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07
2022
-
02
铜基摩擦片性能提升的主要途径
铜基摩擦片性能提升的主要途径是优选适宜的合金元素、润滑组元和摩擦组元，并且粉体粒径局限于微米级
铜基摩擦片性能提升的主要途径是优选适宜的合金元素、润滑组元和摩擦组元，并且粉体粒径局限于微米级，而纳米级组元的研究鲜有报导。
随着纳米材料制备工艺的完善和纳米摩擦学的发展，研究发现，纳米技术可 使许多传统产品发生根本性的改变。在摩擦学领域，纳米材料由于具有小尺寸效 应、表面效应，对降低材料的摩擦系数、提高材料的耐磨性能、改善材料的致密 性能和实现材料的自修复性能具有显著作用，被广泛的应用于润滑油、金属基纳 米摩擦片和聚合物基纳米摩擦片［62-7。］。如纳米A12O3>六方BN、球形WS2纳 米颗粒作为润滑添加剂可提高润滑油的抗磨、减摩和承载能力［71'72］o利用纳米无 机材料（例如蒙脱土、纳米AI2O3、纳米CaC03、纳米SiO2、纳米TiO2、纳米Si3N4> 纳米SiC）填充的改性聚合物（聚乙烯PTFE、丁腊橡胶NBR,尼龙等），能大幅提 高材料的摩擦磨损性能卩％在铜基摩擦片中引入纳米分散相（纳米氧化物、纳 米碳化物，纳米氮化物、碳纳米管等）进行复合，通过纳米材料的弥散强化、细
晶强化等作用，可使铜基纳米摩擦片保持优良的导热性和导电性的前提下，极 大改善力学性能，其中最突出的作用是大幅度提高材料的高温强度和基体的软化 温度［74-76］o目前，纳米材料增强铜基摩擦片己广泛应用于电极、触头材料、电 枢换向器、电气机车的架空导线、气割枪喷嘴等要求高导电率、高强度、高导热
性和耐磨性的元器件。
因而，将纳米材料和技术应用于传统的摩擦片制备中，用纳米级粉末取代
传统填料，通过控制不同形态的纳米材料及其纳米效应，有望制备新型的纳米摩 擦材料，同时兼顾强度和韧性、高温摩擦与磨损等，以获得比现有摩擦片更好 的综合性能，特别是高温综合性能。目前，纳米摩擦片的研究已在有机摩擦材 料和C/C摩擦片领域逐步展开并获得良好效果。曹献坤等卩6】釆用有机一无机纳米 复合技术，研制了新型高性能有机摩擦片。刘轶群等卩力用纳米级粉末橡胶替代 传统橡胶（丁苯和丁腊橡胶），可明显改善摩擦片的抗冲击性能、耐热性以及磨 损性能。将具有优异力学性能、热稳定性与传导性能的纳米碳管（CNTs）复合到 C/C摩擦片中，可使CNTs/C/C复合摩擦片获得更加优异的摩擦学和热传导性 能卩8】。笔者将纳米SiO2应用于铜基湿式摩擦片，显著提高了铜基摩擦片的耐 磨性和耐热性卩刃。
综上所述，纳米材料在摩擦片中的应用是重要的发展趋势。纳米材料增强 高性能铜基摩擦片的研究与制备，为改善和提高摩擦片的耐热性能、摩擦磨 损性能和结构强度提供了新的技术途径，具有重要的技术经济和科学意义。
本课题正是基于此背景，首次将纳米SiO2、纳米SiC、纳米石墨、碳纳米管 (CNTs)等纳米材料应用于铜基粉末冶金摩擦片，研究纳米材料增强铜基高性 能摩擦片的制备技术与工艺以及纳米材料的强化机理。
纳米材料增强铜基摩擦片的成功研制将为我公司摩擦片进入军用车辆、风 力发电机、高速游艇、高速列车等高端产品市场提供重要的技术支撑，为高性能 摩擦片的研制与发展提供理论指导和技术储备，使我公司高性能铜基摩擦片 的研制与生产处于行业前沿。
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