磷酸鹽復(fù)合陶瓷基汽車剎車材料關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用doc

1、2017年度國家技術(shù)發(fā)明獎推薦項目公示一、項目名稱磷酸鹽復(fù)合陶瓷基汽車剎車材料關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用二、推薦單位意見該項目針對目前市場上主流樹脂基汽車剎車片在高溫制動時存在嚴重安全隱患的問題，結(jié)合我國汽車工業(yè)整體發(fā)展需求，從理論分析、關(guān)鍵原材料研發(fā)、產(chǎn)品工藝創(chuàng)新和制動系統(tǒng)集成應(yīng)用等多方面開展了系統(tǒng)深入的研究，研發(fā)了一種新型陶瓷基汽車剎車材料。項目通過技術(shù)創(chuàng)新，在國內(nèi)外首次研發(fā)出替代酚醛樹脂的磷酸鋁陶瓷粘接劑，突破了高含量陶瓷成分不能應(yīng)用于汽車剎車材料領(lǐng)域的難題，大幅提高產(chǎn)品的耐熱性能；通過調(diào)整陶瓷增強相的形貌，研發(fā)金屬氧化物交聯(lián)型陶瓷粘結(jié)劑，解決了陶瓷增強相、金屬材料與陶瓷基體的摩擦匹配性；發(fā)明了適合

2、陶瓷基汽車剎車片的專用粘接膠及DP（double phase）造粒工藝，顯著改善了摩擦材料的剪切強度和可壓縮性；同時將新型陶瓷基剎車材料與盤式制動器集成創(chuàng)新，發(fā)明了基于螺旋傳動的浮動鉗液壓盤式集成制動器，顯著提高了制動性能，有效拓展了盤式制動器的適用范圍。項目共申請國內(nèi)專利24項，美國專利4項，其中授權(quán)發(fā)明專利19項；發(fā)表相關(guān)學(xué)術(shù)論文11篇。形成了陶瓷基盤式剎車片、鼓式剎車片、工程機械用摩擦片等高新技術(shù)產(chǎn)品。項目技術(shù)成功應(yīng)用于湖南博云汽車制動材料有限公司、武漢元豐汽車零部件有限公司等汽車零部件著名企業(yè)，取得了顯著經(jīng)濟效益，為我國汽車制動器產(chǎn)業(yè)技術(shù)更新、汽車剎車片產(chǎn)品結(jié)構(gòu)升級換代提供了技術(shù)支撐，

3、進一步縮短了我國汽車零部件企業(yè)與國外發(fā)達國家的技術(shù)差距。經(jīng)審閱，該項目推薦材料真實有效，相關(guān)欄目填寫符合要求。對照國家技術(shù)發(fā)明獎授獎條件，特推薦申報2017度國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎。三、項目簡介自2009年以來，我國已連續(xù)八年成為全球第一汽車產(chǎn)/銷大國，但作為汽車工業(yè)基礎(chǔ)的零部件行業(yè)我國整體實力較弱，特別是汽車剎車片行業(yè)的技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量難以滿足我國汽車行業(yè)高速發(fā)展的需要：1）低質(zhì)低價產(chǎn)品產(chǎn)能過剩，市場惡性競爭，高質(zhì)高端市場不能滿足用戶要求；2）傳統(tǒng)剎車片技術(shù)難以滿足現(xiàn)代高性能汽車對于剎車靈敏性、制動噪音、使用壽命、剎車舒適性、少落灰等性能要求；3）受酚醛樹脂、丁腈橡膠等有機粘結(jié)成份耐熱性的局

4、限，現(xiàn)有樹脂基半金屬/低金屬汽車摩擦片在高能負載工況下，其使用安全性難以保證。在國家發(fā)改委“汽車剎車片示范化工程項目”、國家商務(wù)部“優(yōu)化機電和高新技術(shù)產(chǎn)品進出口結(jié)構(gòu)資金項目”等資助下，中南大學(xué)、湖南博云汽車制動材料有限公司和武漢元豐汽車零部件有限公司在國內(nèi)國際率先提出并開展了陶瓷基汽車剎車材料的技術(shù)研究，取得了如下成果：發(fā)明了新型陶瓷基體成分體系，突破了陶瓷與樹脂不易粘接的難題，研發(fā)了能代替酚醛樹脂并成為基體的磷酸鋁陶瓷粘接劑，提高了樹脂與陶瓷的結(jié)合強度，解決了汽車摩擦材料的熱衰退問題，使產(chǎn)品耐熱溫度達到600以上，制動效能衰退率25%；通過調(diào)整陶瓷增強相形貌，解決了陶瓷基體與陶瓷增強相的摩擦

