中國粉體網(wǎng)訊 隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，我國汽車工業(yè)更加繁榮，汽車制造逐漸向輕量化、高質(zhì)量、高安全以及高壽命方向發(fā)展，對于當(dāng)前的汽車制動(dòng)裝置的性能也提出更高的要求，要求其裝置材料具有良好的摩擦系數(shù)、耐磨性、密度以及抗拉性，進(jìn)而保證汽車的安全性與穩(wěn)定性。新型陶瓷基摩擦材料作為一種新的材料，可以有效地提升汽車制動(dòng)的安全性與穩(wěn)定性，逐漸被應(yīng)用到汽車的剎車片上。
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1 陶瓷基摩擦材料分類及特點(diǎn)
陶瓷基摩擦材料是指加入了一定比例的陶瓷組分或具有陶瓷性能的氧化物且整體表現(xiàn)出部分陶瓷性能的摩擦材料。它一般由陶瓷纖維、不含鐵的填料物質(zhì)、粘接劑和少量的金屬組成，是一種新品種摩擦材料。目前，國內(nèi)外關(guān)于陶瓷摩擦學(xué)的研究主要集中在SiC，Si3N4，Al2O3，BN及ZrO2等少數(shù)幾種陶瓷材料上。其中，以C/C－SiC復(fù)合材料和Al2O3陶瓷摩擦材料應(yīng)用最為廣泛，C/BN復(fù)合材料在摩擦材料方面比較有發(fā)展?jié)摿�，以下簡單介紹這三種材料。
1.1C/C－SiC復(fù)合材料
C/C－SiC復(fù)合材料，即碳纖維增強(qiáng)碳、碳化硅雙基體復(fù)合材料。作為制動(dòng)摩擦材料，C/C－SiC具有許多優(yōu)勢，它綜合了碳纖維增強(qiáng)體優(yōu)越的力學(xué)性能和陶瓷基體良好的化學(xué)和熱穩(wěn)定性能，不僅具備了C/C復(fù)合材料的高熱導(dǎo)率、低熱膨脹系數(shù)、優(yōu)異的高溫機(jī)械性能等優(yōu)良特性，還具備致密化程度高、使用壽命長、對環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等C/C復(fù)合材料所不具有的性能。C/C－SiC復(fù)合材料作為新一代高性能制動(dòng)摩擦材料，在高速列車、航空航天和重型汽車等高負(fù)載制動(dòng)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
然而，C/C－SiC復(fù)合材料也存在一些不足。如當(dāng)采用反應(yīng)熔體浸滲法制備C/C－SiC復(fù)合材料時(shí)，材料中大量的殘余Ｓi可能發(fā)生熔融而導(dǎo)致粘著效應(yīng)，致使摩擦材料的摩擦性能不穩(wěn)定；材料的硬度大，低速條件下摩擦材料的摩擦系數(shù)高；高能載剎車過程易產(chǎn)生高頻震動(dòng)，制動(dòng)平穩(wěn)性差；摩擦材料組織結(jié)構(gòu)不均勻，分布不均勻的物相嚴(yán)重影響C/C－SiC復(fù)合材料摩擦性能的穩(wěn)定性。
總之，C/C－SiC復(fù)合材料雖然是一種具有潛力的制動(dòng)摩擦材料，但是其工業(yè)化制備和性能的研究還不成熟，仍然處于實(shí)驗(yàn)室階段，如何降低C/C－SiC復(fù)合材料制造成本，推動(dòng)其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用是亟待解決的主要問題。
1.2Al2O3陶瓷摩擦材料
Al2O3陶瓷摩擦材料具有抗高溫、耐磨損及化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。氧化鋁原料來源廣，價(jià)格低廉，氧化鋁陶瓷摩擦材料的使用壽命是以聚合物為基體摩擦材料的3-5倍，價(jià)格卻為它的75％。用氧化鋁陶瓷取代纖維／樹脂基材料可使摩擦材料的高速反應(yīng)能力得到改善。此外，氧化鋁陶瓷的耐高溫、抗腐蝕、耐磨損等特性滿足了現(xiàn)代汽車工業(yè)對制動(dòng)摩擦材料高性能化的使用要求，開發(fā)以氧化鋁為基體的陶瓷基摩擦材料引起了國內(nèi)外研究者們廣泛的興趣。
