高分子聚合物摩擦材料
制作汽车刹车片的高分子材料.
C/C复合材料，即炭纤维增强炭基体复合材料。 自从1958年问世以来，由于其具有比重小（约为铁的 1/5）、强度高（抗拉强度>2GP）、热膨胀系数小、 耐高温等优点，在军工、航空、航天等方面取得了长 足的发展。其在民用领域方面的应用也日益扩大，很 多民用飞机（如波音系列：Boeing747、Boeing757 等，空客系列：A330、A340等）和高档赛车（Ferrari F2005、Renault R25、Toyota TF105等）已开始装备 C/C刹车副。目前国内中南大学、西北工业大学、中 科院金属所、航天集团第四院43所、621所等几家单位 的研究在国内居于领先水平。中南大学以博云新材料 股份有限公司为依托，C/C刹车副已全面实现产业化、 国产化[13-15]。由于C/C复合材料采用化学气相沉积 （CVD），液相浸渍炭化的生产工艺，生产周期较长， 因此成本较高，价格昂贵（一副C/C刹车盘价格高达 上万元），这也制约了其在更广阔领域特别是汽车领 域的应用。
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C/ C2SiC 复合材料制备工艺技术的关键是：1纤 维损伤尽量少； 2 纤维/ 基体(F/M)界面形成适当 的结合强度；3)克服基体致密化的“瓶颈效应”； 4 低的制备成本。目前制备C/ C2SiC 复合材料的 工艺主要有热压烧结法( Heat press2sinter ,HPS) 、先驱体转化法(Liquid polymer infilt ration ,LPI)、化学气相浸渗法(Chemical vapor infilt ra2tion , CVI)和反应熔体浸渗法(Reactive melt infil2t ration，RMI),但真正能实现制备异型 C/C2SiC摩擦材料的只有LPI 法、CVI 法、RMI 法及其组合的方法。
超高分子量聚乙烯_纳米TiO_2复合材料的摩擦磨损行为
高分子材料科学与工程
POL YMER MAT ERIALS SCIENCE AND ENGINEERING
Vol. 26, No. 6 Jun. 2010
超高分子量聚乙烯/ 纳米 TiO2 复合材料的摩擦磨损行为
雷 毅, 郭建良, 张雁翔
( 中国石油大学机电工程学院, 山东 东营 257061)
Fig. 3 SEM pictures of worn surfaces of nano Ti O2 fi lled UHMWPE composi tes( p= 200 N, v= 0 604 m/ s)
2. 2 复合材料磨损表面形貌分析 F ig . 3 分别为填充质量分数 5% 和 15% 纳米 T iO2
通过电动高速搅拌机将纳米 T iO 2 粒子分散于乙 醇溶液中, 并加入硅烷偶联剂 KH550 进行表面处理, 经过滤、烘干后得到硅烷偶联纳米填料。采用热压成 型法分别制备了不同含量( 质量分数, 下同) 纳米 T iO2 填充 UHMWPE 复合材料( 试样尺寸为 4 5 m m 13 mm) 。用济南试金集团生 产的 MMW 1 型立式万能 摩擦磨损试验机评价复合材料在干摩擦条件下同 45# 钢盘( 54 m m, 淬火后硬度 H RC 44~ 46, 试验前试样 经 800# 水砂纸打磨摩擦表面至表面粗糙度 R a 为 0 2 m) 配副时的摩擦磨损性能; 采用精密电子天平( 感量 为 0 1 mg) 测定 UHMWPE 基复合材料销试样的磨损 质量损失; 采用荷兰 FE I 公司制 造的 QUANT A 200 扫描电子显微镜( SEM ) 观察复合材料磨损表面形貌; 通过美国伊达克斯公司( EDAX) 制造的 EDAX Genesis 2000 型 X 射线能谱仪( EDS) 分析试样磨损表面元素 成分的分布。