5、匹配性，改善了剎車系統(tǒng)制動抖動問題，使整車制動效能力矩波動控制在10%以內(nèi)，整車制動噪聲發(fā)生概率概率降低到5%以內(nèi)；針對高能負載條件下陶瓷基剎車片的導(dǎo)熱性問題，研發(fā)了新型金屬組元，解決了金屬與陶瓷基體的兼容性問題，有效改善了剎車片的高溫強度和使用壽命，產(chǎn)品正常使用壽命5萬公里；開發(fā)了陶瓷基前驅(qū)體DP造粒工藝和陶瓷基剎車片專用粘接膠，有效改善了產(chǎn)品的可壓縮性能穩(wěn)定性，大幅提高了摩擦材料與鋼背的剪切強度，使產(chǎn)品常溫粘接強度5MPa，高溫剪切強度3MPa；將新型陶瓷基剎車片成功應(yīng)用于駐車制動器中，發(fā)明了基于螺旋傳動的浮動鉗液壓盤式集成制動器，顯著提高了制動性能，有效拓展了盤式制動器的適用范圍。該項目

6、共申請國內(nèi)發(fā)明專利24項，美國發(fā)明專利4項，其中授權(quán)發(fā)明專利19項；發(fā)表相關(guān)學(xué)術(shù)論文11篇。項目技術(shù)成功應(yīng)用于湖南博云汽車制動材料有限公司、武漢元豐汽車零部件有限公司等汽車零部件企業(yè)。項目實施以來，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。四、客觀評價（1）國外客戶評價BRAKE USA是美國商務(wù)部下屬的北美最大的汽車剎車片經(jīng)銷商。與湖南博云汽車制動材料有限公司合作前，主要經(jīng)銷日本的Akebono和美國的Honeywell等世界頂級品牌，每年采購量在4000萬美元左右。2009年，BRAKE USA與湖南博云汽車制動材料有限公司簽訂了長期的獨家供貨協(xié)議，2010年開始供貨，產(chǎn)品在北美市場綜合性能表現(xiàn)優(yōu)異

7、，其對新型陶瓷基汽車剎車片產(chǎn)品評價如下：The brake pads based on the Ceramic Matrix Technology developed by Hunan Boyun Brake Materials Co.,Ltd and Central South University for our Daytona Elite and Whisper Quiet brake lines exhibit the following and advantages, when compared to the existing resin-based brake technology

8、:1)High temperature resistance t6002)Low Fade3)Low Noise (the percentage of noisy stops70db is 1%4)Low Dust5)Wear Resistance (Average life 25,000 miles)6)Very little damage to mating rotors2012年，世界最大的汽車配件及汽車用品銷售商美國NAPA與我司簽訂開發(fā)協(xié)議，通過兩年的現(xiàn)場考察和技術(shù)驗證，2014年開始批量供貨新型陶瓷基汽車剎車片產(chǎn)品，通過一年的市場驗證，得到了客戶的一致好評，其評價如下：The pr

9、oduct based on ceramic formula, passed the Rayloc minimum criteria for all sections of the test.The lining appears to be a good fit, depending upon the product line for which it would be used. It is approved by Engineering for use. （2）國內(nèi)配套主機廠評價湖南博云汽車制動材料有限公司已經(jīng)成為上汽通用五菱、神龍汽車、中國一汽、東風(fēng)汽車、長安汽車、比亞迪汽車、廣汽長豐、

10、奇瑞汽車、重慶力帆汽車、江淮汽車等主機廠的配套商。由于汽車剎車片是汽車中的關(guān)鍵安全部件，實行嚴格的準入制度，能成為汽車主機廠的配套商，對產(chǎn)品的質(zhì)量本身就是一種最好的，也是最高等級的肯定。神龍汽車是中法合資品牌主機廠，對摩擦片廠家的認定及準入極其嚴格，其對新型陶瓷基汽車剎車片產(chǎn)品的評價如下：新型陶瓷基汽車剎車片剎車片完全能滿足法國標致-雪鐵龍集團各項企業(yè)試驗標準。在同等條件下，和外資品牌摩擦片相比，新型陶瓷基汽車剎車片在制動靈敏性、制動舒適性、使用壽命方面更具優(yōu)勢，而且價格較國外品牌便宜，是一種性價比極高的新型摩擦材料，有很好的推廣價值。上汽通用五菱是國內(nèi)微型車領(lǐng)域的龍頭企業(yè)，其車型總銷量連續(xù)5

