制动摩擦材料研究的现状与发展
2024年制动蹄摩擦片市场发展现状
制动蹄摩擦片市场发展现状1. 市场概况制动蹄摩擦片作为汽车制动系统的重要组成部分，在汽车工业中占据着重要地位。
随着汽车保有量的增加和汽车制造技术的不断发展，制动蹄摩擦片市场得到了快速发展。
本文将对制动蹄摩擦片市场的发展现状进行探讨。
2. 市场规模制动蹄摩擦片市场是一个庞大而竞争激烈的市场。
全球范围内，包括原厂生产商和后市场供应商在内的制动蹄摩擦片企业众多。
据统计数据显示，制动蹄摩擦片市场在过去几年中保持了稳定增长的趋势。
据预测，未来几年内，该市场规模将继续扩大。
3. 市场发展趋势制动蹄摩擦片市场的发展呈现出几个明显的趋势。
3.1 技术升级随着汽车制造技术的进步，制动蹄摩擦片的技术水平也在不断提升。
更环保、更高效的制动蹄摩擦片正在逐渐取代传统产品。
新型制动蹄摩擦片具有更好的耐磨性、更稳定的制动效果和更长的使用寿命。
3.2 不断增加的需求随着全球汽车保有量的增加，制动蹄摩擦片的市场需求不断增加。
同时，不同地区、不同类型的汽车对制动蹄摩擦片的需求也有所不同。
为了满足不同需求，制动蹄摩擦片生产商加大了产品研发和生产力度。
3.3 后市场的崛起近年来，汽车售后服务市场快速发展，后市场制动蹄摩擦片的需求也明显增加。
随着后市场的崛起，制动蹄摩擦片供应商在价格竞争、产品质量和售后服务等方面都在不断提升。
4. 市场竞争格局制动蹄摩擦片市场在全球范围内存在着激烈的竞争。
市场上的企业主要分为原厂生产商和后市场供应商两类。
原厂生产商占据了市场的主导地位，但后市场供应商通过价格优势和产品差异化等方式逐渐蚕食了市场份额。
5. 发展机遇与挑战制动蹄摩擦片市场的发展既面临着机遇，也面临着挑战。
一方面，随着全球汽车保有量的持续增加，市场需求不断扩大，给制动蹄摩擦片企业带来了巨大的商机；另一方面，市场竞争激烈，技术不断进步，企业需要持续创新才能保持竞争优势。
6. 总结制动蹄摩擦片市场在全球范围内持续发展，市场规模不断扩大。
市场趋势显示，制动蹄摩擦片的技术会不断升级，需求会持续增加，后市场会逐渐崛起。
车辆摩擦材料的发展现状（精选五篇）
车辆摩擦材料的发展现状（精选五篇）第一篇：车辆摩擦材料的发展现状车辆摩擦材料的发展现状------《汽车摩擦学》结课论文现如今，随着汽车工业的快速崛起，车辆的制造逐步向环保、高速和安全的方向发展，这对车辆的制动系统的稳定性和可靠性的要求越来越高，而车辆中使用的摩擦材料的性能直接影响着车辆行驶过程中的安全和舒适性。
汽车制动的实质是把汽车的大部分的动能通过刹车片和制动件之间的摩擦转化为热能，大部分的热能又被制动器吸收引起温度升高的过程。
1.摩擦材料发展史摩擦材料可以粗略地划分为以下几个阶段:(1)1930年前，主要以石棉长纤维添加其他线类编织浸渍方式为主。
(2)1930年，研制出一种柔性树脂粘合剂，具有很好的热稳定性，使得干法工艺有掺进更多填料的可能，并研制出鼓式制动片，在后续的30年，石棉原料仍然占据主导地位。
(3)1950年，美国SKWEllMAN公司率先研制了用铁粉、石墨和其他填料加树脂作粘合剂热压的摩擦材料，即半金属摩擦材料。
1970年，半金属摩擦材料被用于盘式制动器，至今仍被广泛应用。
(4)1960年以来，由于汽车技术的不断改进，对制动器摩擦性能的要求越来越高，石棉摩擦材料已经不能满足汽车的发展要求，尤其是石棉对环境污染和对人体健康问题的提出，迫使许多发达国家汽车公司开始研究并寻求石棉材料的替代品，如复合纤维摩擦材料等。
这些新型摩擦材料具有良好的摩擦磨损性能，适应时代发展的需要。
1980年以来，盘式制动器和新型摩擦制动衬片得到快速发展并大规模地应用到汽车制动系统，人们更加关注汽车的舒适、环保、安全、轻量化等方面，摩擦材料行业不得不加快新型材料的开发，提高刹车材料的制动性能。
另外，20世纪70年代中期研究者提出无石棉材料存在一些缺点，如半金属摩擦材料的钢纤维容易生锈，且对制动盘有一定的损伤;摩擦热引起制动密封圈软化和制动液“气阻现象”。
纤维增强摩擦材料和复合纤维摩擦材料也存在一系列问题，如玻璃纤维浸润性不佳以及制造工艺复杂等。
制动用有机摩擦材料的研究进展
制动用有机摩擦材料的研究进展制动用有机摩擦材料是现代汽车制造中必不可少的组成部分，其对于车辆的安全性、驾驶舒适性和制动性能都有重要的影响。
随着汽车技术的不断发展，制动用有机摩擦材料的研究及其改进也愈加重要。
本文将介绍制动用有机摩擦材料的研究进展，包括材料的组成、结构和性能等方面。
一、有机摩擦材料的组成制动用有机摩擦材料主要由四部分组成，即摩擦剂、增塑剂、粘合剂和填充物。
其中，摩擦剂是有机摩擦材料的主要成分，能够产生摩擦热和磨损热，从而有效地将车速减缓并保持制动性能。
增塑剂提高了材料的柔韧性和延展性，使其能够适应不同的摩擦状态和工况。
粘合剂用于将各种成分结合在一起形成具有一定强度和韧性的板材。
填充物则用于调节材料的硬度和稳定性，其常用材料包括纤维、硬质颗粒和橡胶等。
二、有机摩擦材料的结构制动用有机摩擦材料的结构主要包括紧密排列的摩擦剂、增塑剂、粘合剂和填充物。
其中，摩擦剂主要有碳化硅、氧化铝、石墨、陶瓷等，增塑剂主要有橡胶、树脂、脂肪酸等，粘合剂主要有酚醛树脂、烷基苯胺、聚酰胺等，填充物主要有碳纤维、石墨、矽灰石等。
这些成分的结合形成了具有一定密度和硬度的板材，并通过CTE值来匹配其它零部件的导热性，以保证制动系统的正常工作。
三、有机摩擦材料的性能制动用有机摩擦材料的性能主要包括制动性能、耐磨性、稳定性和环保性等方面。
