制作汽車剎車片的高分子材料

1、高分子材料高分子材料剎車片的材料摩擦材料？ 1粉末冶金摩擦材料 2新型混雜纖維摩擦材料 3新型陶瓷基摩擦材料 4C/C復(fù)合材料摩擦材料是一種以摩擦為主要功能、兼有結(jié)構(gòu)性能要求的復(fù)合材料。汽車用摩擦材料主要是用于制造制動摩擦片和離合器片。這些摩擦材料主要采用石棉基摩擦材料，隨著對環(huán)保和安全的要求越來越高，逐漸出現(xiàn)了半金屬型摩擦材料、復(fù)合纖維摩擦材料、陶瓷纖維摩擦材料。 由于摩擦材料在汽車上主要用于制造制動系和傳動系的零件，要求有足夠高的而且穩(wěn)定的摩擦系數(shù)和較好的耐磨性粉末冶金摩擦材料又稱燒結(jié)金屬摩擦材料，是以金屬及其合金為基體，添加摩擦組元和潤滑組元，通過壓制成型，然后在高溫中燒結(jié)而成。采用粉末

2、冶金技術(shù)生產(chǎn)摩擦材料時，不但在性能上有突出的優(yōu)點，特別是在組分的設(shè)計上極具靈活性。法國、瑞典、加拿大等國的高速列車均使用這種閘瓦，且取得不錯的效果。但其對對偶的磨損偏大，成本與有機(jī)摩擦材料相比偏高，尚有待進(jìn)一步改進(jìn) 目前世界上已極少采用單一纖維作為制動材料的增強(qiáng)纖維，混雜纖維增強(qiáng)是摩擦材料的發(fā)展方向。所謂新型混雜纖維摩擦材料是指采用兩種或兩種以上的纖維增強(qiáng)同一種樹脂基體的摩擦復(fù)合材料。采用混雜技術(shù)時，一般都采用性能和價格互補(bǔ)的兩種纖維。郭洪濤研究認(rèn)為炭纖維與芳綸漿粕的混雜表現(xiàn)出很好的摩擦學(xué)性能，芳綸纖維在材料摩擦過程中容易在對偶的界面上形成轉(zhuǎn)移膜，摩擦曲線波動幅度比單一炭纖維增強(qiáng)的試樣普遍要小

3、，即加入了芳綸漿粕改善了摩擦系數(shù)的平穩(wěn)性，證明了混雜的優(yōu)異效應(yīng)。中國專利利用一種價格極為低廉的葉蠟作為填料，采用硅酸鋁纖維、鋼纖維混雜增強(qiáng)制得一種新型混雜纖維摩擦材料。通過實驗測得該種材料在不同溫度下摩擦系數(shù)穩(wěn)定、磨損率小、制動效果好，具有很大的市場競爭優(yōu)勢 由于無石棉有機(jī)制動材料存在耐熱性問題，半金屬摩擦材料又存在密度較大、攻擊對偶、產(chǎn)生噪音等不足。陶瓷摩擦材料具有密度適中、耐高溫、耐腐蝕、價格適宜等優(yōu)點，已被廣泛的應(yīng)用于制動領(lǐng)域。一般來說，陶瓷基摩擦材料中陶瓷的體積分?jǐn)?shù)至少占到45%以上，有的甚至達(dá)到80%90%。常用的性能優(yōu)良的陶瓷有：SiC、B4C、Si3N4、Al2O3、AlN等。目

4、前在國外，添加陶瓷纖維作為增強(qiáng)材料，利用改性樹脂和橡膠為粘合劑，以多種人工合成的有機(jī)和無機(jī)材料作為摩擦性能調(diào)節(jié)劑制成的一種非金屬摩擦材料，也叫做陶瓷基摩擦材料。其特點是：1無噪音。陶瓷配方不但很好的消除了行車制動噪音，而且通過對靜摩擦系數(shù)和動摩擦系數(shù)的平衡，解決了半金屬和少金屬配方很難克服的低頻噪音。2無落灰，抗腐蝕能力強(qiáng)。陶瓷配方中沒有金屬成分的加入，很好的解決了金屬纖維銹蝕的問題。對油酸不敏感，且其具有優(yōu)異的摩擦粉塵性能，一般行車一千公里以內(nèi)不會有明顯的輪轂落灰現(xiàn)象。3使用壽命長。陶瓷摩擦材料采用大量的有機(jī)和無機(jī)材料，材料之間有良好的親和性能，并在制動過程中可以形成較好的摩擦膜和轉(zhuǎn)移層，具

