增摩填料对低树脂基摩擦材料综合性能影响的研究

摘要

汽车制造业的迅速发展，对汽车制动摩擦材料要求越来越高，更加安全、环保的制动摩擦材料逐渐成为研究的热点。而低树脂基摩擦材料因其优良的制动效果、低的磨损率及制动噪音等优点，逐渐成为摩擦材料中的主流，吸引了研究人员的广泛关注，进行了大量关于增强纤维混杂、粘结剂改性的试验研究。而填料作为低树脂基摩擦材料的重要组成成分之一，各种功能性填料的加入，对于摩擦材料物理、机械及摩擦磨损、制造成本等性能都具有较大的影响，但其研究相对较少。
　　本文主要研究锆英石、钾长石、铬铁矿、泡沫铁粉四种增摩填料因素及水平的改变，对于低树脂基摩擦材料综合性能的影响。前期经过大量文献阅读及试验对比，确定配方中四种增摩填料的含量占比后，利用正交试验法细化摩擦材料配方，使用热压成型技术压制摩擦材料试样。借助剪切强度试验机、洛氏硬度计测定各样品的物理机械性能，定速试验机测定摩擦磨损性能。对测试结果利用极差及方差分析法，研究各因素各水平改变对摩擦材料性能的影响，并选出性能最优的配方组合。并借助扫描电子显微镜观察磨损表面及磨屑微观形貌，能谱分析磨屑中主要的元素成分，研究摩擦材料的磨损机制。
　　结果表明:锆英石、钾长石水平改变对低树脂基摩擦材料的硬度影响最大，并且随着二者含量的变化，摩擦材料硬度也随之改变;增摩填料对于剪切强度无显著影响;泡沫铁粉和铬铁矿在摩擦过程中在摩擦表面形成一层“转移膜”，组成钢铁基组元，易于将摩擦产生的高热量导出，有效减缓热衰退，使摩擦因数相对稳定;高硬质增摩填料锆英石、钾长石严重影响摩擦材料的摩擦因数和磨损率，二者含量增加，摩擦因数也增加，磨损加剧;摩擦材料制动过程中的磨损类型复杂，其成分中高硬质颗粒含量越高，磨损越为严重，其中，热磨损存在时，磨损最为严重。综合考虑，配方中锆英石含量占2.6％、钾长石1.5％、铬铁矿3.2％、泡沫铁粉2.2％为本次配方设计得到的最优配方组合，低树脂基摩擦材料综合性能最佳;适宜的洛氏硬度(40HRM～50HRM)，制动过程中摩擦材料与制动盘贴合度好，不易产生制动噪音;增加粘结剂耐热性，加入泡沫铁粉，能很好的减少摩擦面碳化层的出现，从而缓解热衰退，稳定摩擦因数;磨损机制中出现热磨损时，总体磨损率最高。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 增强纤维性能要求及分类

1．3 粘结剂性能要求及分类

1．4．1 填料的作用

1．4．2 填料的分类

1．4．3 填料特性对摩擦材料性能的影响

1．4．4 填料的研究现状

1．5 摩擦材料发展概述

1．5．1 石棉摩擦材料

1．5．2 无石棉摩擦材料

1．6 摩擦材料的性能要求

1．6．1 适宜且稳定的摩擦因数

1．6．2 良好的耐磨性

1．6．3 一定的机械强度和物理性能

1．6．4 制动噪声低

1．6．5 摩擦对偶磨损小

1．7．1 选题意义

1．7．2 研究内容

1．7．3 创新点

第二章 摩擦材料试样制备

2．1 试验原材料的选择

2．2 试验设备

2．3 试样制备

2．4 本章小结

第三章 摩擦材料性能测试方法

3．1 摩擦材料物理性能测试

3．2 摩擦磨损性能测试

3．2．1 试验条件

3．2．2 试验步骤

3．3 微观形貌分析

3．4 本章小结

第四章 低树脂摩擦材料配方优化设计

4．1 配方设计

4．2 配方试验方法

4．3 数据处理方法

4．3．1 直观分析-极差法

4．3．2 方差分析法

4．4 配方测试结果分析

4．4．1 增摩填料对物理及机械性能的影响

4．4．2 摩擦材料组分对摩擦磨损性能的影响

4．4．3 试样恢复性分析

4．5 本章小结

第五章 摩擦磨损机理及磨损表面形貌分析

5．1．1 摩擦理论基础的研究

5．1．2 低树脂基摩擦材料的摩擦机理分析

5．2．1 摩擦材料的磨损类型

5．2．2 摩擦材料磨损机理的研究

5．3 影响摩擦材料摩擦磨损的因素

5．4 磨损微观形貌分析

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果