纸基摩擦材料研究综述

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1、北京科技大学材料科学与工程选论姓名：张欣悦学号：B20130195专业：材料科学与工程班级：2013级博3班二零一四年九月12纸基摩擦材料研究综述1纸基摩擦材料的发展概况随着机电液一体化技术的飞速发展，各类新型液力驱动的湿式离合器和制动器得到广泛应用，在这种湿式离合器和制动器中是靠多对摩擦片传递扭矩，其中摩擦片大部分是采用纸基摩擦片，摩擦片既是关键零件又是易损件。图1所示是捷达宝来轿车M01自动变速低速档离合器K1的分解图，其摩擦片全部是纸基摩擦片。纸基摩擦片的外观如图2所示。图1捷达宝来轿车M01自动变速器离合器K1部件分解示意

2、图1.弹性挡圈2.压盘3.内片4.外片5.压板6.波形弹簧垫圈7.弹性挡圈8.活塞盖9.弹簧10.活塞11.带涡轮轴的离合器壳12.圆形密封圈13.活塞环12纸基摩擦材料是20世纪50年代出现的一种多孔的、高弹性的湿式摩擦材料，主要由纤维、粘结剂、摩擦性能调节剂、填料等组成，通常采用类似造纸的工艺生产，因而被称为“纸基”。纸基摩擦材料是一种在油介质中工作的新型摩擦材料，与其他摩擦材料相比，具有摩擦系数高、动/静摩擦系数接近、传送扭矩能力强、结合柔和、噪音小、不伤对偶等一系列优点，因而被广泛采用。纸基摩擦材料主要用于各类车辆和工程机

3、械、机床、船舶、矿山机械等行业湿式离合器和制动器中，特别是作为汽车自动变速器中湿式离合器的摩擦材料，更具有广阔的应用前景。图2纸基摩擦材料摩擦片国外纸基摩擦材料出现于五十年代末，其经历了从石棉纸基片到无石棉纸基材料，从轻载工况到重载工况，从低能量、低功率吸收到高能量、高功率吸收的发展过程，该种材料已广泛应用于汽车、船舶、工程机械、矿山机械等领域的离合器、制动器中。目前，世界上较大的机械传动制造商，在其湿式制动器和离合12器中广泛采用了纸基摩擦材料，如卡特彼勒、东芝、约翰迪尔、通用、克莱斯勒、福特、三菱、小松等。由于历史原因，我国机

4、械工业和纸基摩擦材料的发展均比较落后。我国改革开放以来，许多单位进口了大量各式各样的主机，或与国外进行合资生产主机，特别汽车和工程机械行业，其湿式离合器和制动器中广泛使用纸基摩擦材料，由于纸基摩擦片是易损件，引进的主机往往因为不得不花大量的外汇、高额的价格进口纸基摩擦片配件，且供货时间得不到保证，在这种情况下，促使我国很多科研院所和企业从事纸基摩擦片的国产化研究工作，且各研制单位在技术上相互封锁。目前，纸基摩擦材料研发开展较好的单位有：清华大学、西安交通大学、华南理工大学、西北工业大学、杭州粉末冶金研究所、武汉材料保护研究所、杭州

5、杭城摩擦材料有限公司、湖北黄石赛福摩擦材料有限公司等。目前，我国汽车、工程机械中广泛使用的纸基摩擦片还未完全实现国产化，与国外产品仍存在很大差距。主要表现在：（1）制造技术方面：生产自动化水平低，生产效率低，设备简陋，精度低，质量不高，难以形成规模化，且外观质量差。（2）材质配方方面：材质配方比较单一，没有形成系列化、标准化，对摩擦磨损机理研究不够。（3）产品性能方面：产品的稳定性差，热衰退率和磨损率高，产品粘结性能差，使用寿命短。2纸基摩擦材料的组成研究纸基摩擦材料是纤维增强树脂基复合材料，基本组分包括纤维、粘结剂、摩擦性能调节

6、剂和填料，增强纤维、摩擦性能调节剂和粘结剂对材料的摩擦磨损性能和综合性能有着重要影响，这给开发不同性能的纸基摩擦材料提供了空间。研究摩擦材料的组成是优化摩擦材料性能的基础。2.1增强纤维纸基摩擦材料中的纤维可增强摩擦材料的机械强度，同时也对摩擦材料的耐热性能和摩擦磨损性能起着非常重要的作用。纸基摩擦材料中最常用的纤维有芳12纶纤维和酚醛纤维，也有使用碳纤维、玻璃纤维和其他有机合成纤维的，其中芳纶纤维以其高强度、高耐热性、耐磨耐腐蚀、能产生细小分枝、密度小等优点被广泛采用。由于酚醛纤维与粘结剂酚醛树脂结合良好，所以可为摩擦片提供更高

7、的强度。纸基摩擦材料中纤维的含量随摩擦磨损性能参数要求的不同而变化，其含量通常为40%~90%。用于纸基摩擦材料的增强纤维有天然动植物纤维、天然矿物纤维和人工合成纤维等约200余种。在纸基摩擦材料研究中，早期使用的增强纤维主要是纤维素纤维或石棉纤维。但纤维素纤维耐热性能较差，适用低载荷；石棉纤维较好地解决了载荷适用性问题，但其致癌性使其应用受到了限制。国内纸基摩擦材料用增强纤维从纤维素纤维到Kevlar纤维、碳纤维，以满足摩托车和轻载荷汽车用纸基摩擦材料研究较多，但纤维选择较单一，试验数据积累较少，对混杂纤维影响摩擦磨损的规律认识

8、较浅，尚不能充分发挥纤维性能互补的优势。近20年来国外关于纸基摩擦材料所用增强纤维如表1所示。表1国外纸基摩擦材料用纤维芳纶纤维US5083650采用了Kevlar29和Kevlar49或Nomex等芳族聚酰胺纤维US5827610中使用了单一的芳