu、 Fe、Sn间不互溶，烧结过程中石墨对金属原子间的扩散起阻碍作用，阻碍烧结颈 的形成，增大材料的孔隙度。孔隙常出现在石墨与金属的界面处，且呈狭长的扁 孔，易引起应力集中囹】。

通常，石墨的添加量较大而粒度选择较粗。如果石墨粒度较细，石墨可较均 匀地弥散分布于基体中，基体也连贯完整，可迅速传导开摩擦表面产生的热量， 降低摩擦表面温升，从而提高材料的耐磨性和耐热性。但是石墨粒度过细，材料 的强度和致密度都将受到不利影响，导致耐磨性降低。因此，在一定含量下，合 适的石墨粒度组成，可保证材料具有一定的强度和良好的耐磨性、较低的表面温 升

易熔金属如Pb、Bi等一般以游离态存在于材料中。在干摩擦条件下，当摩擦 表面温度超过易熔金属的熔点时，易熔金属将发生熔化，在摩擦表面生成润滑膜。 润滑膜可降低摩擦系数和表面温度。而随着摩擦表面温度的降低，熔融的金属凝 固，摩擦系数恢复到原来的水平。表面液体润滑膜的形成促使滑动平稳，减轻高 温下金属基体的粘结和卡滞倾向。