我國粉末冶金摩擦材料閘片亟需取代進口并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化

粉末冶金材料成分選擇一般的粉末冶金摩擦材料是由金屬基體，摩擦組元和潤滑組元等組成的多元復(fù)合材料。其中金屬基體的主要作用是以機械結(jié)合方式將陶瓷成分和潤滑劑保持在其中，形成有一定強度的整體?；w具有金屬性，其組織結(jié)構(gòu)、物理化學(xué)性能在很大程度上決定國內(nèi)公司研制的粉末冶金閘片了金屬陶瓷的摩擦磨損性能及熱穩(wěn)定性，力學(xué)性能及導(dǎo)熱性能。

基體成分在鐵基基體中一般添加一定量的合金元素Cu、W、Ni、P、Cr、Mo和Si等來提高基體的性能。添加的合金元素會同基體中的Fe形成合金珠光體，并形成碳化物相或金屬間化合物相，從而提高了基體的高溫強度和抗氧化能力，并可大大降低材料的磨損量。銅基粉末冶金剎車材料基體中加入合金元素有Zn、Ni、Al、Ti、Mo和Sn等。摩擦組元摩擦材料中常用的摩擦組元有SiO2、Al2O3、SiC、B4C等，加入摩擦組元的主要目的就是要提高基體材料的摩擦系數(shù)，增強基體的強度。一般認為，在Cu基摩擦材料中加入SiO2作摩擦劑較為合適。SiO2對提高摩擦系數(shù)，降低磨損有一定作用，但也有研究表明，SiO2由于被還原和溶解于鐵而引起碳化鐵含量減少從而降低摩擦性能。

SiC硬度很高，熔點高，高溫下不與基體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。研究表明，隨著SiC含量的增加，摩擦系數(shù)增加，適當?shù)暮靠梢越档湍p量，過量的SiC會破壞基體的強度，易發(fā)生剝落，從而加劇材料的磨損。Al2O3可穩(wěn)定摩擦系數(shù)，燒結(jié)時無晶形轉(zhuǎn)變，能提高材料的熱穩(wěn)定性。

潤滑組元為了提高材料的抗擦傷性和耐磨性，需要在材料成分中加入潤滑組元，通常加入的潤滑組分有：低熔點金屬（Pb、Sb、Bi），非金屬固體潤滑劑（石墨、MoS2），六方BN和BaSO4等等。石墨是粉末冶金材料中起固體潤滑作用的主要組元之一，對材料的耐磨性及剎車平穩(wěn)性起著很重要的作用。石墨在材料中以化合態(tài)和游離態(tài)兩種形式存在，部分和Fe形成碳化物或金屬間化合物，部分和其它合金元素形成化合物；片狀游離石墨具有層狀六方晶體結(jié)構(gòu)，層間原子間結(jié)合鍵能低，易滑移，而層內(nèi)原子間結(jié)合力強，滑移時平面層不會剝落，由于石墨能在金屬表面形成牢固的轉(zhuǎn)移膜，因此具有優(yōu)良的潤滑性。石墨與Cu、Fe、Sn間不互溶，它基本均勻分布于金屬基體之間。燒結(jié)過程中石墨對金屬原子間的擴散起阻礙作用，阻礙燒結(jié)頸的形成，增大材料的孔隙度?？紫冻３霈F(xiàn)在石墨與金屬的界面處，且呈狹長的扁孔，易引起應(yīng)力集中。

針對我國的鐵路現(xiàn)狀和發(fā)展高速列車的迫切性，以及我國的國情，現(xiàn)階段除了引進國外整車車輛之外，應(yīng)對以粉末冶金摩擦材料為主的閘片制動材料進行系統(tǒng)的研究，研制出可媲美或取代進口閘片的產(chǎn)品，并盡快實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。同時，可進行C/C復(fù)合材料和陶瓷摩擦材料的深入研究，為我國鐵路的進一步提速和向高速化發(fā)展，做好充足的技術(shù)準備。