11、年國內(nèi)第一，其對新型陶瓷基汽車剎車片剎車片產(chǎn)品評價如下：為提升整車品質(zhì)，我司從2011年開始切換成湖南博云汽車制動材料有限公司生產(chǎn)的新型陶瓷基汽車剎車片。整體應(yīng)用情況表明，該產(chǎn)品具有剎車靈敏、不傷剎車盤、舒適性良好等性能特點，特別是有效降低了客戶在制動領(lǐng)域的異常投訴，進一步鞏固了我司在微型車領(lǐng)域的龍頭地位。鑒于此，以后將逐步加大采購量，推廣應(yīng)用于更多的車型。比亞迪汽車有限公司是國內(nèi)車企新興力量，其在電動汽車制備技術(shù)領(lǐng)域引領(lǐng)世界潮流， 該公司生產(chǎn)的F3車型連續(xù)3年蟬聯(lián)中國單一車型銷量冠軍，其對新型陶瓷基汽車剎車片產(chǎn)品質(zhì)量的評價如下：我公司從2010年開始采購湖南博云汽車制動材料有限公司生產(chǎn)的新型

12、陶瓷基汽車剎車片，應(yīng)用于F3車型，截止2013年12月，我公司共采購了2300萬元。應(yīng)用表明，該產(chǎn)品具有剎車靈敏、不傷剎車盤、舒適性良好等性能特點，特別是有效降低了客戶的制動噪音投訴，提升了我司整車品質(zhì)。（3）項目鑒定結(jié)論及驗收意見2008年5月，湖南省發(fā)改委主持召開了湖南博云汽車制動材料有限公司環(huán)保型高性能汽車剎車片高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程竣工驗收會，經(jīng)認真審查評議，與會人員一致建議通過工程竣工驗收，專家組意見認為：該項目采用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的環(huán)保型高性能汽車剎車片技術(shù)，實現(xiàn)高性能無石棉汽車剎車片的規(guī)模化生產(chǎn)，技術(shù)成熟，生產(chǎn)工藝先進，主要生產(chǎn)設(shè)備合理，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，已具有較大國內(nèi)國際市場，對本行

13、業(yè)技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到了很好的示范作用。2008年12月，湖南省商務(wù)部組織召開了湖南博云汽車制動材料有限公司2007年承擔(dān)的優(yōu)化機電和高新技術(shù)產(chǎn)品進出口結(jié)構(gòu)資金項目“汽車制動材料檢測檢驗中心建設(shè)”驗收會，專家組意見如下：1完成了項目申請書規(guī)定的建設(shè)內(nèi)容，基本達到原計劃的指標。項目建設(shè)采取三方合作是必要和可行的，新購檢測設(shè)備先進可靠。2項目實施后，為公司和汽車摩擦材料行業(yè)、粉末冶金行業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)、產(chǎn)品檢測可提供多項服務(wù)。五、推廣應(yīng)用情況項目相關(guān)技術(shù)應(yīng)用到湖南博云汽車制動材料有限公司、武漢元豐汽車零部件有限公司等國內(nèi)著名汽車零部件企業(yè)中，并形成系列高新技術(shù)產(chǎn)品。由于項目產(chǎn)品的優(yōu)異表現(xiàn)，已經(jīng)成為神

14、龍汽車、上汽通用五菱、中國一汽、東風(fēng)汽車、長安汽車、比亞迪汽車、廣汽長豐、奇瑞汽車、重慶力帆汽車、江淮汽車等主機廠的制定配套商。在中國汽車零部件行業(yè)，特別是汽車剎車片領(lǐng)域產(chǎn)生了深遠的影響：1）國內(nèi)首批進入歐美合資品牌主機配套的汽車剎車片廠家之一，打破了我國中高端汽車剎車片長期被國際品牌壟斷的局面，提高了我國剎車片行業(yè)在國際上的影響力和競爭力；2）首批進入北美、歐洲高端售后市場的國內(nèi)汽車剎車片廠家之一，已成功應(yīng)用于寶馬、奔馳、奧迪等豪車系列，表現(xiàn)優(yōu)異，市場已廣泛認可。3）是我國通信指揮車、猛士裝甲車、運兵突擊車、導(dǎo)彈運輸車及水陸兩用車唯一的剎車片及制動系統(tǒng)供應(yīng)商，保障了國防建設(shè)的需要。 項目實施