摩擦材料分类
摩擦材料分类
摩擦材料是指用于制造摩擦部件的材料，通常用于制造摩擦副（如刹车、离合器、变速器等）。
根据不同的使用环境和要求，摩擦
材料可以分为以下几类：
1. 有机摩擦材料
有机摩擦材料主要由有机高分子材料制成，如酚醛树脂、聚苯乙烯、聚酰亚胺等。
这种材料具有摩擦系数稳定、噪音小、制造工艺简单等优点，但其摩擦性能受温度、湿度等环境因素影响较大，因此适用于一些较为温和的使用环境，如汽车刹车片、摩托车离合器等。
2. 金属摩擦材料
金属摩擦材料主要由金属及其合金制成，如铸铁、铜、钢等。
这种材料具有热稳定性好、寿命长等特点，适用于高温、高压等恶劣环境下的应用，如飞机制动系统、高速列车制动系统等。
3. 复合摩擦材料
复合摩擦材料是指将有机高分子材料、金属等多种材料组合使用，以取长补短，达到更好的摩擦性能。
这种材料具有摩擦系数高、磨损率低、使用寿命长等特点，适用于高负荷、高速度等严苛环境下的使用，如飞机襟翼、导弹制动系统等。
4. 陶瓷摩擦材料
陶瓷摩擦材料主要由氧化铝、碳化硅等材料制成，具有硬度高、抗磨损性能好等特点，适用于高速度、高温度、高压力等极端环境下的使用，如高速列车制动系统、摩托车刹车片等。
总之，不同种类的摩擦材料各有千秋，应根据实际使用环境和要求进行选择。
摩擦学材料研究方法高分子材料摩擦学 第4章 磨损特征与机理
Km-与材料性质有关的系数；α-常数；f-摩擦系数； β-表面膜相关的系数；σs-受压屈服极限
材料磨损体积与滑动积累距离成正比 在达到临界载荷之前，材料磨损体积与载荷成正比 材料磨损体积与较软材料的屈服极限或硬度成反比
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4.2.1 粘着磨损
干摩擦下,粘着磨损现象
➣ 磨屑不是只在硬度较低一方的摩擦面生成，硬度较高一方的摩擦面 也会产生磨屑； ➣ 磨屑组成是两摩擦面材料的混合物； ➣ 真 实 接 触 部 位 的 长 度 范 围 是 1 0 -3- 1 0-2m m ， 磨 屑 的 长 度 范 围 是
粘着磨损
磨粒磨损
疲劳磨损
7
4.1 磨损及其分类
➣ 腐蚀磨损(corrosive wear)：摩擦面和气体、液体环境发生化学反应而产生 的磨损。 ➣ 侵蚀磨损(erosion wear)：含有硬颗粒的流体相对于固体运动，使固体表面受 到冲蚀作用而产生的磨损。 ➣ 微动磨损(fretting wear)：两接触表面作微振幅重复摆动所引起的磨损。微 动磨损是一种微动疲劳与微动腐蚀并存的复合式磨损。
卸载时
假设接触部位的压缩应力等于材料的屈服应力σs，且转移粒子是直径为d的半球，
转移粒子和摩擦面单位面积上所相当的粘着能量为WAB，伴随着转移的粘着能量 转移粒子从摩擦面上脱落成为磨屑的条件是Ee≧Ea，此时转移粒子的直径
23
4.2.1 粘着磨损
磨屑尺寸 磨屑粒子的直径 d≧(6EWAB/υ2σs2)
磨 损
侵蚀磨损
由介质的化学作用 引起表面腐蚀， 而摩擦中的机械 作用加速腐蚀过 程-腐蚀机械类
微动磨损
腐蚀磨损
械类
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4.1 磨损及其分类
在实际的磨损现象中，通常是几种形式的磨损同时存在，而且一种磨损 发生后往往诱发其他形式的磨损。 磨屑 疲劳磨损 磨粒磨损 腐蚀磨损
简析刹车片配方——摩擦材料
简析刹车片配方——摩擦材料今天简单聊一聊刹车片的摩擦材料。
市场上的配方体系种类繁多，但万变不离其宗，就像武侠小说说的一样，拳出少林，剑归华山，功夫无非是“快准直狠”，李小龙先生在这四个方面发挥到极致。
跑题了，书归正传。
