非金属填料对酚醛树脂基摩擦材料的综合性能研究

【摘要】：刹车片作为汽车的关键性部件,其性能优劣决定了汽车制动效果,影响着汽车行驶安全和整车质量。国内外对汽车刹车片的研究目的不仅仅是简单的制动可靠,还要求刹车片具有稳定的摩擦系数、高耐磨性能以及优异的机械物理性能。为满足汽车发展需要,研发高性能制动摩擦材料成为当前重点研究课题。本文利用正交设计法设计试验配方,利用热压成型技术制备不同含量非金属填料增强酚醛树脂基摩擦材料试样,探究非金属填料锆英石、硫酸钙晶须、硅灰石、二氧化硅对摩擦材料的性能影响,探究摩擦磨损机理,为开发高性能、高质量制动摩擦材料提供实验基础和理论依据。测试摩擦材料洛氏硬度值、剪切强度值和摩擦磨损性能,利用极差分析法分析各变量因数对试样洛氏硬度、剪切强度、摩擦因素和磨损率的影响程度,使用模糊综合评价法选择最佳试验配方。观察摩擦材料磨损前、磨损后摩擦表面微观形貌。其结果表明:摩擦材料洛氏硬度值介于50~80HRB之间,非金属填料锆英石和硅灰石对摩擦材料洛氏硬度值影响较大,锆英石含量增加,试样洛氏硬度先增加后降低,硫酸钙晶须对摩擦材料洛氏硬度影响较小。摩擦材料剪切强度值介于12.5~16MPa之间,硫酸钙晶须对摩擦材料剪切强度影响较大;锆英石对摩擦材料摩擦系数影响较大,材料摩擦系数随锆英石含量增加而先增加后降低。非金属填料锆英石和硅灰石对摩擦材料磨损率影响较大,材料磨损较快。摩擦材料工作温度升高后,材料中有机物发生分解,粘结剂的粘结性降低,材料磨耗增大,磨损率增加,且温度越高,磨损率越大。非金属填料含量改变,试样摩擦表面形貌不同,受多方因素影响,材料变形和破坏过程复杂,试样摩擦磨损类型不断变化。综合考虑摩擦材料试样的机械强度分析、摩擦磨损分析,试样T10配方用量的摩擦材料制品综合性能最佳,非金属填料锆英石占比5%,硫酸钙晶须占比4%,硅灰石占比8%,二氧化硅占比3.5%。