5、有很好的潤滑效果，大大提高了材料的使用壽命，與半金屬相比，其使用壽命可提高1.5倍以上。4綠色環(huán)保，制動舒適。陶瓷材料優(yōu)異的理化性能以及不含重金屬的配方，使制動材料具有噪音低、粉塵少的特點，且對環(huán)境無污染，完全符合日益提高的環(huán)保要求。 C/C復(fù)合材料，即炭纖維增強(qiáng)炭基體復(fù)合材料。自從1958年問世以來，由于其具有比重?。s為鐵的1/5）、強(qiáng)度高（抗拉強(qiáng)度2GP）、熱膨脹系數(shù)小、耐高溫等優(yōu)點，在軍工、航空、航天等方面取得了長足的發(fā)展。其在民用領(lǐng)域方面的應(yīng)用也日益擴(kuò)大，很多民用飛機(jī)（如波音系列：Boeing747、Boeing757等，空客系列：A330、A340等）和高檔賽車（Ferrari F

6、2005、Renault R25、Toyota TF105等）已開始裝備C/C剎車副。目前國內(nèi)中南大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、中科院金屬所、航天集團(tuán)第四院43所、621所等幾家單位的研究在國內(nèi)居于領(lǐng)先水平。中南大學(xué)以博云新材料股份有限公司為依托，C/C剎車副已全面實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、國產(chǎn)化13-15。由于C/C復(fù)合材料采用化學(xué)氣相沉積（CVD），液相浸漬炭化的生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)周期較長，因此成本較高，價格昂貴（一副C/C剎車盤價格高達(dá)上萬元），這也制約了其在更廣闊領(lǐng)域特別是汽車領(lǐng)域的應(yīng)用。 摩擦材料主要用于車輛和動力機(jī)械制動與傳動，正從單一材料向復(fù)合材料發(fā)展，其質(zhì)量的好壞直接影響機(jī)器的可靠性和操作人員的生命安全。

7、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對交通運輸工具和動力機(jī)械的速度、負(fù)荷和安全性要求越來越高。高速列車、重載貨車、轎車、賽車、摩托車等重載、高速行駛、制動頻繁的民用運載工具, 以及使用環(huán)境惡劣的裝甲車、坦克、直升機(jī)等，都對響應(yīng)快、摩擦因數(shù)足夠高而穩(wěn)定、抗熱衰減性能良好、質(zhì)量輕、壽命長和環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的高性能摩擦材料提出了迫切的需求。20世紀(jì)90年代中期，C/C2SiC復(fù)合材料開始應(yīng)用于摩擦領(lǐng)域, 成為最新一代高性能制動材料而引起研究者的廣泛關(guān)注和重視，德、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國家正逐步展開理論和應(yīng)用研究。C/C2SiC陶瓷制動材料具有密度低、耐磨性好、摩擦因數(shù)高、制動平穩(wěn)、抗腐蝕、抗氧化、耐高溫、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)和壽命

8、長等優(yōu)點，C/C2SiC陶瓷材料必將在高速高能載交通工具和工程機(jī)械的摩擦機(jī)構(gòu)上得到廣泛應(yīng)用，并且成本合理，所以該材料在機(jī)械制動等領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景。C/ C2SiC 復(fù)合材料制備工藝技術(shù)的關(guān)鍵是：1纖維損傷盡量少； 2 纖維/ 基體(F/M)界面形成適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合強(qiáng)度；3)克服基體致密化的“瓶頸效應(yīng)”；4 低的制備成本。目前制備C/ C2SiC 復(fù)合材料的工藝主要有熱壓燒結(jié)法( Heat press2sinter ,HPS) 、先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法(Liquid polymer infilt ration ,LPI)、化學(xué)氣相浸滲法(Chemical vapor infilt ra2tion , CVI

