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粉末冶金摩擦材质在列车上的运用
添加时间:2016/11/18

  粉末冶金材料成分选择一般的粉末冶金摩擦材料是由金属基体,摩擦组元和润滑组元等组成的多元复合材料。其中金属基体的主要作用是以机械结合方式将陶瓷成分和润滑剂保持在其中,形成有一定强度的整体。基体具有金属性,其组织结构、物理化学性能在很大程度上决定国内公司研制的粉末冶金闸片了金属陶瓷的摩擦磨损性能及热稳定性,力学性能及导热性能。

  基体成分在铁基基体中一般添加一定量的合金元素Cu、W、Ni、P、Cr、Mo和Si等来提高基体的性能。添加的合金元素会同基体中的Fe形成合金珠光体,并形成碳化物相或金属间化合物相,从而提高了基体的高温强度和抗氧化能力,并可大大降低材料的磨损量。铜基粉末冶金刹车材料基体中加入合金元素有Zn、Ni、Al、Ti、Mo和Sn等。摩擦组元摩擦材料中常用的摩擦组元有SiO2、Al2O3、SiC、B4C等,加入摩擦组元的主要目的就是要提高基体材料的摩擦系数,增强基体的强度。一般认为,在Cu基摩擦材料中加入SiO2作摩擦剂较为合适。SiO2对提高摩擦系数,降低磨损有一定作用,但也有研究表明,SiO2由于被还原和溶解于铁而引起碳化铁含量减少从而降低摩擦性能。

  SiC硬度很高,熔点高,高温下不与基体发生化学反应。研究表明,随着SiC含量的增加,摩擦系数增加,适当的含量可以降低磨损量,过量的SiC会破坏基体的强度,易发生剥落,从而加剧材料的磨损Al2O3可稳定摩擦系数,烧结时无晶形转变,能提高材料的热稳定性。

  润滑组元为了提高材料的抗擦伤性和耐磨性,需要在材料成分中加入润滑组元,通常加入的润滑组分有:低熔点金属(Pb、Sb、Bi),非金属固体润滑剂(石墨、MoS2),六方BN和BaSO4等等。石墨是粉末冶金材料中起固体润滑作用的主要组元之一,对材料的耐磨性及刹车平稳性起着很重要的作用。石墨在材料中以化合态和游离态两种形式存在,部分和Fe形成碳化物或金属间化合物,部分和其它合金元素形成化合物;片状游离石墨具有层状六方晶体结构,层间原子间结合键能低,易滑移,而层内原子间结合力强,滑移时平面层不会剥落,由于石墨能在金属表面形成牢固的转移膜,因此具有优良的润滑性。石墨与Cu、Fe、Sn间不互溶,它基本均匀分布于金属基体之间。烧结过程中石墨对金属原子间的扩散起阻碍作用,阻碍烧结颈的形成,增大材料的孔隙度。孔隙常出现在石墨与金属的界面处,且呈狭长的扁孔,易引起应力集中。

  针对我国的铁路现状和发展高速列车的迫切性,以及我国的国情,现阶段除了引进国外整车车辆之外,应对以粉末冶金摩擦材料为主的闸片制动材料进行系统的研究,研制出可媲美或取代进口闸片的产品,并尽快实现产业化。同时,可进行C/C复合材料和陶瓷摩擦材料的深入研究,为我国铁路的进一步提速和向高速化发展,做好充足的技术准备。