15、以來，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。項目成果有效促進了我國汽車剎車片產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的升級換代，推動了汽車制動器產(chǎn)業(yè)的技術(shù)更新，進一步縮短了我國汽車零部件企業(yè)與國外發(fā)達國家的技術(shù)差距。具體應(yīng)用情況如下：主要應(yīng)用單位目錄應(yīng)用單位名稱應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用起止時間應(yīng)用單位聯(lián)系人/電話經(jīng)濟效益(萬)上汽通用五菱陶瓷基體替代技術(shù)2011年梁懷東0772-375570140369 東風(fēng)汽車集團陶瓷基體替代技術(shù)2010年熊偉 0710-345465430458 長城汽車液壓盤式集成制動器2010年張曉思 0312-219299525990 北汽集團噪音控制技術(shù)2011年袁雙 0731-2866222421876 東風(fēng)小康

16、陶瓷基體替代技術(shù)2010年劉安偉 023-855555028238 海馬汽車陶瓷基體替代技術(shù)2012年周俊朋 0371-685812267854 東風(fēng)柳汽集團粉體DP造粒技術(shù)2013年毛宏0772-32826086520 神龍汽車陶瓷基體替代技術(shù)2013年姚遠 027-845534175179 西安比亞迪汽車有限公司噪音控制技術(shù)2010年強257652170 六、主要知識產(chǎn)權(quán)證明目錄知識產(chǎn)權(quán)類別知識產(chǎn)權(quán)具體名稱國家（地區(qū)）授權(quán)號授權(quán)日期證書編號權(quán)利人發(fā)明人發(fā)明專利有效狀態(tài)發(fā)明專利無銅少落灰陶瓷摩擦材料及其制備方法中國ZL.201010178797.62013,111

17、16976湖南博云汽車制動材料有限公司，中南大學(xué)劉美玲，劉伯威，劉詠有效發(fā)明專利一種低金屬陶瓷基鼓式剎車片及其制備方法中國ZL.201010178212.02011,7816382湖南博云汽車制動材料有限公司，中南大學(xué), 劉伯威，賀云果，唐兵有效發(fā)明專利一種陶瓷纖維增強陶瓷基汽車制動摩擦材料及其制備方法中國ZL.201010178796.12011,10850361湖南博云汽車制動材料有限公司，中南大學(xué) 劉伯威，黃伯云，楊陽有效發(fā)明專利一種片狀六鈦酸鉀的制備方法中國ZL.201110237209.62013,121290460中南大學(xué)宋妮，劉詠有效發(fā)明專利一種半金屬陶瓷基氣壓盤式剎車片及其制備

18、方法中國ZL.201010179483.82013,81250616湖南博云汽車制動材料有限公司，中南大學(xué), 劉伯威，賀云果，劉詠有效發(fā)明專利一種低金屬陶瓷基氣壓盤式剎車片及其制備方法中國ZL.201010177995.02011,6802169湖南博云汽車制動材料有限公司，中南大學(xué)賀云果，劉伯威，唐兵有效發(fā)明專利高均度陶瓷基前驅(qū)體團粒的DP制備工藝中國ZL.201010178211.62011，4755583湖南博云汽車制動材料有限公司，中南大學(xué)李海麒，劉伯威，曾軍有效發(fā)明專利一種汽車盤式剎車片用膠粘劑及其制備方法中國ZL.201010178376.32013,61208499湖南博云汽車制

19、動材料有限公司，中南大學(xué) 劉伯威，付軍，劉詠有效發(fā)明專利基于螺旋傳動的浮動鉗液壓盤式集成制動器中國ZL.200710052866.72009，1461800武漢元豐汽車零部件有限公司童幸源，江吉云，沈文捷有效發(fā)明專利基于矩形扭簧單向離合器的浮鉗式雙推桿氣壓盤式制動器中國ZL.200610124936.02006,11426129武漢元豐汽車零部件有限公司童幸源，江吉云，賀勇有效七、主要完成人情況姓 名劉伯威排 名1工作單位中南大學(xué)/湖南博云汽車制動材料有限公司完成單位中南大學(xué)/湖南博云汽車制動材料有限公司對本項目技術(shù)創(chuàng)造性貢獻：1.主持設(shè)計了新型陶瓷基汽車制動材料的配方；2. 對汽車制動摩擦材

20、料的噪音控制理論、方法、手段做了整體充分的研究，提出了控制噪音的整體思路和手段；3. 對新型陶瓷基汽車剎車材料的制備工藝做了設(shè)計和改進，使得其體現(xiàn)出其綜合優(yōu)良性能；4. 主持了新型高性能汽車制動材料的性能檢測工作。姓 名劉詠排 名2工作單位中南大學(xué)完成單位中南大學(xué)對本項目技術(shù)創(chuàng)造性貢獻：1. 組織、參與設(shè)計了新型陶瓷基汽車剎車材料的配方；2. 負責(zé)項目實施管理，對項目主要性能指標的檢測和試驗提出整體思路和手段；3. 負責(zé)新型陶瓷基汽車剎車片技術(shù)的推廣應(yīng)用；4. 組織該項目實施產(chǎn)業(yè)化建設(shè)。姓 名劉美玲排 名3工作單位湖南博云汽車制動材料有限公司完成單位湖南博云汽車制動材料有限公司對本項目技術(shù)創(chuàng)造

