摩擦材料的应用

摩擦材料广泛用于各种交通运输工具(如汽车、火车、飞机、舰船等)和各种机器设备的制动器、离合器及摩擦传动装量中的制动材料。在制动装量中，利用摩擦材料的摩擦性能，将转动的动能转化为热能及其他形式的能量，，从而使传动装量制动。

　　现代汽车摩擦材料是一类以摩擦为主要功能，兼有.结构性能要求的复合材料。在工作时主要承受反复变化的机械应力场与热应力场，而力与热的发生源是无限形成新工作面的摩擦界面。汽车用摩擦材料主要是制动摩擦片和离合器片。它们既是保安件，又是易损件。这两种产品在汽车中用量不很大，但在汽车厢材中占有特殊重要的地位，且非石棉低噪声摩擦材料的研究开发是一门涉及多学科的高新技术。在20世纪70年代中期以前；汽车制动系统多为四轮毂式，栉动摩擦片几乎都用石棉基摩擦材料，只有那些超重型车辆采用金层基摩擦材料。由于石棉基摩擦材料的热衰退性大、并且又是强致癌物质，20世纪70年代中期至80年代中期，汽车制动器结构开始向“前盘后毂”与非石棉摩擦材料过渡。自20世纪80年代中拼以后；是盘式制动器与新型无石棉摩擦材料大力发展和工业化生产二应用时期。

　　基于现代社会对环保与安全的要求越来越高，世界汽车工业发达国家迅速开展了非石棉摩擦材料的研究开发，相继推出了非石棉的半金属型摩擦材料、烧结金属型摩擦材料、代用纤维增强或聚合物粘接摩擦材料、复合纤维摩擦材料、陶瓷纤维摩擦材料等，它们的共同特点是：

　　1)均没有石棉成分，崦是采用代用纤维或聚合物作为增强材料；  

　　2)增加了金属成分，以提高其使用湿度及寿命；

　　3)加入了多种添加荆或填料，以改善摩擦平稳性和抗粘着性、降低制动噪声和震颤现象。  

　　随着汽车的功率、速度及载荷日趋提高，运行工况日益苛刻。力保证制动系统及摩擦传动系统的可靠性，对非石棉摩擦材料的综合性能提出了更高的要求：①具有足够高而稳定的摩擦系数，其静摩擦系数和动摩擦系数之差要小，且摩擦系数基本上不随外界条件而变化；②具有良好的导热性、较大的热容量和一定的高温力学强度；③具有良好的耐磨性和抗粘着性，且不易擦伤对偶件表面，噪声；振动要小；④原材料来源充足，制造工艺比较简单、造价较低。

　　非石棉摩擦材料的种类较多，若根据它们的基体材质来分，月前主要有金属基摩擦材料、非金属基非石棉摩擦材料和半金属基摩擦材料三大类。

　　金属基摩擦材料又可分力熔铸金属和传统粉末冶金摩擦材料。熔铸金属使用金属偶件，诸如钢-钢、铸铁-钢、青铜-铜等。因其摩擦系数随着温度及滑动速度的升高而明显下降，在高温时又易出现粘结，在湿式工况下摩擦系数过低，故逐渐已为其他摩擦材料所代替。传统粉末冶金摩擦材料主要有铜基和铁基两类。它以金属粉末(铜粉、铁粉)为基体，添加减摩剂及增摩剂，经均匀混合、压制成型及烧结而成。由于它的使用寿命长和工作可靠性高，多在一些重型货车和坡多路陡的山区行驶车辆上使用。   

　　非金属基非石棉摩擦材料采用改性的高温树脂及橡胶作粘结剂，将纤维质增强材料与增摩剂(如金属氧化物、石英粉、橡胶粉等)和减摩剂(如：Pb、Sn、Cu、MoS2、BaS04等)，经配料及混合后，通过压制成型或热压及固化而成。它采用其他纤维代替石棉，其增强纤维有天然的、合成的(现应用较多的是玻璃纤维)和经表面处理的有机纤维等。粘结剂的质量对它的性能影响很大。它已从过去的天然橡胶、合成橡胶、亚麻油及改性酚醛树脂发展到三聚氯胺、腰果壳油、丁苯改性酚醛树脂等。   

　　半金属基摩擦材料是在有机摩擦材料与常规粉末冶金摩擦材料的基础上发展起来的一种新型的非石棉摩擦材料。它采用金属纤维代替石棉纤维。其主要优点是耐磨性和耐热衰退性良好，在400℃以下时摩擦系数非、常稳定，且制动噪声低；但它的生产成本稍高，材料密度稍大。半金属摩擦材料的主要组分2铁、铜及其合金的纤维和粉末占40%-70%，粘结剂(酚醛系列树脂)占5%-15%，石墨粉等减摩剂占10%-20%，其余为橡胶粉、腰果壳油等增摩荆。目前采用的复合纤维有钢纤维与铜纤维、钢纤维与碳纤维、钢纤维与玻璃纤维、铜纤维与碳纤维等。适当提高铁粉含碳量0.5%-10%，可克服石墨含量过高所造成的低温摩擦系数下降和高温摩擦加剧的缺点。