其中，制动性能是其中最为重要的性能之一，其包括制动力、制动距离、制动温度以及制动稳定性等指标。
耐磨性则是制动用有机摩擦材料的另一大特性，其能够保证材料在长时间使用后依然能够保持其制动性能。
稳定性是指材料的化学稳定性和热稳定性等方面，而环保性则是现代制动多要考虑的方面之一，其是指材料是否对环境和人类健康造成了危害。
四、有机摩擦材料的发展趋势目前，世界各国在制动用有机摩擦材料的研究和开发方面都在积极探索。
对于材料的性能进行研究，大部分的研究工作集中在材料的制动性能和耐磨性方面。
而随着环保意识的不断增强，新型环保材料的应用也成为了制动用有机摩擦材料研究的一个重要方向。
2023年摩擦材料行业市场调研报告
2023年摩擦材料行业市场调研报告摩擦材料是一种具有高温、高压、高速、高抗磨性和高摩擦性等特性的材料，主要用于各种机械设备之间的摩擦耐磨配件，如汽车制动片、摩托车离合器、铁路制动器等。
近年来，随着各行业需求的不断增加，摩擦材料行业市场发展迅速，本文将对其市场情况进行调研。
一、行业概述摩擦材料是一类耐磨材料，广泛应用于机械设备中。
摩擦材料根据不同的材质分类，主要包括：金属基摩擦材料、复合摩擦材料、有机摩擦材料、陶瓷基摩擦材料等。
其中，金属基和复合摩擦材料在汽车、船舶、铁路和飞机等领域中应用广泛。
目前，全球摩擦材料市场主要由日本、美国、欧洲和中国等国家主导。
其中，日本和欧洲占据了全球市场的一半以上，其市场占有率达到了70%以上。
而中国则是市场增长最快的国家之一，其市场份额正在不断扩大。
二、市场需求从全球范围内来看，摩擦材料市场的需求主要来自于汽车、船舶、铁路和飞机等领域。
其中，汽车是摩擦材料的主要应用领域。
根据统计，全球汽车制造业的市场规模已经达到了2.3万亿美元以上，预计到2025年将达到3.5万亿美元。
随着汽车产销的不断增加，摩擦材料的需求也相应地大幅增加。
此外，随着船舶、铁路和飞机等领域的快速发展，逐渐成为摩擦材料需求的增长点。
目前，中国高铁的建设还在加速之中，在2025年之前完成3.5万公里高铁线路的建设，预计将给摩擦材料市场带来巨大的需求增长。
三、市场现状说到摩擦材料市场，我们首先要提到的是高端市场，这也是目前市场的主要发展方向之一。
自2012年起，亚洲市场开始形成对高端产品的需求，而日本企业一直是该领域的领头羊。
不过，近年来，中国的摩擦材料业也得到了快速发展。
目前，中国摩擦材料产业已经形成了从模具设计、工艺流程、原材料选型、生产加工到后续的服务支持等一整套完整的产业链。
而且，其市场份额正在不断扩大，国内企业在摩擦材料研发和生产方面也取得了较大的进展，并开始逐步拓展国际市场。
四、市场前景目前，随着全球市场需求的持续增长，摩擦材料市场前景是非常光明的。
我国汽车制动材料的研究现状及发展趋势（推荐5篇）
我国汽车制动材料的研究现状及发展趋势（推荐5篇）第一篇：我国汽车制动材料的研究现状及发展趋势我国汽车制动材料的研究现状及发展趋势汽车制动器衬片，俗称刹车片，是汽车制动系统中重要的安全部件。
它将汽车运动的动能转化为热能和其他形式的能量，从而使汽车减速或停止。
制动材料是以摩擦为主，兼有结构性能要求的多组分复合材料。
随着我国汽车制造业的不断壮大，制动材料也得到了突飞猛进的发展。
根据2005年中国刹车片市场调查报告，04年国内摩擦材料产量为19.4万吨，其中盘式和鼓式刹车片占85%以上。
国内方面，近年来我国汽车保有量已经达到2570.97万辆，全国每年需求刹车片4亿块左右，市场潜力巨大[1]。
另外，据中国摩擦与密封协会的统计，我国摩擦材料产量保持快速增长的势头，2005年产量30万吨，产值56.27亿元，出口交货值13.3亿元；2006年产量达到37.34吨，产值67.34亿元，出口交货值20.51亿元。
预计在“十一五”末期，我国摩擦材料总产量将达到60万吨，总产值超过100亿元，其中出口交易值40亿元。
随着各国汽车工业的发展和现代社会环保意识的提高，制动材料的运行条件越来越苛刻，人们对它的性能要求也越来越高，可简单将其概括为“三化”。
（1）无石棉，无污染化自从1972年国际肿瘤医学会确认石棉及其高温挥发物属于致癌物后，各国家相继禁止使用石棉摩擦材料。
我国于1999年10月1日开始实施国家标准《汽车制动系统结构、性能和试验方法》（GB12676-1999），其中明确规定“制动衬片应不含石棉”，并在标准实施起48个月后强制施行。
随着人们生活水平的提高，汽车所造成的污染也越来越受到人们的重视，其中刹车片产生的污染也引起了人们的关注。
就制动材料而言，对环境的污染主要来自制动过程中产生的噪音及磨屑中的重金属污染。
为了控制噪音污染，我国于1996年通过了《中华人民共和国环境噪声污染防治法》，欧洲各国也对机动车辆的噪声释放做出了严格规定（图1，图2）。
探究刹车片摩擦材料的研究现状与发展趋势
探究刹车片摩擦材料的研究现状与发展趋势摘要：现阶段的工业制造逐渐向轻量化、高质量、高安全以及高寿命方向发展，进而对当前的制动系统提出更高的要求，以保证其整体性能。
新型陶瓷基摩擦材料是当前全新的一种材料，其材料的引用可以提升安全性与稳定性，满足当前的需求。
关键词：刹车片摩擦材料；现状；发展1 引言作为车辆和机械离合器总成及制动器中的关键性安全部件，高性能刹车片摩擦材料的研究广泛受到各科研机构和主机厂的关注。