但是以氧化鋁陶瓷摩擦材料的脆性問題是制約其應(yīng)用的主要問題，為此國內(nèi)外相繼有人對氧化鋁陶瓷的增韌進(jìn)行了研究。在氧化鋁陶瓷材料中加入纖維(氧化鋁纖維、碳化硅纖維、氮化硅纖維、碳纖維以及一些復(fù)相纖維)起到增韌的作用。氧化鋁陶瓷由于其價(jià)格低廉、硬度高及操作工藝簡單而被選為常用的制動(dòng)材料之一。
1.3C/BN復(fù)合材料
BN是一種重要的非氧化物陶瓷材料，其理論密度只有2.27g/cm3，在所有陶瓷中最低。素有“白石墨”之稱的六方氮化硼是BN的重要晶型之一，具有很多與碳相似的性質(zhì)，如密度、熱導(dǎo)率、比熱、化學(xué)潛熱、惰性氣氛下的化學(xué)穩(wěn)定性、晶體結(jié)構(gòu)等。C/BN復(fù)合材料的摩擦系數(shù)穩(wěn)定，幾乎不隨溫度和摩擦?xí)r間的變化而變化。由于BN在空氣中850℃左右才開始氧化，在致密的C/BN復(fù)合材料中，BN對增強(qiáng)體碳纖維具有很好的隔氧保護(hù)作用。此外，BN的存在有利于在摩擦表面形成穩(wěn)定的薄層磨損膜而使C/BN材料具有更好的耐磨性。
C/BN這一材料體系所表現(xiàn)出的優(yōu)異性能一直被摩擦領(lǐng)域高度重視。但由于起步較晚，以及原材料不易獲得，因此還未見實(shí)際應(yīng)用的報(bào)道。但作為一種高性能剎車材料，對其性能作系統(tǒng)的研究和優(yōu)化，探索其實(shí)際應(yīng)用，將是未來發(fā)展的重要方向。
2 陶瓷基剎車片生產(chǎn)工藝流程
原料→稱重配料→混合→預(yù)成形（模具）→燒結(jié)→磨削→開槽（鉆孔）→噴涂→修飾→檢驗(yàn)→噴碼→包裝
3 陶瓷基剎車片組分及作用
陶瓷基剎車片主要是由增強(qiáng)纖維、礦物填料、粘結(jié)劑等經(jīng)過生產(chǎn)加工而制成的產(chǎn)品。
纖維在陶瓷基剎車片中作為增強(qiáng)骨架材料，對剎車片的強(qiáng)度、摩擦性能和耐磨損性起著重要作用，陶瓷基剎車片常用的增強(qiáng)纖維有硅酸鋁纖維、氧化鋁纖維、碳纖維、氧化鋯纖維。
陶瓷基剎車片中礦物填料可改善剎車片的物理力學(xué)性能，還可調(diào)節(jié)摩擦性能和產(chǎn)品成本。陶瓷基剎車片所用礦物填料主要有：重晶石、膨脹蛭石、海泡石、剛玉、鋯石、石墨、滑石、硅灰石、沸石、硅藻土、水鎂石、類水滑石等。
粘結(jié)劑對增強(qiáng)纖維、填料等各組分有良好的浸潤性能，將這些材料粘合在一起，與其形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵，是剎車片的基體。陶瓷基剎車片所用的粘結(jié)劑為酚醛類樹脂（改性樹脂）和合成橡膠粉。
陶瓷基剎車片因具有很多的優(yōu)良性質(zhì)而受到了人們的歡迎，特別是其具有良好的耐腐蝕性以及耐用性，是清潔環(huán)保型各項(xiàng)性能穩(wěn)定的產(chǎn)品，而且在使用的過程中不會產(chǎn)生大量的噪音，所以能夠保證人們的行車舒適性。目前，陶瓷基的摩擦材料已經(jīng)運(yùn)用到了很多的領(lǐng)域當(dāng)中，并且其將會迎來更大的發(fā)展前景。
參考文章：
【1】林明松，謝軍.汽車剎車片用新型陶瓷基摩擦材料性能研究.山東工業(yè)技術(shù).2019.
【2】黎小輝等.汽車制動(dòng)材料研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢.材料研究與應(yīng)用.2020.
【3】黃飛虎.高性能剎車材料的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢.2012.
【4】李云鵬.從制動(dòng)副的摩擦磨損特性看陶瓷基剎車片的性能優(yōu)勢.非金屬礦.2011.
【5】徐子勤等.陶瓷基剎車片的研制及應(yīng)用.2020.04.
【6】韓樂.解析汽車剎車片中的陶瓷基摩擦材料.材料科技與應(yīng)用.2019.
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/星耀）
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