汽车半金属摩擦材料的摩擦磨损性能及机理研究

【摘要】： 随着现代汽车工业的发展和社会环保意识的提高，国外汽车摩擦材料在材质、制造工艺等方面都取得了重大的进展，出现了许多新型的无石棉摩擦材料。随着我国进入WTO，基础落后的摩擦材料行业面临严峻的挑战，必须加紧研究开发和加强无石棉摩擦材料的推广应用工作。半金属摩擦材料因其良好的综合性能，成为我国主要推广应用的无石棉摩擦材料之一。由于以往国内对汽车摩擦材料的研究重点放在配方的优化及工艺设计等方面，而对摩擦磨损机理尚缺乏深入的研究，因而在配方设计方面常带有一定的盲目性。目前，人们常常借用金属材料摩擦磨损的一些理论来解释汽车摩擦材料中出现的一些现象。 本研究对加入不同纤维和不同润滑剂的半金属摩擦材料在不同温度下的摩擦磨损性能进行研究，并从磨屑的角度借助SEM及EDX等手段对摩擦材料的摩擦磨损机理进行了探讨，以期对配方设计提供一些有意义的参考依据。实验结果表明：加入铜纤维能很好地改善摩擦材料的性能，摩擦系数稳定，磨损率低，紫铜纤维的作用效果比黄铜的好；加入MoS_2的摩擦材料摩擦系数比石墨的高，但磨损也大一些；从磨屑形貌分析，认为低温时摩擦材料磨损机制主要由切削和粘着作用控制，磨屑较细小并有少数大块颗粒；中温时氧化膜的形成使摩擦稳定；高温时有机物的热分解、表面膜的破裂脱落及一定的表面疲劳磨损为主要的磨损形式，磨屑多为较大的块状或片状；纤维的磨损对材料磨损起主导作用，铜纤维在摩擦界面形成的表面膜具有集铁作用，使磨屑中富铁，紫铜的效果比黄铜更明显，填料脱落也较小，源于紫铜的良好塑性；填料中FeCr_2O_4和Sb_2S_3较不容易磨损与脱落；石墨系摩擦材料的填料比MoS_2的容易脱落。