刹车片摩擦材料作为制动装置中的核心要素，利用摩擦材料的摩擦性能将转动的动能转化为热能及其他形式的能量，从而实现运动装置制动，其性能的优良直接影响着整机装备运行的安全性、可靠性、舒适性等.2 刹车片摩擦材料的主要性能一般对刹车片的基本要求主要有耐磨损、摩擦系数大、优良的隔热性能。
按无石棉有机物刹车材料主要是作为石棉的替代晶而研制的，用于制动鼓或制动蹄。
摩擦材料是一种应用在动力机械上，依靠摩擦作用来执行制动和传动功能的部件材料。
它主要包括制动器衬片（刹车片）和离合器面片（离合器片）。
刹车片用于制动，离合器片用于传动。
任何机械设备与运动的各种车辆都必须要有制动或传动装置。
摩擦材料是这种制动或传动装置上的关键性部件。
它最主要的功能是通过摩擦来吸收或传递动力。
如离合器片传递动力，制动片吸收动能。
它们使机械设备与各种机动车辆能够安全可靠地工作。
所以说摩擦材料是一种应用广泛又甚关键地材料。
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。
它们被广泛应用在汽车、火车、飞机、石油钻机等各类工程机械设备上。
民用品如自行车、洗衣机等作为动力的传递或制动减速用不可缺少的材料。
3 刹车片摩擦材料发展过程通过上文的分析发现，阿基波罗工业株式会社和美国辉门公司在专利数量和时期上具有代表性，对其各个时期的代表性专利进行分析，发现刹车片摩擦材料的发展可分为去石棉时期、无石棉发展时期和新材料时期。
2023年摩擦材料行业市场发展现状
2023年摩擦材料行业市场发展现状摩擦材料行业是传动和转换能量过程中不可缺少的一环，其市场规模和技术水平直接关系到国家经济发展和产业结构升级。
随着科技水平的不断提升，摩擦材料行业市场发展现状正呈现出以下几个特点：一、市场规模不断扩大随着工业化进程的加速和科技水平的提升，摩擦材料行业市场规模不断扩大。
全球摩擦材料市场规模在2019年达到了236亿美元，预计到2025年将达到282亿美元。
中国作为全球最大的汽车消费国家，摩擦材料市场也不断扩大，预计到2025年，中国摩擦材料市场规模将突破1000亿元。
二、技术不断创新随着物联网、云计算、人工智能等新技术的应用，摩擦材料行业也在不断创新。
新一代高温摩擦材料、新型复合材料、绿色环保型摩擦材料等技术不断推出。
这些新技术的应用，不仅提升了产品性能，同时降低了生产成本，推动了行业向智能、绿色方向转型升级。
三、国际竞争日益激烈随着摩擦材料行业市场规模的不断扩大，国际竞争日益激烈。
国外的摩擦材料企业技术水平和标准较高，而中国的企业尚处于初步发展阶段，与国外同行相比还存在差距。
因此，中国摩擦材料企业需要继续加强科技创新和产品质量，提高竞争力。
四、绿色生产成为发展趋势随着环保意识的不断提高，绿色生产已经成为摩擦材料行业发展的趋势。
新一代环保型摩擦材料可以减少对环境的污染，同时提高产品性能。
近年来，国内摩擦材料企业在绿色生产方面加强了研究和开发，一些创新型企业已经生产出了环保型摩擦材料。
总的来说，随着科技水平的不断提升，摩擦材料行业市场发展现状在技术创新、市场规模、国际竞争和绿色生产等方面均呈现出积极的发展趋势。
中国摩擦材料企业需要积极跟进市场需求和科技发展趋势，不断加强自身的创新和竞争力，才能在激烈的市场竞争中占据一席之地。
2023年摩擦材料行业市场分析现状
2023年摩擦材料行业市场分析现状摩擦材料行业是一个重要的细分行业，广泛应用于汽车、航空、船舶、机械制造等领域。
随着各个行业的需求增长和技术进步，摩擦材料行业也在不断发展。
一、市场规模和发展趋势根据市场研究数据显示，目前全球摩擦材料市场规模约为150亿美元，预计到2025年将达到250亿美元。
从行业发展趋势来看，摩擦材料的应用领域将不断拓展，市场规模也将不断扩大。
从国内市场来看，我国摩擦材料行业发展相对较快。
近年来，随着国内汽车、航空、船舶等行业的快速增长，对摩擦材料的需求也在不断增加。
截至目前，我国摩擦材料市场规模已超过50亿元，预计未来几年将保持10%以上的增长率。
二、市场竞争格局摩擦材料行业具有一定的壁垒，主要表现在技术、设备、原材料等方面。
目前，全球摩擦材料行业较为集中，市场份额主要被少数大型企业掌握。
国际上，美国、日本、德国等国家的企业具有较强的技术实力和市场影响力。
在国内，旷达、美的、海尔等企业也在摩擦材料领域取得了一定的市场份额。
三、行业发展趋势1. 技术升级：随着各个行业的快速发展，对摩擦材料性能的要求也在不断提高。
未来，摩擦材料行业将面临技术升级的挑战，需要提高产品品质和性能，满足市场需求。
2. 智能化应用：随着智能制造的推广和应用，摩擦材料行业也将面临智能化应用的发展趋势。
智能化的摩擦材料可以实现自动化生产、监控和控制等，提高生产效率和产品质量。
3. 可持续发展：目前，环保和可持续发展成为全球热门话题，摩擦材料行业也不例外。
未来，摩擦材料企业需要注重环保和可持续发展，采用环保材料和生产技术，降低对环境的影响。
四、面临的挑战1. 市场竞争激烈：由于摩擦材料行业市场份额较少，竞争非常激烈。
企业需要不断提高技术和产品质量，才能在市场中立于不败之地。
2. 原材料价格波动：摩擦材料生产过程中主要使用的是金属、陶瓷等原材料，价格波动较大。
企业需要做好原材料采购和成本控制，以保持竞争力。
3. 法规限制：摩擦材料行业涉及到汽车、航空等领域，需要符合相关法规和标准。
刹车片摩擦材料的研究现状与发展趋势