21、性貢獻：1. 參與研發(fā)新型陶瓷基體，并成功設(shè)計陶瓷基摩擦材料配方；2. 參與了改進優(yōu)化新型陶瓷基汽車剎車材料的制備工藝研究；3. 負責(zé)了新型陶瓷基汽車剎車材料的性能分析工作。姓 名楊陽排 名4工作單位湖南博云汽車制動材料有限公司完成單位湖南博云汽車制動材料有限公司對本項目技術(shù)創(chuàng)造性貢獻：1. 參與設(shè)計了新型陶瓷基汽車剎車材料的配方；2. 進行了陶瓷基體對先進汽車制動材料的噪音控制方面的整體研究，提出了控制噪音的整體思路和手段；3.參與了新型陶瓷基汽車剎車材料的性能檢測工作。姓 名童幸源排 名5工作單位武漢元豐汽車零部件有限公司完成單位武漢元豐汽車零部件有限公司對本項目技術(shù)創(chuàng)造性貢獻：1. 參與

22、設(shè)計了新型陶瓷基汽車制動材料用盤式制動器；2. 組織了新型陶瓷基汽車剎車片與盤式制動器的匹配驗證工作；3. 主持新型盤式制動器的產(chǎn)業(yè)化建設(shè)；4. 組織推動了新型盤式制動器總成的推廣及應(yīng)用。姓 名唐兵排 名6工作單位湖南博云汽車制動材料有限公司完成單位湖南博云汽車制動材料有限公司對本項目技術(shù)創(chuàng)造性貢獻：1. 參與設(shè)計了新型陶瓷基汽車制動材料的配方；2. 對新型陶瓷基汽車制動材料的制備工藝做了設(shè)計和改進，使得其體現(xiàn)出其綜合優(yōu)良性能；3. 參與了新型陶瓷基汽車制動材料的性能檢測工作。八、完成人合作關(guān)系說明中南大學(xué)是教育部直屬“985”、“211”重點大學(xué)，其對摩擦材料的研究、開發(fā)和生產(chǎn)已有40多年的

23、歷史，并歷來重視科研與生產(chǎn)相結(jié)合。湖南博云汽車制動材料有限公司是中南大學(xué)粉末冶金國家工程研究中心控股的湖南博云新材料有限公司的子公司，主要從事汽車摩擦材料研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，也是國內(nèi)唯一一家摩擦材料行業(yè)的上市公司。武漢元豐汽車零部件有限公司是國內(nèi)最早研發(fā)和規(guī)?；a(chǎn)汽車氣壓盤式制動器和ABS/ESC的國家高新技術(shù)企業(yè)和國家重點火炬計劃企業(yè)。在產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的體制下，2003年12月至2012年04月，在國家發(fā)改委示范化工程項目、商務(wù)部優(yōu)化機電和高新技術(shù)產(chǎn)品進出口結(jié)構(gòu)資金項目等課題的資助下，中南大學(xué)與湖南博云汽車制動材料有限公司采用聯(lián)合研究的方式，中南大學(xué)以劉伯威、劉詠教授為主，湖南博云汽車制動材料

24、有限公司以劉美玲、楊陽、唐兵高工為主，共同對新型陶瓷基汽車剎車材料關(guān)鍵制備技術(shù)開展了理論分析、關(guān)鍵工藝及原材料研發(fā)、制動系統(tǒng)匹配和工程應(yīng)用等多方面系統(tǒng)深入的研究，研發(fā)了一種新型陶瓷基汽車剎車材料。中南大學(xué)提供理論及技術(shù)支持，湖南博云汽車制動材料負責(zé)樣件試制及臺架試驗匹配。武漢元豐汽車零部件有限公司作為湖南博云汽車制動材料有限公司的客戶及下游企業(yè)，以童幸源副總經(jīng)理為主的技術(shù)團隊基于新型陶瓷基汽車剎車材料的一系列優(yōu)點，結(jié)合武漢元豐汽車零部件有限公司在制動器方面的研究優(yōu)勢，發(fā)明了一種基于螺旋傳動的浮動鉗液壓盤式集成制動器，既節(jié)約了成本，又有效拓展了盤式制動器的適用范圍，為新型陶瓷基汽車剎車材料的整車匹配及推廣應(yīng)用做出了重要貢獻。在項目的