论文部分内容阅读
树脂基摩擦材料以其优良的摩擦磨损性能,已被广泛应用到汽车制动与传动领域,但该摩擦材料的树脂基体在工作温度超过250℃时会产生严重的热分解,导致其摩擦磨损性能严重衰退,致使制动功效降低。因此,解决其热衰退问题一直是树脂基摩擦材料研究的热点问题。若在树脂基摩擦材料组成中添加高比热组分原料,利用其比热容高的特性,可望使摩擦材料在吸收相同摩擦热的同时具有较低的温度,从而避免或减轻树脂基体的热分解,以达到解决树脂基摩擦材料热衰退目的。本文正是基于这样的设想开展了如下研究:
选择比热容为1320J/(kg·℃)(DSC测试结果)的钾长石作为树脂基摩擦材料的组分原料,通过D-MS定速摩擦试验机研究了树脂基摩擦材料的摩擦磨损性能,借助扫描电子显微镜(SEM)观察了磨损表面及磨屑的显微形貌,分析了磨损机理。研究结果表明:钾长石能显著提高树脂基摩擦材料的耐热衰退性能,钾长石掺量分别为0、9%、18%、27%、36%、45%的6种树脂基摩擦材料试样中,掺量为27%试样的综合性能最佳,其在350℃下摩擦系数和磨损率分别为0.356和0.404×10-77cm3(N·m)-1,而参比样的摩擦系数在此温度下衰退到0.212,磨损率高达0.996×10-7cm3(N·m)-1。
选择比热容为1520J/(kg·℃)(DSC测试结果)的莫来石作为树脂基摩擦材料的组分原料,采用干法热压工艺制备了莫来石含量分别为0、7%、14%、21%、28%、35%的6种树脂基摩擦材料,通过D-MS定速摩擦试验机测定了不同莫来石含量树脂基摩擦材料的摩擦磨损性能,用X射线衍射仪(XRD)分析了磨损表面成分,并借助SEM观察了磨损表面显微形貌,分析了磨损机理。结果表明:莫来石可显著提高树脂基摩擦材料的耐热衰退性能,莫来石含量为21%的树脂基摩擦材料综合性能最好,当莫来石含量超过28%时,磨损率显著增大。
采用X-DM型调压变速试验机,研究了莫来石掺量为21%和钾长石掺量为27%两种树脂基摩擦材料试样在高温、高速、重载条件下的摩擦磨损性能。结果表明:掺莫来石试样在高温450℃时摩擦系数能维持在0.3以上,磨损率为0.656×10-7cm3(N·m)-1,而钾长石试样在此温度摩擦系数下降到0.25,磨损率达到0.786×10-7cm3(N·m)-1。在整个加速、加载摩擦过程,莫来石试样摩擦系数的稳定性优于钾长石试样,高温重载、高温高速下的摩擦系数均能维持在0-3以上,而钾长石试样在此条件下的摩擦系数低于0.27。
采用有限元方法对高比热树脂基摩擦材料摩擦制动过程表面温度分布进行了模拟,并与市售同类型的制动衬片进行对比。结果表明:市售制动衬片的摩擦表面温度高于掺莫来石制动衬片的表面温度,这进一步证实了高比热摩擦材料在摩擦过程可以降低摩擦表面温度,能有效减轻高温对树脂基体的热分解,提高树脂基摩擦材料的耐热衰退性能。