7章 制动材料(制动盘部分)(9、10周)

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1、第六章高速列车制动材料1.引言（现状、特点及发展）2.制动盘制动盘结构制动盘材质及性能制动盘材料及制造工艺3.制动闸片制动闸片结构制动闸片材料制动闸片的制造工艺（制粉、筛分、混合、压制成型、烧结）闸片标准4.最新进展5.小结1.引言比如下坡，转弯等高速列车的制动：人为地制止列车的运动，包括使它减速，不加速或停止运行。常用制动：调节或控制列车速度所施行的制动，作用平缓，制动力可以调节。紧急制动：为使列车尽快停住而施行的制动。全部制动能力都用上。非常制动：制动力达最大常用制动力的1.4‐1.5倍。辅助制动：包括备用制动、救援制动和停车制动。高速列车的制动装置和紧急制动距离转向架两侧、轨道

2、上方安装电磁铁，磨耗板，滑动摩擦产生动力。电阻制动、再生制动、轨道涡流制动、旋转涡流制动等大大减轻车轮踏面的热负荷和机械磨耗；按制动要求选择最佳“摩擦副”；制动平稳，几乎无噪声。2.制动盘•制动盘结构•制动盘材质及性能•制动盘材料及制造工艺212.1制动盘结构•机械构成（1）制动盘（轴盘+轮盘）（2）闸片•轮盘制动车轴振动盘的工作原理•轴盘制动通风结构（降低温度、风阻大）‐‐‐‐实心结构（温度高）列车的制动规律制动的规律（踏面制动‐‐‐轮盘制动）：列车的制动规律是列车车速的三次方。含义：列车每提速一倍，制动功率需提高8倍。制动规律达几十MJ。所以，要求制动部件在很短时间内耗散大量的动

3、能。由于受不均匀温度场和应力循环的作用,导致热裂纹的萌生和扩展,最终使制动盘失效。制动盘不同初速度下的表面温度：300时速下，最高温度接近1200℃；270时速下，最高温度接近800℃；220时速下，最高温度接近700℃；在220~300km∙h‐1制动初速度下,盘度盘面温度变化变化度速度最高高可达43~80℃/s,制动盘处于非常不均匀的受热状态中。222.2制动盘材质及性能主要性能要求：1.足够强度（离心力和压力）2.高而稳定的摩擦系数（制动效果）3.较高耐磨性（磨损量尽量少）4.较好的抗热裂纹性能（急冷急热下不产生裂纹）5.密度小（降低车辆重量）制动盘材料1.铁基制动盘主流铸铁制

4、动盘（日本：Ni‐Cr‐Mo低合金铸铁）钢质制动盘（日本：低合金高强锻钢制动盘）铸铁‐铸钢复层制动盘（使用寿命长，摩擦性能与铸铁基本一致，高速区也有稳定的摩擦系数，较高的抗热裂性能）2.复合材料制动盘碳/碳纤维复合材料制动盘铝基复合材料制动盘（汽车上）轻量化处理铸铁制动盘的瞬间高温性能性能常温200℃300℃400500σ/Mpa470405398389345δ/%2.52.01.92.52.7ψ/%0.90.71.21.81.9铸铁制动盘的化学成分CSiMnPSReMgMoCu3.752.390.550.0410.0170.0150.022<0.5<0.8铸铁制动盘的常温性能σ/M

5、Paδ/%硬度/HBAk/J.cm‐2热导率/弹性模量拉压疲劳极限(W.(m.K)‐1)/N.mm‐2/MPa4702.521915.3>0.131.49*105207.2256.7（对（脉动）称）铸钢制动盘法国TGV高速列车铸造合金钢（28CDV5.08）制动盘的化学成分CCrMoV0.24‐0.311.2‐1.60.6‐0.90.2‐0.4极限强度1050‐1250Mpa；抗压强度>970Mpa，延伸率>10%，冲击功>23J，硬度331‐388HB法国TGV双层客车（15CDV41015CDV4.10）制动盘的化学成分CCrMoV0150.151‐151.50850.85‐11

6、51.150150.15‐030.3极限强度1030‐1200Mpa；抗压强度>900Mpa，延伸率>10%，冲击功>20J，硬度331‐388HB锻钢制动盘锻钢制动盘的化学成分CSiMnPSNiCrVMo0.20‐0.200.30‐<0.0<0.030.30‐2.000.4‐<0.350.2‐0.60‐0.802.0032.501.00少了W，形变强化工艺：始锻温度1150℃，终锻温度880℃，锻后炉冷，热处理工艺910℃±5℃淬火，600℃±5℃回火。抗拉强度1255‐1330Mpa；屈服强度>1165‐1240Mpa，延伸率>13‐13.5%，断面收缩率53.5‐54%;冲击功

7、>95‐42J，硬度363‐378HBS性能比较：锻钢盘强度比铸铁高，裂纹扩展到2‐3mm后就不扩展了，不易出现微细热龟裂和几十毫米的龟裂纹；耐热性远高于铸铁材质；碳/碳纤维复合材料制动盘1981年，法国巴黎东南号进行试验。1987‐1989进行装机实验；试验表明：速度、压力和速度导致摩擦系数的变化幅值达6倍。雨天，磨损量急剧增加（结构需改进）。制动能达90MJ。问题：对附件高温性能要求高。价格昂贵、结构复杂。密度仅为铁的1/5，导热性好，热熔量大，热膨胀