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1、纖維增強(qiáng)摩擦復(fù)合材料1刖吞右棉作為一種天然礦物纖維，具冇質(zhì)輕、價(jià)廉、分散性好、摩擦濟(jì)損性能好、增強(qiáng)效果好等特點(diǎn)，因此在摩擦材料中得到了廣泛的應(yīng)用。從上世紀(jì)20一8()年代，石棉基摩擦材料幾乎是一統(tǒng)天下。自從上世紀(jì)70年代，石棉及其高溫分解物被確認(rèn)屬于致癌物質(zhì)后，許多國(guó)家對(duì)石棉的使用都做出了具體的規(guī)定。瑞士及德國(guó)規(guī)定1988年牛產(chǎn)的汽車不能使用石棉基摩擦材料。美國(guó)也有10年內(nèi)禁止使用右棉的捉案。與此同時(shí)，石棉粉塵的嚴(yán)格限制必須對(duì)除塵設(shè)備進(jìn)行高額投資,致使石棉摩擦材料價(jià)格上升。隨著汽車科技的進(jìn)步，汽車的速度越來(lái)越高，制動(dòng)器更小以及盤式制動(dòng)器
2、的出現(xiàn)，對(duì)摩擦材料的性能提出了更高的要求，使用條件也更為苛刻。如今轎車前輪盤式制動(dòng)溫度可達(dá)300-500°C,而石棉在400°C左右將失去結(jié)晶水，580-700°C時(shí)結(jié)晶水將完全喪失，同時(shí)也失去彈性和強(qiáng)度，己基本失去增強(qiáng)效果問(wèn)。石棉脫水后導(dǎo)致摩擦性能不穩(wěn)定、損傷財(cái)偶及出現(xiàn)制動(dòng)噪聲,因此，石棉基摩擦材料顯然不能適應(yīng)汽車工業(yè)和現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展需求將逐步被取代。曲于我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低、民眾環(huán)保意識(shí)不強(qiáng)及汽車工業(yè)的落后，價(jià)格較低、應(yīng)用范圍較廣的石棉基摩擦材料至今還在使用。然而隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求
3、也越來(lái)越高。國(guó)家有關(guān)部門規(guī)定，近年右棉基摩擦材料將要被其它纖維增強(qiáng)摩擦復(fù)合材料所替代。就以上所談到的石棉缺點(diǎn)，代替石棉基摩擦材料的研究工作已經(jīng)刻不容緩。通過(guò)對(duì)實(shí)際應(yīng)用屮摩擦材料的研究，纖維增強(qiáng)摩擦材料屮增強(qiáng)纖維的作用主要是使材料具有一定的強(qiáng)度和韌性，耐沖擊、剪切、拉伸等機(jī)械作用而不至于出現(xiàn)裂紋、斷裂、崩缺等機(jī)械損傷。因此增強(qiáng)纖維應(yīng)滿足以下性能要求：①具冇足夠的強(qiáng)度和模量以及較好的韌性；②良好的摩擦性能，在一定的溫度范圍內(nèi)貝有穩(wěn)定的摩擦系數(shù)及適當(dāng)?shù)哪Σ翐p耗；③較高的熱分解溫度，在?定溫度范圍內(nèi)不發(fā)生熱分解、脫水、相變等和較高的高溫分解殘?zhí)?/p>
4、率；④纖維易于分散且與基體有較好的相溶性；⑤適當(dāng)?shù)拇T度，不產(chǎn)生嚴(yán)重的噪音；⑥量廣、價(jià)廉、無(wú)毒性，不污染環(huán)境。目前，國(guó)內(nèi)外開(kāi)展了代用增強(qiáng)纖維的研究。主要冇鋼纖維、玻璃纖維、碳纖維、有機(jī)纖維。雖然擁有如此眾多的代用增強(qiáng)纖維，但非石棉纖維還存在著許多的不足；①增強(qiáng)纖維與基體的相溶性較差；②價(jià)格較石棉基摩擦材料高出很多；③增強(qiáng)纖維摩擦材料的制成品性能并不是很穩(wěn)定，代用纖維摩擦材料雖然在某些方面已經(jīng)超越右棉基摩擦材料，但就整體性能而言述存在較大的差距。本文就目前所使用的代用纖維及其摩擦材料性能，給出綜合分析，希望能對(duì)我國(guó)石棉纖維替代材料的應(yīng)用研究
