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1、第24卷第5期北京工商大学学报(自然科学版)Vol.24No.52006年9月Sep.2006JournalofBeijingTechnologyandBusinessUniversity(NaturalScienceEdition)19 文章编号:1671-1513(2006)05-0019-03汽车摩擦材料用增强纤维的研究现状与发展趋势张 扬, 张 力, 孟春玲(北京工商大学机械自动化学院,北京 100037)摘 要:介绍了增强纤维的性能要求,详述了增强纤维的研究现状及发展趋势.关键词:汽车摩擦材料;增强纤维;摩擦磨损中图
2、分类号:U465 文献标识码:A 汽车制动器是保障行车安全的一个关键部件,在的最佳摩擦材料用增强纤维.70年代,人们研究它通过摩擦将汽车的动能转化为热能,从而达到制发现加工和制动尘埃中的细小石棉纤维被吸入肺内动目的.制动摩擦材料应具备足够而稳定的摩擦系后,会引起一种叫做石棉肺的疾病,甚至会导致肺数;良好的导热性,较大的热容量和一定的高温机械癌,石棉被证实属致癌物质.随后许多国家颁布相关强度;良好的耐磨性和抗粘着性,不易损伤对偶;噪法令,禁止在摩擦材料中使用石棉,并相继展开了石音小、振动小;原材料来源充足,制造工艺简单,
3、造价棉代用纤维的研究.目前已开发出的代用纤维有钢低.摩擦材料一般是由多种组分原料(粘结剂、增强纤维、玻璃纤维、碳纤维、Kevlar纤维等.石棉与几纤维、摩擦性能调节剂和低成本填料)混合均匀后热种代用纤维的性能比较见表1.目前石棉代用纤维压而成.虽有不少,但仍有一些问题亟待解决:易结团、分散性差、混合性不好、价格偏高等.1 增强纤维的性能要求表1 石棉与几种代用纤维的性能比较增强纤维是摩擦材料的重要组分,是主要承载单元,起骨架作用,使材料具有一定的强度和韧性,纤维种类密度/(gõcm-3)抗伸强度/GPa拉伸模量/GPa断裂伸长率
4、/%与树脂浸润性石棉纤维2.50.6～0.8150～1702.3优可经受冲击、剪切、拉伸等机械作用而不出现裂纹、钢纤维7.861.772001.8中断裂、崩缺等机械损伤,对材料的摩擦磨损等性能有E-玻璃纤维2.504.6865.2良着重要影响.增强纤维应满足如下性能要求:足够的Kevlar纤维1.442.67588.0中强度和模量以及较好的韧性;在一定的温度范围内沥青基碳纤维2.002.083503.0～7.0差稳定的摩擦系数及适当的摩擦损耗;较高的热分解温度,在一定温度范围内不发生热分解、脱水、相变等以及较高的高温分解残碳率;
5、分散性好,与基体较好的相容性;适当的硬度,不产生严重的噪音;量广、2 增强纤维的研究现状价廉、无毒性、不污染环境.2.1 石棉纤维从20世纪20年代到80年代,石棉型摩擦材料石棉具有质轻、价廉、分散性好、摩擦磨损性能几乎是一统天下.石棉曾被认为是自然界中天然存好、增强效果好等优点.石棉的不足之处:致癌性;高收稿日期:20060524基金项目:北京市教委科技发展计划项目(KM200510011005)作者简介:张 扬(1977-),女,河南南阳人,硕士研究生,主要从事机械设计及理论方面的研究;张 力(1959-),女,湖北荆门人,
6、教授,博士,主要从事复合材料力学研究.20北京工商大学学报(自然科学版)2006年9月 温摩擦性能不好,石棉在400℃左右时将失去结晶内聚力易使纤维结团,加入适当的防静电剂搅拌分水,550℃时结晶水将完全丧失,同时失去弹性和强散,并注意加料次序,可使玻璃纤维取得较好的分散度,此时石棉纤维基本已失去增强作用,摩擦性能变效果.得不稳定,损伤对偶和产生制动噪音,不适于大负荷2.4 芳纶纤维及频繁制动.石棉型摩擦材料现今已不能满足汽车芳纶纤维具有高强度、高模量、耐热、耐腐蚀、密工业和社会发展的需要,也不符合环保要求.度小等优点,可以提高
7、摩擦性能的稳定性,明显降低2.2 金属纤维[12]磨损量,对于降低制动噪声也有明显作用,如美国金属纤维包括钢纤维、铜纤维和铝纤维等.使用Dupont公司出品的Kevlar纤维、日本帝人公司出超声波切削低碳钢法生产出的钢纤维含油量低、表品的Aramid纤维.摩擦材料所使用的芳纶纤维有面活性好、价格便宜,被广泛用于摩擦材料中.美国短切纤维和芳纶浆粕,用得最多的是芳纶浆粕.芳纶Bendix公司最早发明钢纤维增强摩擦材料并成功浆粕是将芳纶短纤维研磨使其高度微原纤化,表面用于盘式制动器中.这种摩擦材料具有稳定的摩擦呈膨松的毛羽状,具有良好
8、的吸附性,能被树脂和填性能,耐磨性好,有较高的制动效率和较好的散热料很好地浸润和结合.日本TakahisaKato等[6]对[6]对性.钢纤维的导热性能好,能使摩擦材料表面的热量Aramid纤维增强摩擦材料的研究表明,加入迅速扩散至内部,降低摩擦表面温度,避免因
