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混杂纤维增强少金属型低树脂基摩擦材料研究

罗明宝  
【摘要】:随着汽车行业的不断发展,汽车保有量逐渐增加,行车安全及舒适性越来越受到更多的关注。摩擦材料性能直接影响着车辆的制动性能,具有制动平稳、噪音小、不伤盘及环保等良好性能的摩擦材料越来越受到行业的青睐。为了满足高速发展的汽车行业的需求,高性能的新型摩擦材料的研制将会是国内外的重点研究课题。本文利用正交试验法对摩擦材料进行配方设计,采用热压成形技术制备出混杂纤维增强少金属型低树脂基摩擦材料样品。借助剪切强度试验机、洛氏硬度计、定速试验机测得样品的机械物理性能和摩擦磨损性能;利用极差分析法,探讨各影响因素对摩擦材料性能的影响;结合模糊综合评价法筛选出最优配方;借助扫描电子显微镜观察磨损表面形貌,并对磨屑进行能谱分析,研究摩擦材料的磨损机制。结果表明:酚醛树脂对低树脂基摩擦材料的硬度影响最大,并且随着其含量的变化,摩擦材料磨损机制也随之改变;铜纤维在摩擦过程中在摩擦表面形成一层“转移膜”,将摩擦产生的高热量导出,有效减缓热衰退;鳞片石墨良好的润滑性保证了摩擦面的高贴合度,但用量过多会降低摩擦材料的摩擦系数;焦炭的疏松多孔结构能有效地吸收有机物分解释放的气体物质,控制制动噪音,但过量的焦炭会加剧摩擦材料的磨损。综合考虑,F8配方(酚醛树脂9wt.%、丁腈橡胶粉3wt.%、芳纶浆粕4wt.%、复合矿物纤维14wt.%、铜纤维15wt.%、焦炭8wt.%和鳞片石墨12wt.%)为本次配方设计得到的最优配方,其试样气孔率高,能有效控制制动噪音;硬度适中,制动过程中摩擦材料与制动盘贴合度好;摩擦面没有明显的碳化层,摩擦系数稳定;磨损机制为磨粒磨损,总体磨损率低。利用正交试验对成形压力、热压温度、保压时间及热处理时间等工艺参数对最优配方进行优化设计,分析各工艺参数对摩擦材料性能的影响,筛选出最优配方的最佳工艺参数组合。结果表明:成形压力对低树脂基摩擦材料的硬度影响最大;热压温度对低树脂基摩擦材料的摩擦系数影响最大;热处理时间对低树脂基摩擦材料的磨损率影响最大。针对选出的最优配方,对应的最佳工艺参数组合为:成形压力20MPa、热压温度170℃、保压时间5min、热处理时间8h。


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