刹车片摩擦材料的研究现状与发展趋势钟厉;陈梦青【摘要】As a key safety component in vehicles and mechanical clutch assemblies and brakes,high-perform-ance brake pads were widely concerned by scientific research institutes and OEMs. The main properties of the compressibility,internal shear strength and thermal expansion of friction materials for brake linings were intro-duced,and the research status of components which affect the performance of the friction material for brake pads were summarized from the aspects of binder,reinforcement fiber,filler and friction modifier. The application of or-thogonaldesign,fuzzy comprehensive evaluation method,golden sectionmethod,gray correlation analysis and arti-ficial neural network to the design and optimization of friction materials were induced. The future research trend of brake pad friction material was further explored,it was pointed out that the coupling mechanism between the components of the friction material and the influence on the performance was the hotspot in the future. The in-tegration of the various optimization methods will be beneficial to the development and application of the new friction material.%作为车辆和机械离合器总成及制动器中的关键性安全部件,高性能刹车片摩擦材料的研究广泛受到各科研机构和主机厂的关注.本文介绍了刹车片摩擦材料的可压缩性、内剪切强度、热膨胀量等主要性能,同时从粘结剂、增强纤维、填料和摩擦性能调节剂等方面概述了主要影响刹车片摩擦材料性能的研究现状,并归纳了正交试验设计与模糊综合评价法、黄金分割法与灰色相关度分析、人工神经网络等摩擦材料配方设计及优化方法的应用情况,进一步探索了刹车片摩擦材料的未来发展趋势,指出摩擦材料各组分之间的耦合机理及对性能影响的研究是未来的热点,多种优化方法的融合将有利于新型刹车片摩擦材料的开发应用.【期刊名称】《合成材料老化与应用》【年(卷),期】2017(046)006【总页数】6页(P84-89)【关键词】刹车片摩擦材料;性能测试;配方优化【作者】钟厉;陈梦青【作者单位】重庆交通大学机电与车辆工程学院,重庆400074;重庆交通大学机电与车辆工程学院,重庆400074【正文语种】中文【中图分类】TB333刹车片摩擦材料作为制动装置中的核心要素，利用摩擦材料的摩擦性能将转动的动能转化为热能及其他形式的能量，从而实现运动装置制动，其性能的优良直接影响着整机装备运行的安全性、可靠性、舒适性等[1-3]。
2024年摩擦材料市场前景分析
2024年摩擦材料市场前景分析简介摩擦材料是一种常用的功能性材料，广泛应用于汽车、航空航天、电子设备等领域。
随着这些行业的快速发展，摩擦材料市场也呈现出良好的增长势头。
本文将对摩擦材料市场的前景进行分析，并探讨其潜在的发展机遇。
市场概况摩擦材料市场在过去几年内持续增长，主要受益于汽车工业和工业制造业的发展。
汽车行业是摩擦材料市场的关键驱动力，尤其是自动驾驶技术和电动汽车的普及，对摩擦材料的需求不断增加。
此外，航空航天和电子设备等领域对高性能摩擦材料的需求也在不断增长。
市场驱动因素1. 汽车工业的发展随着全球汽车工业的快速发展，摩擦材料市场受益于汽车制造商对更高性能和更安全的制动系统的需求。
自动驾驶技术的普及和电动汽车的推出进一步拉动了摩擦材料市场的增长。
预计未来几年内，汽车工业将继续是摩擦材料市场的主要驱动力。
2. 工业制造业的增长工业制造业是摩擦材料市场的另一个重要需求来源。
随着各行各业对机械设备和工程机械的需求增长，对摩擦材料的需求也在增加。
此外，工业制造业对摩擦材料的新需求，如高温、高压和耐磨性能，也为市场的发展提供了机会。
3. 技术革新和产品优化摩擦材料市场的发展还受到技术革新和产品优化的推动。
制造商不断研发新的材料和生产工艺，以满足市场对更高性能、更持久和更环保摩擦材料的需求。
市场挑战和风险虽然摩擦材料市场前景广阔，但也面临一些挑战和风险。
### 1. 环保限制随着环保意识的提高，市场对环保友好型摩擦材料的需求不断增加。
制造商需要不断改进生产工艺，以减少对环境的不利影响。
2. 原材料价格波动摩擦材料的生产成本受到原材料价格的影响，如金属和化学品。
原材料价格波动可能导致制造商的利润受损，并影响市场的发展。