9、)和反應(yīng)熔體浸滲法(Reactive melt infil2t ration，RMI),但真正能實現(xiàn)制備異型C/C2SiC摩擦材料的只有LPI 法、CVI 法、RMI 法及其組合的方法。 先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法是在一定的溫度和壓力下，將適當(dāng)理論比值的金屬有機(jī)化合物比如如聚炭硅烷，浸滲到多孔纖維預(yù)制體中，然后經(jīng)過干燥和熱處理，使先驅(qū)體發(fā)生熱解并得到所需的基體。1) 足夠的流動性以使之能浸滲到預(yù)制體的孔隙中；2) 對預(yù)制體表面的潤濕性好；3) 有合適的化學(xué)鍵和高的熱解產(chǎn)率；4) 在空氣中是穩(wěn)定的。該法的主要優(yōu)點有: 能獲得成分均勻的單相或多相組元的陶瓷基體；并能制備出形狀復(fù)雜、近尺寸的復(fù)合材料部件。其主要缺

10、點是:先驅(qū)體在干燥和熱解過程中，由于溶劑和低分子量組元的揮發(fā)，以及小結(jié)構(gòu)基團(tuán)的分解等因素的綜合作用，使得熱解過程中基體產(chǎn)生很大的收縮并出現(xiàn)裂紋。另外, 先驅(qū)體熱解所得產(chǎn)物的產(chǎn)率很低。為了獲得致密度較高的復(fù)合材料，必須經(jīng)過多次浸滲和高溫處理(典型的達(dá)610次)，導(dǎo)致制備周期長。 化學(xué)氣相浸滲法是設(shè)法使氣相物質(zhì)(先驅(qū)體)在加熱的纖維表面或附近產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，浸滲到纖維預(yù)制體中沉積得到陶瓷基復(fù)合材料(CMCS)。其主要優(yōu)點是：1)能在低壓低溫(1 000 左右)下進(jìn)行基體的制備，材料內(nèi)部殘余應(yīng)力小，纖維受損傷?。?)能制備硅化物、碳化物、氮化物、硼化物和氧化物等多種陶瓷材料，并可實現(xiàn)微觀尺度上的成分計

11、；3)能制備形狀復(fù)雜和纖維體積分?jǐn)?shù)高的近尺寸部件；4) 在同一CVI反應(yīng)室中,可依次進(jìn)行纖維/ 基體界面、中間相、基體以及部件外表涂層的沉積。主要缺點是:1) SiC 基體的致密化速度低、生產(chǎn)周期長(300h 以上)、制造成本高；2) SiC 基體的晶粒尺寸極其微小(約10nm) ,復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性低；3)復(fù)合材料不可避免地存在著10%15%的殘留孔隙，影響了復(fù)合材料的力學(xué)性能和抗氧化性能。20 世紀(jì)50年代，反應(yīng)熔體浸滲法首先由UKAEA (United Kingdom Atomic- EnergyAuthor2ity)作為粘結(jié)SiC顆粒而發(fā)展起來的, 也稱為自粘結(jié)SiC或反應(yīng)粘結(jié)SiC。

12、20世紀(jì)70年代，通用電器公司( General Elect ric Company)利用RMI工藝研究出了一種Si/SiC材料, 即著名的SILCOMP工藝。SILCOMP工藝是液Si滲入炭纖維的預(yù)制體中, 液Si與炭纖維反應(yīng)生成具有纖維特性SiC ,制得Si/SiC 復(fù)合材料。Hucke在此基礎(chǔ)上研究了有機(jī)物裂解制得具有均一微孔的碳多孔體,然后液Si滲入多孔體制得高強(qiáng)度的Si/ SiC 復(fù)合材料。20世紀(jì)80年代, 德國材料科學(xué)家Firzer 首先用液硅浸滲C/ C 多孔體制備C/ C2SiC 復(fù)合材料, 稱為反應(yīng)熔滲( RMI)或熔融滲硅(molten/liquid silicon infilt ration,MSI/LSI) 。德國航空中心( German Aero space Center , DLR) 進(jìn)一步發(fā)展了該工藝，并已制備出剎車盤等產(chǎn)品。 RMI工藝具有制備周期短、成本低、近凈成形等優(yōu)點, 是一種具有市場競爭力的工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)。但是, RMI工藝在制備C/C2SiC 復(fù)合材料時也存在著不足: 比如制備過程中易造成增強(qiáng)相炭纖維的衰退, 使復(fù)合材料力學(xué)性能偏低、斷裂韌性差,出現(xiàn)災(zāi)難性斷裂。20世紀(jì)80年代起, 由于航空航天產(chǎn)業(yè)的需求，國內(nèi)對作為航空航天熱結(jié)構(gòu)部件的