概括的说摩擦材料是一种高分子三元复合材料，是物理与化学复合体。
它是由高分子粘结剂（树脂与橡胶）、增强纤维和摩擦性能调节剂三大类组成及其它配合剂构成，经一系列生产加工而制成的制品。
摩擦材料的特点是具有良好的摩擦系数和耐磨损性能，同时具有一定的耐热性和机械强度，能满足车辆或机械的传动与制动的性能要求。
一、摩擦材料分类1. 按工作功能分为传动与制动两大类摩擦材料。
如传动作用的离合器片，系通过离合器总成中离合器摩擦面片的贴合与分离将发动机产生的动力传递到驱动轮上，使车辆开始行走。
制动作用的刹车片（分为盘式与鼓式刹车片），系通过车辆制动机构将刹车片紧贴在制动盘（鼓）上，使行走中的车辆减速或停下来。
2. 按产品形状分可分为刹车片（盘式片、鼓式片）、刹车带、闸瓦、离合器片、异性摩擦片。
盘式片呈平面状，鼓式片呈弧形。
闸瓦（火车闸瓦、石油钻机）为弧形产品，但比普通弧形刹车片要厚的多，25～30mm范围。
刹车带常用于农机和工程机械上，属软质摩擦材料。
离合器片一般为圆环形状制品。
异性摩擦片多用于各种工程机械方面，如摩擦压力机，电葫芦等。
3. 按产品材质分：主要根据增强纤维分类，可分为石棉摩擦材料、金属摩擦材料、碳陶摩擦材料。
二、摩擦材料的组成摩擦材料属于高分子三元复合材料，它包括三部分：以高分子化合物为粘结剂；以无机或有机纤维为增强组分；以填料为摩擦性能调节剂或配合剂。
1. 有机粘结剂摩擦材料所用的有机粘结剂为酚醛类树脂和合成橡胶，而以酚醛类树脂为主。
它们的特点和作用是当处于一定加热温度下时先呈软化而后进入粘流态，产生流动并均匀分布在材料中形成材料的基体，最后通过树脂固化作用的橡胶硫化作用，把纤维和填料粘结在一起，形成质地致密的有相当强度及能满足摩擦材料使用性能要求的摩擦片制品。
制动器常用几种摩擦材料介绍
制动器常用几种摩擦材料介绍制动器是一种常见的汽车零部件，用于控制车辆的速度和停车。
制动器的核心部件是摩擦材料，它能产生摩擦力，使车轮减速并最终停止运动。
下面将介绍几种常用的制动器摩擦材料。
1.有机摩擦材料：有机摩擦材料由有机树脂、填充剂和增强剂等组成。
有机树脂起到与摩擦面接触并转化为热能的作用，填充剂用于增加材料的强度和刚度，增强剂用于提高材料的耐热性和耐磨性。
有机摩擦材料具有良好的摩擦性能、热稳定性和耐磨性，同时具备制造成本低、噪音小和环保等优点。
因此，有机摩擦材料广泛应用于制动器和离合器等摩擦传动装置中。
2.无机摩擦材料：无机摩擦材料是指由无机材料制成的摩擦材料，如金属材料和无机复合材料等。
金属材料通常由铸铁、铝合金、铜合金等制成，具有良好的导热性和抗高温性能，适用于高速和高温的制动工况。
无机复合材料由金属颗粒、陶瓷颗粒和有机树脂复合而成，具有高强度、高硬度和耐磨性等特点，适用于高负荷和高温的制动条件。
3.纤维增强复合材料：纤维增强复合材料由纤维和基体材料构成，纤维通常采用碳纤维、玻璃纤维和有机纤维等，基体材料通常采用有机树脂、金属、陶瓷等。
纤维增强复合材料具有高强度、高刚度和低密度的特点，能在高温和高速条件下保持较好的摩擦性能。
在制动器中应用纤维增强复合材料可以减轻重量、减少摩擦噪音，并且提高制动效果和制动寿命。
4.碳化硅摩擦材料：碳化硅摩擦材料是一种新型的摩擦材料，由碳化硅粉末和有机粘结剂混合而成。
碳化硅材料具有高硬度、高热导率和高耐热性，能够在高速和高温条件下保持较好的摩擦性能。
碳化硅摩擦材料广泛应用于高速列车、机车和飞机等制动系统中，具有良好的制动稳定性和寿命。
除了以上几种常用的制动器摩擦材料，还有一些其他材料也被应用于特定的制动器中，如陶瓷摩擦材料和聚合物摩擦材料等。
陶瓷摩擦材料具有高硬度和高耐磨性，适用于高速和高温的制动条件。
聚合物摩擦材料具有低噪音和低摩擦系数的特点，适用于要求低噪音和平稳制动的车辆。
摩擦材料
分类 ：