3. 产能过剩随着市场竞争的加剧，可能出现摩擦材料的产能过剩现象，导致价格下跌和利润率下降，给市场带来一定的风险。
市场机遇尽管摩擦材料市场面临一些挑战，但仍然存在许多机遇可以推动市场的进一步发展。
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第20卷 第1期 西 安 工 业 学 院 学 报 Vol120 No12 2000年6月 JOURNAL OF XIπAN INSTITU TE OF TECHNOLO GY J une2000制动摩擦材料研究的现状与发展Ξ盛钢,马保吉(西安工业学院机械工程系,陕西西安710032)摘 要: 对轮式车辆摩擦制动器摩擦材料的研究进行了综述.探讨了石棉摩擦材料、半金属摩擦材料、非石棉有机摩擦材料和金属摩擦材料的性能及其摩擦磨损机理,提出了环保与节能将是制动摩擦材料研究的发展趋势.关键词: 制动;摩擦材料;摩擦;磨损中图号: TH11711 文献标识码: A 文章编号: 100025714(2000)022******* The state of the arts and development of studies on friction materialsS HEN G Gang,M A B ao2ji(Dept of Machanical Engineering,Xi’an Institute of Technology,Xi’an710032,China)Abstract: The studies on friction materials during the20century was reviewed.The braking properties and friction and wear mechanism of asbestos,semi2metallic,non2asbestos polymer,metallic friction materials were discussed.It is pointed out that environmental2protecting and energy saving will be main reserch directions for friction materials.K ey Words: braking;friction material;friction;wear摩擦使运动物体的动能和势能转化为热能,从而达到使物体减速或停止的目的.21世纪科技发展的趋势是高速、环保和节能.因此对摩擦制动器的材料提出了更高的要求.目前使用的摩擦材料主要可分为:石棉有机摩擦材料、非石棉有机摩擦材料、半金属摩擦材料和粉末冶金金属陶瓷摩擦材料.1 研究现状1.1 石棉有机摩擦材料20世纪20～80年代,石棉有机摩擦材料几乎是一统天下.从1972年国际肿瘤医学会确认石棉及高温挥发物属于致癌物后,国际上掀起一股禁止使用石棉摩擦材料的浪潮,美国职工安全与保护研究所(N IOSH)把石棉列为86种主要工业原料中十个强致癌原料之一.Ξ收稿日期:2000201218作者简介:盛钢(1958-),男(汉族),西安工业学院工程师,从事机械摩擦、磨损研究.此外,现代汽车速度的提高,使制动品表面温度达300～500℃.石棉摩擦材料导热性和耐热性差,在400℃左右将失去结晶水,550℃时结晶水完全丧失,已基本失去增强效果.石棉脱水后会造成摩擦性不稳定、工作层材料变质、磨损加剧,出现明显的“热衰退”现象[1].很明显,石棉有机摩擦材料已不适应汽车工业和现代社会发展需求,将逐步被新材料所取代.虽然石棉摩擦材料对人体健康和环境污染有害,但到目前为止还很难找到一种能够完全替代石棉的增强纤维,加之非石棉纤维还存在着混合性不好、易断、结团、分散性差、价格偏高、制品性能稳定性差等问题.因此在一定时期内,特别是对发展中国家来讲,石棉摩擦材料仍将继续使用.1.2 半金属摩擦材料以钢纤维或金属粉(铸铁粉、海棉粉、还原铁粉)代替石棉纤维,是70年代初美国本迪斯公司开发的无石棉摩擦材料[2].半金属摩擦材料具有如下主要特点:①摩擦系数在400℃以下非常稳定,不产生热衰退,热稳定性好;②耐磨性好,使用寿命是石棉摩擦材料的3～5倍;③在较高负荷下具有良好的摩擦性能,摩擦系数稳定;④导热性好,温度梯度小,特别适合尺寸较小的盘式制动品;⑤制动噪音小.到70年代末,使用中发现半金属摩擦材料存在如下缺点:①钢纤维容易生锈,锈蚀后或者出现粘着对偶或者损伤对偶,使摩擦片强度降低,磨损加剧,摩擦系数稳定性变差;②由于半金属摩擦材料热传导率高,当摩擦温度高于300℃时,一方面易于使摩擦材料与钢基板间粘结树脂分解,加之温度差引起热应力甚至出现剥落现象;另一方面大量的摩擦热迅速传递到活塞的液压施力机构,导致密封圈软化和制动液发生气化而造成制动失灵;③半金属摩擦材料虽然消除了石棉摩擦材料容易产生的高频噪音,却易产生低速下的低频噪音.半金属摩擦材料的组成是决定其摩擦学特性的主要因素.有学者将模糊优化技术应用于半金属摩擦材料配方的优化设计和综合评价中[3].在组成半金属摩擦材料的组分中,粘结剂、增强纤维和填料是主要成分.因为酚醛树脂耐热性、成型加工性和成本方面都比较优越,因而是目前广泛使用的粘结剂.文献[4]也报道了使用橡胶与酚醛树脂共混物作为粘结剂所获得的良好效果.至于用硅树脂、聚酰亚胺树指、邻二甲酸二烯脂等树脂作为粘结剂还处在研究阶段[5].半金属摩擦材料使用的增强纤维主要是钢纤维和铜纤维,也有使用Al 2O 3、SiO 2等陶瓷纤维和碳纤维.