Al-MMC制動(dòng)盤(pán)用樹(shù)脂基摩擦材料配方及制備工藝研究.pdf

1、輕量化、高速化已成為車(chē)輛發(fā)展的必然趨勢(shì)。采用鋁基復(fù)合材料(Al-MMC)替代鑄鐵制備車(chē)輛的制動(dòng)盤(pán)，不僅能夠達(dá)到顯著的減重效果，而且因具有更好的耐磨性能和散熱性能，能夠滿(mǎn)足高速制動(dòng)的苛刻要求。由于Al-MMC和鑄鐵的摩擦磨損特性不同，用于鑄鐵制動(dòng)盤(pán)的摩擦材料并不適用于Al-MMC制動(dòng)盤(pán)，因此研制出和Al-MMC相適應(yīng)的摩擦材料是Al-MMC制動(dòng)盤(pán)能夠成功應(yīng)用的關(guān)鍵。本文結(jié)合國(guó)家863計(jì)劃資助項(xiàng)目，采用多層噴射共沉積制備的15vol％SiC

2、顆粒增強(qiáng)Al-MMC作為對(duì)偶，研究了樹(shù)脂基摩擦材料的基體、增強(qiáng)纖維以及制備工藝三個(gè)方面對(duì)Al-MMC/樹(shù)脂基摩擦材料摩擦磨損性能的影響，探求出了適用于Al-MMC制動(dòng)盤(pán)的樹(shù)脂基摩擦材料配方及制備工藝。 對(duì)樹(shù)脂基體的研究表明，腰果殼油改性酚醛樹(shù)脂具有良好的熱性能，所制備的摩擦材料硬度較低，摩擦系數(shù)平穩(wěn)，磨損率較小，因此適合作為Al-MMC制動(dòng)盤(pán)用摩擦材料的基體。在其含量為22vol％～26vol％，共混橡膠含量為22vol％時(shí)，摩

3、擦材料具有最好的摩擦磨損性能。 研究了鋼纖維/銅纖維、Kevlar纖維/鈦酸鉀晶須以及碳纖維三種增強(qiáng)體系摩擦材料的摩擦磨損性能以及對(duì)Al-MMC對(duì)偶的影響。結(jié)果表明，三種增強(qiáng)體系均存在最佳的增強(qiáng)組分含量。對(duì)于鋼纖維/銅纖維體系，4vol％鋼纖維與11vol％銅纖維混雜時(shí)具有最好的摩擦磨損性能；對(duì)于Kevlar纖維/鈦酸鉀晶須體系，鈦酸鉀晶須的最佳含量為20vol％；對(duì)于碳纖維體系，最佳的碳纖維含量為14vol％。對(duì)三種增強(qiáng)體系進(jìn)

4、行的對(duì)比表明，鋼纖維/銅纖維增強(qiáng)摩擦材料具有最高的摩擦系數(shù)，摩擦系數(shù)的壓力敏感性最??；Kevlar纖維/鈦酸鉀晶須增強(qiáng)摩擦材料具有最低的磨損率和最小的摩擦系數(shù)速度敏感性；碳纖維增強(qiáng)摩擦材料不僅摩擦系數(shù)最低，磨損率最大，而且摩擦系數(shù)隨壓力和速度的變化都最大。綜合比較，鋼纖維/銅纖維適合作為Al-MMC制動(dòng)盤(pán)用樹(shù)脂基摩擦材料的增強(qiáng)體系。 針對(duì)干法直接模壓工藝所制備的摩擦材料易開(kāi)裂和起泡，以及粘結(jié)效果不佳的缺點(diǎn)，提出了新的摩擦材料制備

5、工藝即二次壓制工藝。對(duì)比表明，二次壓制工藝具有較好的工藝性能，所制備的摩擦材料由于粘結(jié)效果得到改善，摩擦系數(shù)較高，高速制動(dòng)時(shí)扭矩曲線平穩(wěn)，摩擦材料以及對(duì)偶的磨損率都較小。 結(jié)合上述研究成果，優(yōu)化了鋼纖維/銅纖維增強(qiáng)體系摩擦材料的配方，并采用二次壓制工藝制備了制動(dòng)閘片。1：1臺(tái)架試驗(yàn)表明，所制備的閘片摩擦系數(shù)穩(wěn)定，制動(dòng)距離短，在180km/h和200km/h的高制動(dòng)速度下也體現(xiàn)出良好的制動(dòng)性能，可與Al-MMC制動(dòng)盤(pán)配副用于運(yùn)行速