摩擦材料
在大多数情况下，摩擦材料都是同各种金属对偶起摩擦的。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。 材料按其摩擦特性分为低摩擦系数材料和高摩擦系数材料。低 摩擦系数材料又称减摩材料或润滑材料，其作用是减少机械运 动中的动力损耗，降低机械部件磨损，延长使用寿命。高摩擦 系数材料又称摩阻材料（称为摩擦材料）。 1.按工作功能分 可分为传动与制动两大类摩擦材料。如传动 作用的离合器片，系通过离合器总成中离合器摩擦面片的贴合 与分离将发动机产生的动力传递到驱动轮上，使车辆开始行走。 制动作用的刹车片（分为盘式与鼓式刹车片），系通过车辆制 动机构将刹车片紧贴在制动盘（鼓）上，使行走中的车辆减速 或停下来。
摩擦材料
增强纤维： 纤维增强材料构成摩擦材料的基材，它赋予 摩擦制品足够的机械强度，使其能承受摩擦 片在生产过程中的磨削和铆接加工的负荷力 以及使用过程中由于制动和传动而产生的冲 击力、剪切力、压力。
摩擦材料
填料：填料主要以粉末的形式加入
增摩填料： 莫氏硬度通常为3～9。硬度高的增摩效果显著明显。5.5硬度以上的填料 属硬质填料，但要控制其用量、粒度。（如氧化铝、锆英石等） 减磨填料： 一般为低硬度物质，低于莫氏硬度2的矿物。如：石墨、二硫化钼、滑石 粉、云母等。它既能降低摩擦系数又能减少对偶材料的磨损，从而提高 摩擦材料的使用寿命。 。填料的作用很多，比如说加入铜粉，它的作用是可以在摩擦材料和对偶 间形成转移膜，既能提高摩擦力矩和稳定摩擦系数，有能减小对对偶件 的损伤，提高整个摩擦副的耐摩性能。加入硫酸钡，可以提高材料的密 度。
摩擦材料
摩擦材料的技术要求
2.良好的耐磨性。 3.具有良好的机械强度和物理性能。 4.制动噪音低。 5. 对偶面磨损较小。
高性能耐高温聚合物复合材料的摩擦磨损性能研究
作者简介:邓鑫(1981—),女,在读博士,从事高分子复合材料及成型研究;3联系人,E 2mail :liduxin6404@.高性能耐高温聚合物复合材料的摩擦磨损性能研究邓 鑫1,李笃信13,杨 军2,王 静2(1中南大学粉末冶金研究院国家重点实验室,长沙 410083;2株洲时代新材料科技股份有限公司,株洲 412007) 摘要:介绍了一些常见的高性能耐高温聚合物及其复合材料的摩擦与磨损性能的研究及其新进展,包括聚四氟乙烯(PTFE )、聚醚醚酮(PEEK )、聚苯硫醚(PPS )、聚酰亚胺(PI )等。
并讨论了不同种类的填料,如纤维、固体润滑剂、无机化合物以及无机纳米粒子对高性能耐高温聚合物基复合材料摩擦系数及磨损率的影响,许多研究结果表明,适量填料的加入能提高聚合物基复合材料的耐磨性能,特别是填料的协同作用对降低复合材料的摩擦系数及磨损率有更大的帮助。
关键词:高性能;耐高温聚合物基复合材料;摩擦;磨损聚合物基耐磨复合材料是以热塑性或热固性树脂为基体,通过添加有机或无机的减摩组分以及抗磨增强组分而呈现良好的耐磨性能。
世界上最早的聚合物基耐磨复合材料是填充石墨的酚醛树脂和可浸渍含油的多孔酚醛树脂。
其后,随着高分子化工技术的不断进步,新型合成树脂尼龙(PA )、聚四氟乙烯(PTFE )、聚甲醛(POM )、聚酰亚胺(PI )以及环氧树脂基的减摩复合材料也相继被开发。
采用聚合物为基体的耐磨复合材料具有减摩自润滑、耐磨、耐腐蚀、减震吸振、减低噪音、相对密度小、比强度和加工简便等系列优良特性,因此,作为其它材料的替代产品或换代产品获得了越来越多的应用。
随着尖端技术的迅速发展,对耐磨减磨材料的要求越来越高。
如要求制作在高温、高速、高真空及辐射环境中工作的摩擦零部件,一般工程聚合物就很难胜任。
为了提高摩擦材料的使用温度,延长摩擦材料的使用寿命,大量研究工作集中在耐热性聚合物基体的复合材料上[1]。