虽然钢纤维有一定的缺点,但在认真设计下仍可满足现阶段的使用要求.目前,国内许多厂家已开始批量生产钢纤维,其价格也降至每吨约6000元.生产的半金属摩擦衬片在国产轿车如奥迪、桑塔纳、夏利等多种车型上得到应用[6].1.3 非石棉摩擦材料及混杂摩擦材料近20年的研究绝大部分集中在非石棉有机摩擦材料方面.在代替石棉的纤维中,除了钢纤维外,目前比较多见的有:玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维以及这些纤维相混合的混杂纤维[7].11311 玻璃纤维增强非石棉摩擦材料玻璃纤维的特点是硬度高、热稳定性较好、与树脂亲和性好、价格低廉.玻璃纤维发展历821 西 安 工 业 学 院 学 报 第20卷史较长,其表面处理工艺和粘结剂的研究已比较成熟.因此,玻璃纤维是早期无石棉摩擦材料中使用较多的纤维,以玻璃纤维为增强材料的无石棉摩擦材料已在汽车工业的一定范围内得到应用.玻璃纤维增强的有机摩擦材料的摩擦学特性主要取决于纤维的机械物理性能和摩擦条件.Vishwanath [8]等的研究表明,其摩擦系数和磨损率受法向载荷滑动速度的影响较小.熔融的聚合物聚集于玻璃纤维的端部并变黑的现象,表明了粘结剂在摩擦过程发生熔融和聚集,从而对摩擦材料的摩擦学特性产生影响.表面粗糙度、载荷和滑动速度是影响其摩擦磨损特性的主要因素.环氧树脂、聚醛树脂、PEEK 和PB T 为基体玻璃纤维摩擦材料都表现出很高的磨损率,有的甚至超过未增强材料的磨损率.一般认为,造成高磨损率的原因是由于玻璃纤维的热传导率很差,从而使摩擦表面和次表层的温度很高且具有极高的温度梯度,聚合物在此高温下软化和分解使纤维和基体的粘结程度减弱.除此之外,玻璃纤维硬度过高而塑性极差也是造成高磨损率的原因之一,同时也会对偶件产生擦伤和磨损.有人认为玻璃纤维摩擦材料摩擦磨损特性对载荷、滑动速度及制动温度等因素反应敏感,在重载高温下,摩擦系数波动较大,稳定性较差[9].玻璃纤维磨擦表面形成的由无机填料、玻璃纤维材料、铁或碳组成的转化膜是引起热衰退的重要原因.这层转化膜极不稳定,一般在低温下滑动1～2min 就会被破坏从而造成摩擦系数的不稳定.降低玻璃纤维的硬度和采用适当的改性树脂可以改善玻璃纤维摩擦材料磨损率大及热稳定性差等缺点[10,11].单一的玻璃纤维作为增强材料的摩擦材料很难满足高速制动下的高温摩擦学性能要求.11312 碳纤维摩擦材料碳纤维有机摩擦材料的突出优点是其高温摩擦稳定性好、耐磨.因此作为摩擦材料常用在飞机刹车和赛车制动器上.碳纤维有机摩擦材料的研究已有许多,但结论却并不一致.G iltrow.J.P [12]认为,碳纤维的类型(高模量和超高模量)对摩擦材料的摩擦磨损特性有较大的影响,而纤维的排列方向和摩擦过程中界面第三体对摩擦系数和磨损率影响甚小.11313 芳纶纤维增强摩擦材料芳纶纤维是一种芳族酰胺有机人造纤维,其一般特征是具有相当高的强度、中等的模量、很小的密度、耐磨、耐热、高温下尺寸稳定好.其主要特征是在非复合形式下具有高韧性,没有碳纤维与玻璃纤维所呈现的脆性,因此非常适合于作高温高摩擦下工作的摩擦材料,也最有希望取代石棉成为下一代摩擦材料的增强材料.用于摩擦材料的Kevlar 纤维主要有6～13mm 的短纤维和2～5mm 的浆粕形式的纤维.LO KEN Y [13]针对Kevlar 纤维在搅拌中容易结团难以分散的问题进行了研究,结果表明,搅拌混合有一最佳时间,搅拌时间过长反而会引起结团而造成纤维在混合物中的不均匀分散.对不同长度、形态及排列方向的模压Kevlar 摩擦材料,试验研究表明,Kevlar 增强的摩擦材料具有较高的摩擦系数,而其耐磨性好于石棉摩擦材料,特别是高温下具有和半金属摩擦材料相近的耐磨性.摩擦材料中Kevlar 的含量会对其摩擦学特性产生较大的影响.TA KAHISA.Ka To [14]等921第2期 盛钢等:制动摩擦材料研究的现状与发展 人的研究认为,摩擦材料的硬度和导热率随Kevlar 含量的增加而线性减少,当Kevlar 的含量超过10%时,摩擦系数降低50%,磨损率降低一个数量级,但Kevlar 含量继续增加,摩擦系数基本保持不变,而磨损率随Kevlar 含量增加而继续下降,当摩擦材料中Kevlar 含量达到40%时,其磨损率仅是不含Kevlar 材料的1/100,这表明,Kevlar 的加入极大地提高了摩擦材料的耐磨性,但其摩擦系数也随之下降.尽管芳纶纤维增强的摩擦材料具有极明显的耐磨性优势,并且在实车试验中也到了令人满意的结果,但由此引起的摩擦系数的降低却是汽车摩擦材料所不希望的.Briscoe [15～18]对Kevlar 增强的摩擦材料作了较系统的研究指出,对芳纶纤维增强的摩擦材料,在摩擦过程中产生的润滑膜与摩擦界面的温度有密切的联系.1.4 粉末冶金金属摩擦材料用粉末冶金生产的铁基、铜基金属陶瓷摩擦材料,可用于较高的使用温度,一定程度上解决了高温摩擦系数热衰退和热磨损问题,但是其价格高、制造工艺复杂、制动噪音大、脆性大以及对偶件的擦伤和磨损大等缺点使其仅能应用于一些特殊场合而不能广泛用于汽车特别是轿车上.为了降低成本,各国纷纷研究开发铁基粉末冶金摩擦材料并致力解决对偶件磨损大的问题.美国专利4415363和欧洲专利EP0093673A 提供了美国Bendix 公司将铁基摩擦材料专用于盘式制动器并成功地解决与铸铁不相容的问题.另一项研究对铜2铁基粉末冶金摩擦材料的摩擦磨损特性进行了详细探讨.