5、冇一定參考作用。2增強(qiáng)纖維的選用2.1鋼纖維使用低碳鋼以及采取超聲波切削法生產(chǎn)出的鋼纖維含油量低、表面活性好、價(jià)格便宜，因此在半金屬基摩擦材料中得到廣泛應(yīng)用。鋼纖維最顯著的特點(diǎn)是導(dǎo)熱性能好。鋼纖維以其高導(dǎo)熱性能使局部表而熱量迅速擴(kuò)散至內(nèi)部，從而降低摩擦表面溫度，避免表面溫度過(guò)高，防止樹(shù)脂基體團(tuán)熱分解而導(dǎo)致材料磨損加劇，延長(zhǎng)了制品的使用壽命。但鋼纖維制成的摩擦材料質(zhì)量大，容易銹蝕。用這種材料制成的離合器面片銹蝕后導(dǎo)致粘連，影響換檔分離，并導(dǎo)致傳動(dòng)振動(dòng)和抖動(dòng)。研究表明，加入一定量的鋅粉和氧化鈣等可以增強(qiáng)材料的防銹性能，而對(duì)摩擦性能無(wú)明顯影響
6、；鋼纖維和礦物纖維及冇機(jī)纖維混雜使用可以進(jìn)一步降低材料的密度及改善制動(dòng)噪聲。目而，鋼纖維增強(qiáng)摩擦材料在我國(guó)多種汽車上進(jìn)行了應(yīng)用，反映較好。2.2玻璃纖維玻璃纖維作為代用增強(qiáng)纖維的研究時(shí)間較長(zhǎng)，產(chǎn)品質(zhì)量比較穩(wěn)定，產(chǎn)量較大，價(jià)格也相對(duì)比較便宜。玻璃纖維屬于無(wú)機(jī)硅酸鹽纖維，因而熱穩(wěn)定性較好。其表面處理工藝也得到了廣泛的研究，研制出多種偶聯(lián)劑，與樹(shù)脂親和性較好，因此在增強(qiáng)纖維摩擦材料中得到了一定的應(yīng)用。據(jù)國(guó)外報(bào)道，玻璃纖維增強(qiáng)的摩擦材料，It摩擦磨損性能良好，但玻璃纖維增強(qiáng)材料對(duì)載荷、滑動(dòng)速度及制動(dòng)溫度等固素反應(yīng)較皺感。在重載房速及高溫下，摩擦
7、系數(shù)變化明顯，不穩(wěn)定。玻璃纖維用作摩擦材料的增強(qiáng)纖維有一定的要求。玻璃纖維應(yīng)較柔軟，而含15—30%氯化鉀的玻璃纖維可使莫氏強(qiáng)度下降，使玻璃纖維變軟，認(rèn)為E玻璃纖維可以使用。雖然說(shuō)玻璃纖維能夠運(yùn)用在摩擦材料的增強(qiáng)材料屮，但玻璃纖維冇不足Z處。①硬度過(guò)高，磨損比石棉增強(qiáng)材料大；②當(dāng)溫度超過(guò)800°C時(shí)易形成玻璃珠，而玻璃珠莫氏硬度更高，材料磨損量會(huì)進(jìn)一步增加；③玻璃纖維增強(qiáng)材料的摩擦系數(shù)隨溫度有較大的變化，摩擦系數(shù)不穩(wěn)定。2.3碳纖維碳纖維具冇高比強(qiáng)度、高比模量、耐熱、耐磨、耐腐蝕及熱膨脹系數(shù)較小等許多優(yōu)點(diǎn)。碳纖維增強(qiáng)基體的（C/C）復(fù)合
8、摩擦材料在航空航天工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。碳纖維增強(qiáng)基體的航空剎車用復(fù)合材料具有質(zhì)量輕、抗熱沖擊性好、摩擦系數(shù)穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，是新一代的航空剎車副。目前，國(guó)際上大多數(shù)軍用和民用干線飛機(jī)采均用碳纖維增強(qiáng)
