新型低树脂基摩擦材料的研制及其优化设计

摘要

随着社会的进步和道路条件的改善，汽车的运行速度越来越快，人们对车辆的安全性、舒适性提出了更高的要求，对摩擦材料的要求不再仅仅是安全可靠，而是提出了低噪声、耐磨性好、刹车平稳、不伤盘及环保等更高的要求。截至2014年年底，我国机动车保有量达2.64亿辆，其中汽车1.54亿辆。刹车片作为汽车耗材，具有非常广阔的市场。针对高树脂含量的摩擦材料硬度高、易在磨损表面形成碳化膜、易产生噪声等问题，本文首次提出采用低树脂并配以少量丁腈胶粉来制备摩擦材料。针对半金属材料热导率高、容易伤盘的问题，本文提出采用混杂纤维，并采用少量金属纤维作为导热材料来研制摩擦材料。对研制的摩擦材料进行分析检测，寻找最优的配方组合以及工艺参数组合。
　　本文采用正交试验法进行配方设计，采用定速试验机、洛氏硬度计和压缩试验机测定摩擦材料的摩擦磨损性能和机械性能，研究配方中各组分对摩擦磨损性能和机械性能的影响。结合模糊综合评价法选出最优配方，利用扫描电镜观察优选出的配方试样磨损后的表面形貌，以研究其磨损机理。研究表明:树脂对摩擦材料的硬度影响最大，鳞片石墨对摩擦系数影响最大，焦炭对磨损率影响最大。粘结剂含量较高的8号试样摩擦磨损过程中在摩擦表面生成硬度高且致密的碳化膜，与摩擦盘贴合性降低，出现振动现象。16号试样磨损表面结构疏松多孔，摩擦表面没有出现光亮的碳化膜，摩擦磨损过程中平稳无振动。因此低树脂是有利于减小摩擦材料在制动过程中的制动噪声。对优选出的配方再进行工艺参数的优化。采用正交试验表进行工艺参数设计，利用定速试验机、压缩试验机、扫描电镜等对试样进行检测，分析各工艺参数对摩擦材料性能的影响，筛选出最优工艺组合，并进行装车路试。研究表明:成形压力对摩擦材料硬度的影响最大，成形温度对摩擦系数和磨损率的影响最大。适当提高成形温度，不仅仅使成形时间和热处理时间得到了缩短，有利于生产率的提高，缩短了时间成本，而且性能也有一定的提高。装车路试过程中，紧急制动良好，没有出现明显的制动噪声和伤盘现象，磨损后刹车片表面气孔率高，无光亮碳化膜。因此低树脂和少金属的设计对减少制动噪声、热衰退、伤盘和导热率过高等现象是可行的。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．1．1 摩擦材料

1．1．2 摩擦材料性能要求

1．2 摩擦材料发展概述

1．2．1 石棉摩擦材料

1．2．2 半金属摩擦材料

1．2．3 有机基摩擦材料

1．2．4 粉末冶金摩擦材料

1．2．5 陶瓷摩擦材料

1．3 汽车摩擦材料的组成

1．3．1 粘结剂

1．3．2 纤维增强材料

1．3．3 填料

1．4 汽车摩擦材料的摩擦与磨损

1．4．1 摩擦理论发展概述

1．4．2 摩擦材料磨损类型

1．5 本文研究意义、内容及创新点

1．5．1 研究意义

1．5．2 主要研究内容

1．5．3 主要创新点

第二章 树脂基摩擦材料的制备与表征

2．1 试验材料的选择与制备

2．1．1 试验材料的选择

2．1．2 试样的制备

2．2 主要试验设备

2．3 摩擦材料性能测试方法

2．3．1 洛氏硬度测定

2．3．2 压缩特性测定

2．3．3 摩擦磨损性能测定

2．3．4 微观形貌分析

2．4 本章小结

第三章 树脂基摩擦材料组分优化设计及磨损机理研究

3．1 试验配方设计

3．2 配方试验方法

3．3 试验结果与分析

3．3．1 摩擦材料组分对力学性能的影响

3．3．2 摩擦材料组分对摩擦磨损性能的影响

3．3．3 摩擦材料的模糊综合评价

3．3．4 磨损机制分析

3．4 本章小结

第四章 摩擦材料成形工艺参数对其性能的影响

4．1 试验工艺方案设计

4．2 工艺参数试验方法

4．3 试验结果与分析

4．3．1 摩擦材料工艺参数对力学性能的影响

4．3．2 摩擦材料工艺参数对摩擦磨损性能的影响

4．3．3 磨损形貌分析

4．3．4 刹车片装车路试

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论文和取得的学术成果