由于金属陶瓷层具有极好的耐磨性和耐高温性能,因此在重型和特殊工况下,采用金属陶瓷或在摩擦材料表面喷涂金属陶瓷涂层可以得到良好的使用效果.如武汉汽车工业大学和黄石摩擦材料厂采用在一般弹簧钢表面热喷MD 及金属陶瓷(ZrO 2、Al 2O 3),成功地研制出用于工程车辆的摩擦材料.1.5 制动摩擦磨损机理虽然关于制动摩擦副的摩擦磨损机理研究很多,但由于摩擦材料中成分和组织以及材料性能的复杂性,迄今为止还没有一个公认的理论能解释摩擦过程中摩擦磨损现象的机理.例如在低负荷和低温下,主要磨损机理既有认为是磨料磨损的,也有认为是粘着磨损或疲劳磨损的.但对用高分子树脂作为粘合剂的摩擦材料,在摩擦过程界面转移膜(摩擦转移膜)的形成及其在摩擦过程中的减磨作用和高温下的有机物分解造成热磨损方面的认识是比较一致的.对于摩擦界面转移膜的形成,一般认为,新制动摩擦副在初始阶段的跑合过程中,粗糙表面的微凸峰相互接触发生塑性变形和断裂,断裂形成的磨屑在界面压力和摩擦力作用下,由于有机成分较多而相互粘结,并粘结于两摩擦副表面.因为界面膜自身内部的粘结力大于其与两表面的粘结力,在摩擦作用下会沿其中部面剪开而粘结在两摩擦体表面,形成摩擦转移膜,转移膜的成分以有机物(或其分解物)和填料及金属元素组成.随着转移膜的不断形成,两摩擦表面的粗糙度降低直到形成稳定的转移膜.在这一过程中摩擦系数变化较大,而磨损率由大到小.一般认为,这段过程的磨损机理为磨料磨损.在随后的过程中,转移膜的形成、剪切处于动态平衡,在温度不太高的情形下,摩擦系数和磨损都处于相对稳定的状态.有人认为此阶段磨损机理主要是粘着或疲劳磨损.随着温度的增高,有机物发生降解从而使摩31 西 安 工 业 学 院 学 报 第20卷擦材料表面的无机填料成分增加,转移膜与摩擦材料的粘结程度降低,转移膜破裂而引起严重的热磨损.对于一些纤维增强的摩擦材料,有人认为纤维的加入有利于转移膜的形成并增加其稳定性,从而起到减磨作用[19～21].而对铝基复合材料制动盘,转移膜在其上形成的可能性和稳定性较铸铁高,故有人认为铝基复合材料中的硬颗粒起到了机械夹挤的作用.摩擦材料的表层成分、性质和结构对其摩擦磨损起着决定性作用.目前关于表面结构主要有两种模型,它们都是由表至里地将表层划分为五层,对三、四、五(即靠近基体的三层)的认识相同,分别为裂纹形成层、应变层和基体.而对一、二层的认识不同,一种认为一层是由分解和部分碳化且包含有微裂纹的树脂组成,二层是树脂的降解层;另一种模型认为一层是吸附层,二层是金属化层.这可能是由于材质和试验条件的不同所致.也有人将摩擦表层划分为四层,即表面工作层、疏松层、变形强化层和基体.由于对磨损机理的认识不尽相同,且各种磨损机理都未能完全地解释各种材质和工况下的摩擦学现象,所以就很难建立摩擦磨损的计算模型与公式.目前已有的算式大部分是基于某种磨损机理而建立的,或是根据特定的试验条件而建立的经验公式.基于粘着磨损理论模型的体积磨损量计算公式为ΔV =k Pvt (1)式中,ΔV 是体积磨损量;P 是法向载荷;v 是滑动速度;t 是滑动时间;k 是磨损因子.但此式不适合绝大多数摩擦材料.质量磨损量计算公式为ΔW =αP a v b t c(2)式中,ΔW 为质量磨损量;P 、v 、t 意义同(1)式;α、a 、b 、c 为常数.温度高于300℃的质量磨损量公式为ΔW =βP a v b t exp (-E/T R )(3)式中,E 为材料的活化能;R 为气体常数;T 为绝对温度.摩擦材料的物理机械性能与磨损量关系为ΔW =K i μH a K f P b v c βc (4)式中,K f 为摩擦材料冲击强度,μ为摩擦系数;H 为摩擦材料布氏硬度;a 、b 、c 、d 、K i 为常数.Rhee 还给出摩擦力的计算公式F =μP a v b (5) Briscoe J [15～18]基于粘着磨损模型,用载荷指数建立了芳纶纤维增强的有机摩擦材料的摩擦力计算公式F =K exp (c T b -a T )P n +αP(6)式中,K 、c 、a 、α为常数;P 为法向载荷;n 为载荷数;T b 和T 分别为体积温度和表面温升.2 发展趋势在摩擦材料的非石棉化过程中,尽管进行了大量的研究并出现了各种非石棉纤维,但迄131第2期 盛钢等:制动摩擦材料研究的现状与发展 今为止,仍未找到能够完全具备石棉纤维所有特性的单一纤维.由于不同纤维具有不同的性能优势,且在不同方向上具有不同的力学和物理性能,因此,对纤维增强的摩擦材料而言,采用多种纤维进行合理复合,从而提高非石棉摩擦材料的摩擦性能和使用性能是非石棉摩擦材料发展的有效途径和必然趋势.用于摩擦材料的粘结剂在摩擦材料的组成中占有重要地位,目前普遍采用的粘结剂存在的一个共同问题就是耐热性差,在高速和较恶劣工况下产生的高温会引起其热分解,不能满足比较苛刻的制动工况.因此,通过化学改性等手段研究具有较高耐热性能的粘结剂乃是一个重要的发展方向.对于金属和金属陶瓷摩擦材料,由于其价格高、制造工艺复杂、制动噪音以及对偶件的擦伤大等限制了其应用范围,因此其发展需要解决的问题依然是成本、噪音及与对偶件的相容问题.随着新材料和微电子技术的迅速发展,将微电子技术和微传感器技术用于摩擦材料,形成能够自动检测制动过程中摩擦系数、摩擦力、摩擦量及表面温度的功能摩擦材料,进而通过控制技术自动调节制动过程中的制动力和表面温度,将极大地提高制动的可靠性和安全性,并使防抱死系统更有效、更可靠地工作,这是未来摩擦材料发展的重要方向.制动摩擦中会发生一系列化学、物理变化和材料转移现象,因此摩擦磨损机理依赖于摩擦副的材质、组织结构、试验条件及周围环境等组成的摩擦学系统.