摩阻復(fù)合材料研究進(jìn)展

1、摩阻復(fù)合材料研究進(jìn)展1摩阻復(fù)合材料研究進(jìn)展摩阻復(fù)合材料研究進(jìn)展材碩114班（030110586）張濤摘要：摩阻復(fù)合材料是以摩擦為主要功能兼有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度性能要求的多元體系的復(fù)合材料[1]。主要是由樹脂基體﹑纖維增強(qiáng)材料、摩擦性能調(diào)節(jié)劑及填料等四類組分混合后熱壓而成。摩阻復(fù)合材料在我們的日常生活中有著很重要的應(yīng)用。其中最廣泛的一類運(yùn)用是汽車剎車片。隨著汽車工業(yè)技術(shù)的高速發(fā)展，汽車速度不斷提高，對摩擦制動(dòng)材料性能的要求也越來越高[2]。傳統(tǒng)的通

2、用摩阻材料在使用中由于制動(dòng)而出現(xiàn)的瞬時(shí)高溫，使制品表面出現(xiàn)嚴(yán)重的熱衰退，并導(dǎo)致摩阻復(fù)合材料驚人的異常損耗。并且傳統(tǒng)的摩阻復(fù)合材料大多采用石棉纖維[34]，然而隨著工業(yè)迅速發(fā)展及對環(huán)境污染的重視，于是便對制動(dòng)傳動(dòng)控速用的摩阻復(fù)合材料提出了新的更高的要求。關(guān)鍵詞：汽車，摩阻復(fù)合材料，研究進(jìn)展，發(fā)展趨勢1.前言摩阻復(fù)合材料是車輛和工程機(jī)械中制動(dòng)器與離合器的關(guān)鍵部分[5]。隨著人類社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，高速公路上車輛速度的提高，工程機(jī)械負(fù)載的不

3、斷增加，對摩阻復(fù)合材料的使用性能的要求越來越高，不僅要求高的摩擦系數(shù)和良好的耐磨性，而且應(yīng)具有耐熱性高，導(dǎo)熱性好，無噪聲和對環(huán)境無污染等特性[6]。為此，國內(nèi)外科研工作者做了大量的工作，研制開發(fā)具有廣泛應(yīng)用前景的摩阻復(fù)合材料。本文將對各大摩阻復(fù)合材料的特點(diǎn)、使用性能、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢作一概述。2.汽車摩阻材料的發(fā)展過程汽車摩阻材料，可想而知，是與汽車工業(yè)同步發(fā)展起來的。近些年來，其發(fā)展速度較快。它的整個(gè)發(fā)展歷程大致經(jīng)歷了以下三個(gè)

4、階段[78]：70年代中期以前，汽車制動(dòng)系統(tǒng)多為四輪鼓式，制動(dòng)摩擦片幾乎都采用石棉基摩阻材料，只有某些高性能超重型車輛采用金屬基摩阻材料。進(jìn)入70年代中期，汽車制動(dòng)器開始向盤式與無石棉基摩擦片過渡。首先，能源危機(jī)迫使一些國家先后頒布了燃油指標(biāo)，使汽車制動(dòng)系統(tǒng)朝輕小型化轉(zhuǎn)變，紛紛改用盤式制動(dòng)裝置，要求提高摩阻材料的高溫摩擦性能和制動(dòng)效率，克服因尺寸小而帶來的噪聲和震顫的增強(qiáng)問題。其次，高速公路的發(fā)展，使汽車行駛速度增快。從提高交通安全與環(huán)

