摩阻复合材料研究进展

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1、摩阻复合材料研究进展8摩阻复合材料研究进展材硕114班（030110586）张涛摘要：摩阻复合材料是以摩擦为主要功能兼有结构强度性能要求的多元体系的复合材料[1]。主要是由树脂基体﹑纤维增强材料、摩擦性能调节剂及填料等四类组分混合后热压而成。摩阻复合材料在我们的日常生活中有着很重要的应用。其中最广泛的一类运用是汽车刹车片。随着汽车工业技术的高速发展，汽车速度不断提高，对摩擦制动材料性能的要求也越来越高[2]。传统的通用摩阻材料在使用中由于制动而出现的瞬时高温，使制品表面出现严重的热衰退，并导致摩阻复合材料惊人的异常损耗。并且传统的摩阻复合材料大多采用石棉纤维[3,4]，然而随着工业迅速

2、发展及对环境污染的重视，于是便对制动传动控速用的摩阻复合材料提出了新的更高的要求。关键词：汽车，摩阻复合材料，研究进展，发展趋势1.前言摩阻复合材料是车辆和工程机械中制动器与离合器的关键部分[5]。随着人类社会和经济的迅猛发展，高速公路上车辆速度的提高，工程机械负载的不断增加，对摩阻复合材料的使用性能的要求越来越高，不仅要求高的摩擦系数和良好的耐磨性，而且应具有耐热性高，导热性好，无噪声和对环境无污染等特性[6]。为此，国内外科研工作者做了大量的工作，研制开发具有广泛应用前景的摩阻复合材料。本文将对各大摩阻复合材料的特点、使用性能、国内外研究现状及发展趋势作一概述。2.汽车摩阻材料的发

3、展过程汽车摩阻材料，可想而知，是与汽车工业同步发展起来的。近些年来，其发展速度较快。它的整个发展历程大致经历了以下三个阶段[7,8]：70年代中期以前，汽车制动系统多为四轮鼓式，制动摩擦片几乎都采用石棉基摩阻材料，只有某些高性能超重型车辆采用金属基摩阻材料。进入70年代中期，汽车制动器开始向盘式与无石棉基摩擦片过渡。首先，能源危机迫使一些国家先后颁布了燃油指标，使汽车制动系统朝轻小型化转变，纷纷改用盘式制动装置，要求提高摩阻材料的高温摩擦性能和制动效率，克服因尺寸小而带来的噪声和震颤的增强问题。其次，高速公路的发展，使汽车行驶速度增快。从提高交通安全与环境保护要求出发，一些国家颁布了许

4、多法规和标准，如美国1975年颁布的“第105号联邦汽车安全标准”摩阻复合材料研究进展8，规定了汽车在高温制动和制动衰退后严格的制动拖印距离，因而要求严格控制摩阻材料的热衰退性和过恢复性能指标，并满足长寿命要求。另外，1972年国际肿瘤医学讨论会确认石棉属于影响人体健康的致癌物质，美国职工安全与保护国际研究所(NIOSH)将石棉列为10种强致癌工业原料后，国际上形成了一种排除使用石棉摩阻材料的浪潮。基于上述情况，美、英、德、日等国迅速研制开发出无石棉基摩阻材料，其中研制开发得最多的是半金属基摩阻材料，该材料在高温和常温下具有良好的摩擦稳定性，高的耐磨性，制动效率高，适于尺寸较小的盘式制

5、动器使用。80年代中期以后是盘式制动与新型摩阻材料大为发展和工业化生产、应用时期。在这一时期，汽车工业发展异常迅猛，向高速、高效、节能、轻型化方向发展，其制动系统不断改进和完善，普遍采用前盘后鼓式或四轮盘式制动。摩阻材料也按环保、安全及速度超高的要求全面提高综合使用性能。先后推出的几类无石棉基汽车摩阻材料的试用结果表明，都存在一些缺点，如半金属基摩阻材料中钢纤维容易锈蚀，易粘着或损坏对偶；热传导率高，易使半金属基摩阻材料与钢基板间粘结剂分解，甚至出现剥离；摩擦热引起制动器密封圈软化和制动液“气阻现象”，甚至造成制动失灵；在低速和刚开始制动时产生100~300Hz的低频噪声，同时伴随出现

6、车身的震颤。为此各国均在大力加强提高半金属基摩阻材料制动系统性能的研究，相继诞生了第二代和第三代半金属材料，如低导热率半金属基材料，低噪音半金属基材料等。美国和欧共体部分国家于1987年开始批量生产，并在新生产的汽车上安装使用改良型半金属摩擦片。3.传统摩阻复合材料摩阻材料是一种成分、结构复杂的复合材料，加入各种调节剂后经模压粘结成型[9]。对某些重负荷用途，使用金属基摩阻材料，根据车辆的使用情况例如摩擦功率、摩擦稳定性、耐磨性、噪音特性等，开发出在不同温度范围内工作性能不同的摩阻材料。摩阻复合材料的种类繁多，按照基体性质，大体上可分为金属基、无机非金属基及聚合物基三类[10]。金属基

7、摩阻复合材料的基体主要有铜基及铁基[11]。在基体粉末中加入减磨剂及增磨剂，均匀混合后压制成型或加压烧结而成，是一种粉末冶金材料。金属基体是承受变形和磨损的工作面，也是摩擦热散出的主要通道，决定摩阻材料的强度、耐磨性和热稳定性。减磨剂可提高摩阻材料的抗擦伤性和耐磨性。常用的减磨剂有：低熔点金属(Pb、Bi、Sb等)、金属硫化物(WS2、CuS等)、金属磷化物、石墨、滑石粉等。增磨剂可增大摩擦系数，应具有高硬度和良好的高温稳定性，主要有金属化合物