高性能耐热性聚合物为基体的耐磨复合材料,与金属材料相比,具有耐高温性能好、化学性质稳定、抗腐蚀能力强、消声减震效果显著、维修保养方便等优点。
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高分子聚合物摩擦材料
作者：林荻淳
目录
1.摩擦磨损形式及机理
2.摩擦副材料设计要求
3.高分子聚合物摩擦特征
4.影响高分子聚合物摩擦性能因素
5.改善高分子聚合物摩擦磨损性能的方法
6.高分子聚合物摩擦材料选料标准及工程考虑因素
7.小结
1.摩擦磨损形式及机理：
（1）粘着磨损
（2）磨料磨损
（3）疲劳磨损
（4）腐蚀磨损
2.摩擦副材料设计要求：
不仅要求具有耐磨性，还要求减摩性。
（1）足够的承载能力。
在一定的工作条件下抗压强度、抗塑性形变能力、抗疲劳性能，以及相应的高温性能高温抗拉强度、高温抗蠕变性、高温抗疲劳强度
（2）良好的表面性能。
即要有一定的塑性形变能力和良好的适应性，包括顺应性、嵌入性和磨合性。
顺应性是指轴承材料靠表面的弹塑性变形补偿对中误差和顺应其他几何误差的能力。
嵌入性是指轴承材料能嵌藏污物、颗粒以减轻挂上或磨料磨损的能力。
磨合性是指轴承材料经短期轻载运转后能减少表面粗糙度使摩擦副表面相吻合的性质。
（3）良好的物理、化学性能。
搞得导热性和热容量，热膨胀系数小、对边界润滑膜的吸附性强，抗腐蚀性好，以利于摩擦热导出防止咬合，以利于边界润滑膜的形成和保护
理想的滑动摩擦副简单图示：
2.2高分子材料与金属材料对比：
2.2.1高分子材料特点：
1、密度小
2、强度低，比强度搞
3、低弹性模量，高弹性
4、优良的减摩、耐磨、自润滑属性
5、可加工性好
6、导热性差
2.2.2金属材料特点：
1、弹性模量大、抗拉强度高
2、导热性高
3、表面硬度高
4、高温综合性能好，高温下抗拉轻度、抗蠕变性好
2.2.3摩擦中形变机理差异：
金属材料与高聚物材料在形变行为方面最大的差异是前者表现出弹塑性形变，而后者粘性行为对形变影响极大。
与金属材料相比，聚合物导热性差，摩擦过程中产生的热量容易在接触区域积累，导致摩擦界面温度上升、摩擦过程中接触区域的温度对聚合物材料的摩擦学性能影响巨大。
3.高分子聚合物摩擦特征
3.1高分子聚合物摩擦特征：:
3.2高分子聚合物摩擦机理：
4.影响高分子聚合物摩擦系数、磨损的主要因素
4.1高分子聚合物影响摩擦性能内部因素：
4.1.1分子的化学结构（对称性，对称性增加摩擦系数降低。
静摩擦系数与摩擦面的预取向有很大关系。
特别地，带有环状结构的耐热性聚合物的摩擦系数与摩擦方向没有对应关系。
）
4.1.2凝聚态的结构，结晶度（结晶度对不同聚合物的摩擦系数、磨损影响不同，较高结晶度获得较高弹性模量，增强抗拉抗蠕变能力）、分子链取向（影响较小，同拉伸方向降低摩擦系数、垂直拉伸方向增加摩擦系数）
4.1.3共聚共混成分。
4.2影响高分子聚合物摩擦性能外部因素：
4.2.1温度
4.2.2载荷
5.改善高分子聚合物摩擦磨损性能的方法：
5.2高分子聚合物改性
5.2.1 共聚共混
5.2.2 侧链改性
5.2.3 引入柔性基团
5.2.4 交联
6.高分子聚合物摩擦材料选料标准及工程考虑因素
6.1各材料属性、功能及对摩擦性能影响各因素于表中详细列出：
7.小结
7.1本文通过摩擦系统需求分析，追溯出所需材料性能，再从材料性能出发寻找材料、设计材料及进行相应材料改性。
7.2高分子聚合物摩擦材料需具备以下属性：
●具备一定的强度，保证能够承受足够的载荷，在摩擦过程中不变形
●具备一定的高温性能，摩擦过程产热对高分子材料影响敏感，要求材料具备一定的
抗热蠕变性、高温强度、热稳定性等
●低的热线膨胀系数，工作温度升高时不咬合失效
●具备优良的表面性能，包括自润滑性、耐磨性。