5、境保護(hù)要求出發(fā)，一些國家頒布了許多法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，如美國1975年頒布的“第105號(hào)聯(lián)邦汽車安全標(biāo)準(zhǔn)”，規(guī)定了汽車在高溫制動(dòng)和制動(dòng)衰退后嚴(yán)格的制動(dòng)拖印距離，因而要求嚴(yán)格控制摩阻材料的熱衰退性和過恢復(fù)性能指標(biāo)，并滿足長壽命要摩阻復(fù)合材料研究進(jìn)展3摩擦系數(shù)較小，但比較穩(wěn)定，且導(dǎo)熱性好、耐磨性較高，故用于輕載的干摩擦和油潤滑介質(zhì)的摩擦條件。最近報(bào)道，以陶瓷顆粒與鋁復(fù)合材料制成的輕質(zhì)剎車部件及活塞環(huán)等取得了良好的效果。聚合物基摩阻復(fù)合材料一般以酚醛

6、樹脂、橡膠改性劑為基體材料[12]，以石棉纖維、表面處理過的玻璃纖維、碳纖維及有機(jī)纖維(如芳綸)為增強(qiáng)材料，加入一定量改善摩擦和耐磨性能的調(diào)節(jié)劑后模壓黏結(jié)成型。早期多用石棉纖維為增強(qiáng)材料，基體的酚醛樹脂首先通過改性來增加耐熱性、降低脆性及增強(qiáng)共混效果。一般采用腰果殼油及油脂改性酚醛樹脂，也用呋喃樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂等。此外也可在樹脂中加人橡膠來降低脆性。由于石棉材料可造成環(huán)境污染，因此無石棉增強(qiáng)摩阻材料得到很大的發(fā)展[13]。已經(jīng)開發(fā)

7、出天然纖維(如云母纖維)、玻璃纖維、鈦酸鉀纖維、碳纖維、芳綸等增強(qiáng)摩阻復(fù)合材料。例如用碳纖維增強(qiáng)腰果殼油改性酚醛樹脂，再輔以減磨劑和增磨劑，制成的摩阻復(fù)合材料在高溫下具有良好的抗衰減性和恢復(fù)性。4.新型摩阻復(fù)合材料近年來隨著對車輛高速化、輕型化以及在規(guī)定范圍內(nèi)剎車的要求，人們開始研究開發(fā)兩種新型的摩阻材料：CC復(fù)合摩阻材料和陶瓷基復(fù)合摩阻材料[1415]。CC復(fù)合材料是用碳纖維增強(qiáng)碳基體的一類材料，基體碳可以由多種碳源采用不同方法獲得，

8、典型的方法有樹脂法和化學(xué)氣相沉積(CVD)法。除具有難熔性和低密度外，它在高溫下仍能保持其機(jī)械特性，已成為一種常用的飛機(jī)剎車材料。目前許多民用飛機(jī)和軍用飛機(jī)都采用了CC制動(dòng)材料，如F16、F18、波音747、協(xié)和式飛機(jī)、“空中客車”等。作為一種新型材料，CC復(fù)合材料具有其它復(fù)合材料所沒有的優(yōu)點(diǎn)：重量輕，其密度僅為鋼的14；能載水平高，具有比粉末冶金材料、鋼材高得多的熱容量；熱強(qiáng)度高、無變形、粘結(jié)的現(xiàn)象，工作溫度可達(dá)2200℃；摩擦磨損性

9、能良好，使用壽命長，在剎車過程中其摩擦系數(shù)穩(wěn)定適中，剎車力矩剎車時(shí)間曲線平穩(wěn)，平均動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)為0.25~0.30。目前，國內(nèi)外對碳纖維增強(qiáng)摩擦材料隨載荷、速度及溫度特性變化關(guān)系，以及衰退恢復(fù)性能都有所研究。結(jié)果表明，碳纖維增強(qiáng)摩擦材料有良好的恢復(fù)性能，在高溫及高滑動(dòng)速度下，碳纖維增強(qiáng)材料比玻璃纖維增強(qiáng)材料有更好的摩擦系數(shù)和低的磨損率[16]。CC制動(dòng)材料的缺點(diǎn)是高溫下氧化、濕態(tài)剎車性能衰退、靜摩擦系數(shù)低、工作溫度高而會(huì)影響機(jī)輪其它零件