摩擦材料的應用

摩擦材料廣泛用于各種交通運輸工具(如汽車、火車、飛機、艦船等)和各種機器設備的制動器、離合器及摩擦傳動裝量中的制動材料。在制動裝量中，利用摩擦材料的摩擦性能，將轉動的動能轉化為熱能及其他形式的能量，，從而使傳動裝量制動。
　　現代汽車摩擦材料是一類以摩擦為主要功能，兼有.結構性能要求的復合材料。在工作時主要承受反復變化的機械應力場與熱應力場，而力與熱的發生源是無限形成新工作面的摩擦界面。汽車用摩擦材料主要是制動摩擦片和離合器片。它們既是保安件，又是易損件。這兩種產品在汽車中用量不很大，但在汽車廂材中占有特殊重要的地位，且非石棉低噪聲摩擦材料的研究開發是一門涉及多學科的高新技術。在20世紀70年代中期以前；汽車制動系統多為四輪轂式，櫛動摩擦片幾乎都用石棉基摩擦材料，只有那些超重型車輛采用金層基摩擦材料。由于石棉基摩擦材料的熱衰退性大、并且又是強致癌物質，20世紀70年代中期至80年代中期，汽車制動器結構開始向“前盤后轂”與非石棉摩擦材料過渡。自20世紀80年代中拼以后；是盤式制動器與新型無石棉摩擦材料大力發展和工業化生產二應用時期。
　　基于現代社會對環保與安全的要求越來越高，世界汽車工業發達國家迅速開展了非石棉摩擦材料的研究開發，相繼推出了非石棉的半金屬型摩擦材料、燒結金屬型摩擦材料、代用纖維增強或聚合物粘接摩擦材料、復合纖維摩擦材料、陶瓷纖維摩擦材料等，它們的共同特點是：
　　1)均沒有石棉成分，崦是采用代用纖維或聚合物作為增強材料；
　　2)增加了金屬成分，以提高其使用濕度及壽命；
　　3)加入了多種添加荊或填料，以改善摩擦平穩性和抗粘著性、降低制動噪聲和震顫現象。
　　隨著汽車的功率、速度及載荷日趨提高，運行工況日益苛刻。力保證制動系統及摩擦傳動系統的可靠性，對非石棉摩擦材料的綜合性能提出了更高的要求：①具有足夠高而穩定的摩擦系數，其靜摩擦系數和動摩擦系數之差要小，且摩擦系數基本上不隨外界條件而變化；②具有良好的導熱性、較大的熱容量和一定的高溫力學強度；③具有良好的耐磨性和抗粘著性，且不易擦傷對偶件表面，噪聲；振動要??；④原材料來源充足，制造工藝比較簡單、造價較低。
　　非石棉摩擦材料的種類較多，若根據它們的基體材質來分，月前主要有金屬基摩擦材料、非金屬基非石棉摩擦材料和半金屬基摩擦材料三大類。
　　金屬基摩擦材料又可分力熔鑄金屬和傳統粉末冶金摩擦材料。熔鑄金屬使用金屬偶件，諸如鋼-鋼、鑄鐵-鋼、青銅-銅等。因其摩擦系數隨著溫度及滑動速度的升高而明顯下降，在高溫時又易出現粘結，在濕式工況下摩擦系數過低，故逐漸已為其他摩擦材料所代替。傳統粉末冶金摩擦材料主要有銅基和鐵基兩類。它以金屬粉末(銅粉、鐵粉)為基體，添加減摩劑及增摩劑，經均勻混合、壓制成型及燒結而成。由于它的使用壽命長和工作可靠性高，多在一些重型貨車和坡多路陡的山區行駛車輛上使用。
　　非金屬基非石棉摩擦材料采用改性的高溫樹脂及橡膠作粘結劑，將纖維質增強材料與增摩劑(如金屬氧化物、石英粉、橡膠粉等)和減摩劑(如：Pb、Sn、Cu、MoS2、BaS04等)，經配料及混合后，通過壓制成型或熱壓及固化而成。它采用其他纖維代替石棉，其增強纖維有天然的、合成的(現應用較多的是玻璃纖維)和經表面處理的有機纖維等。粘結劑的質量對它的性能影響很大。它已從過去的天然橡膠、合成橡膠、亞麻油及改性酚醛樹脂發展到三聚氯胺、腰果殼油、丁苯改性酚醛樹脂等。
　　半金屬基摩擦材料是在有機摩擦材料與常規粉末冶金摩擦材料的基礎上發展起來的一種新型的非石棉摩擦材料。它采用金屬纖維代替石棉纖維。其主要優點是耐磨性和耐熱衰退性良好，在400℃以下時摩擦系數非、常穩定，且制動噪聲低；但它的生產成本稍高，材料密度稍大。半金屬摩擦材料的主要組分2鐵、銅及其合金的纖維和粉末占40%-70%，粘結劑(酚醛系列樹脂)占5%-15%，石墨粉等減摩劑占10%-20%，其余為橡膠粉、腰果殼油等增摩荊。目前采用的復合纖維有鋼纖維與銅纖維、鋼纖維與碳纖維、鋼纖維與玻璃纖維、銅纖維與碳纖維等。適當提高鐵粉含碳量0.5%-10%，可克服石墨含量過高所造成的低溫摩擦系數下降和高溫摩擦加劇的缺點。