对这一相当复杂的系统,仍需进行大量的研究.3 结论随着车辆行驶速度和人们对安全要求的不断提高,特别是人们对能源危机和环境保护呼声的日益高涨,以节能和环保为目标,采用多学科技术的交叉,研究具有节能和环境保护特征,更高效更可靠的绿色摩擦制动器材料是汽车工业发展的必然趋势.参考文献:[1] RCE S K.Wear mechanisms for asbestor reinforced automative friction materials[J ].Wear ,1974,29(3):391[2] ALDRICH F W.Semi 2metallics :a new type of friction material[J ].SAE paper 7105911.1971[3] 朱文坚,王涛.无石棉(半金属)配方的模糊优化设计及其应用[J ].机械设计,1991(1):10[4] RCE S K.摩阻材料的结构与性能[D ].上海交通大学应用化学系,1998[5] 贾贤.汽车摩擦材料增强纤维研究综述[J ].汽车技术,1994(1):114[6] 刘震之.汽车摩擦材料增强纤维研究综述[J ].汽车技术,1999(1):19[7] 张清海.非石棉盘式制动的发展现状[J ].汽车技术,1993(6):45[8] V ISHWANA TH A P.Frictaion and wera of a glass woven roving/modified phenolic composite [J ].Composites ,1990,21:531[9] G OPAL P.Fade and wear characteristics of a glass 2fiber 2reinforced phenolic friction materials[J ].Wear ,1994,174:119[10] FORSD YKE K I.Phenolic resin com posites for high temperature applications [P ].Pro of Inter Conf.FRC84:399231 西 安 工 业 学 院 学 报 第20卷[11] 黄怿等.论我国发展无石棉摩阻复合材料的途径[J ].复合材料学报,1989(6):[12] GIL TRORN J P.The role of the counter face in the friction and wear of carbon 2fiber 2reinforcedthermosetting resin[J ].Wear ,1970,16:359[13] LO KEN Y.Asbestos free brakes and dry cluches reinforced with kevlar aramid fiber [P ].SAE paper ,800667,1980[14] TA K AHISA K A TO.The wear of aramid fiber reinforced brake pads :the role of aramid fibers[J ].ASMETribology Cont In New Orleaus ,Oct.1993.No.93-TC -K -4[15] BRISCOE B J.Friction of aramid fiber com posite[A ].Proc in Conf On Disc Brakes Commes[C].The Instof Mech Eng.Vehicle ,London.[16] BRISCOE B J.Aramid fiber friction :a re placement for asbestos in high friction materials [A ].In :Tribology of Advanced composites[C].[17] BRISCOE B J.Ploymer composite as frrction material[A ].In :Com posite Materical Trilbology[C].[18] HAWTHORN E H M.Wera in hybrid carbon glass fiber epoxy composite materiale[A ].Proc Int Conf OnWeat of Materials[C].ASME New Y ork.1983:576[19] BRISCOE B J.Friction of aramid fiber com posite[A ].Proc in Conf on Disc Brakes Commer[C].The Instof Mech Eng.Vehicle ,London.[20] BRISCOE B J.Aramid fiber friction :a re placement for asbestos in high friction materials [A ].In :Tribology of Advanced Composites[C].[21] BRISCOE B J.Ploymer composite as friction materials[A ].In :Com posites Materials Tribology[C].331第2期 盛钢等:制动摩擦材料研究的现状与发展 。