1076 / 2023-02-27 09:11:36

复合陶瓷粉（B4C-SiC）增强的铜基粉末冶金闸片摩擦行为研究

针对高速列车轻量化和高速化的现实发展需求，选择自制碳陶盘配对铜基粉末冶金闸片制动摩擦副作为研究对象。为解决高铁紧急制动时，摩擦表面温度过高，闸片耐热能力不足、制动稳定性变差等问题，制备了一种复合陶瓷粉（B₄C-SiC）增强的铜基粉末冶金闸片，通过探索摩擦界面行为和微结构演变规律，以实现高速下耐高温低磨耗闸片配方的优化。研究发现闸片中的复合陶瓷粉（简单混合）最佳比例为5%B₄C-3%SiC，其中，SiC对中低温摩擦性能的提升明显，但在高温下容易脱落，而高温下的B₄C会生成B₂O₃陶瓷膜，保持摩擦性能的稳定，两者互补效应显著。其次，通过高能球磨制备的复合陶瓷粉由于经历了键的断裂-重组，出现新的红外峰，可能是闸片的力学性能随B₄C-SiC粉含量的增加出现上升-下降-上升的变化，而摩擦稳定性则是平稳提升的原因。这是球磨中产生的新键对闸片烧结过程起到了促进作用（大于陶瓷颗粒和基体之间界面结合弱的负面影响），致使闸片致密化程度反而提高所致。此外，10%B₄C-SiC粉（球磨）增强的闸片取得了最佳的摩擦和力学性能，这从一定程度上改善了力学性能提高和摩擦性能加强无法兼容的问题，也提升了铜基粉末冶金闸片中陶瓷颗粒的所占比例，这对摩擦性能高温稳定性提升的影响是十分显著的。