- 文献综述
- 前言
在大多数情况下，摩擦材料都是同各种金属对偶一起摩擦的。一般公认，在干摩擦条件下，同对偶摩擦系数大于0.2的材料，称为摩擦材料。摩擦材料按其摩擦特性分为高摩擦系数材料（摩阻材料）和低摩擦系数材料（减摩材料或润滑材料）；按其工作功能可以分为传动摩擦材料（离合器片）与制动摩擦材料（刹车片）；按其材质成分可以分为石棉摩擦材料和无石棉摩擦材料两大类，石棉摩擦材料包括石棉纤维摩擦材料、石棉线质摩擦材料、石棉布质摩擦材料和石棉编织摩擦材料，无石棉材料包括半金属摩擦材料、NAO摩擦材料和碳纤维摩擦材料等。
由于石棉会对人体健康造成一定的影响，无石棉摩擦材料开始迅速发展并在一些行业取代了石棉摩擦材料。金属基摩擦材料也是无石棉摩擦材料的一种，金属基摩擦材料可以分为熔铸金属和传统粉末冶金摩擦材料。熔铸金属使用金属偶件，如钢-钢，青铜-铜等，因为其摩擦系数随着温度及滑动速度的升高而明显下降，在高温时又容易出现粘结，在湿式工况下摩擦系数过低，所以已经逐渐被其他摩擦材料代替。粉末冶金摩擦材料适用于较高温度下的制动与传动工况条件，其特点是使用寿命长但是制动噪音大，对偶磨损大。
针对金属基摩擦材料的研究主要集中在成分设计、制备工艺和性能调控等方面，成分的种类和用量都会对材料的最终性能造成影响，制备方法通常采用粉末冶金热压烧结的工艺，也有采用放电等离子烧结方法和粉末轧制法制造摩擦片的。金属基摩擦材料一般包括基体组元，摩擦组元和润滑组元三个部分。基体以铁基、铁-铜基和铜基摩擦材料的研究较多，日本的三部隆宏等专家经研究得出：铜基粉末冶金摩擦材料比铁基的具有更好的综合性能，且具有优异的制动效果。[5]基体的主要作用是以机械结合的方式将摩擦颗粒和润滑剂保持与其中，形成具有一定力学性能的整体。润滑组元又称作减摩剂，主要起固体润滑作用，有利于降低对偶材料的磨损。调解相互作用力学作用大小的组元，通常称为摩擦剂，摩擦组元能够对转移到对偶面上的堆积物和氧化物进行切削，保持对偶面的清洁，提高摩擦系数。
2、研究现状
2.1制备方法
金属基摩擦材料的制备方法主要为机械合金化放电等离子烧结方法和机械合金化热压烧结方法。机械合金化是指金属或合金粉末在高能球磨机中通过粉末颗粒与磨球之间长时间激烈地冲击、碰撞，使粉末颗粒反复产生冷焊、断裂，导致粉末颗粒中原子扩散，从而获得合金化粉末的一种粉末制备技术。[1]
热压烧结是将干燥粉料充填入模型内，再从单轴方向边加压边加热，使成型和烧结同时完成的一种烧结方法。由于加热加压同时进行，粉料处于热塑性状态，有助于颗粒的接触扩散、流动传质过程的进行，因而所需成型压力较小，还能降低烧结温度，缩短烧结时间。
放电等离子烧结（Spark Plasma Sintering）工艺是将金属等粉末装入石墨等材质制成的模具内，利用上、下模冲及通电电极将特定烧结电源和压制压力施加于烧结粉末，经放电活化、热塑变形和冷却完成制取高性能材料的一种新的粉末冶金烧结技术。相较于传统热压烧结模具热辐射和加压塑性变形使粉末烧结在一起，放电等离子烧结除热辐射和压力塑性变形外，主要利用脉冲电源放电产生的粉体自身发热而将粉末烧结致密，这使它具有了一些传统压力烧结所不具备的优点，比如高致密度，高能源利用率等。[2]
2.2性能调控
制备得到的摩擦材料需要进行测试以衡量性能的优劣，硬度、密度、摩擦系数、磨损量等都是非常重要的指标。密度通常采用“排水法”进行测量，密度rho;按公式2-1计算。
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