CN101623759B - 用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料，包括以下重量百分比的组成成分：铜55-70％、锡2-7％、锌2-6％、铁1-7％、二氧化硅1-5％、三氧化钼4-8％、三氧化二铝3-7％和碳6-13％。本发明还可以包括重量百分比为5-9％的镍、重量百分比为4-7％的钨或重量百分比为1-6％的铅，或上述组分的任意组合。本发明用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料具有较高的摩擦耐热性、稳定的摩擦系数、较强的耐磨性和较好的热物理稳定性能，同时机械强度也有显著提高，能够满足高速动车组高速运行时制动的需要。
Description
技术领域
本发明涉及一种制动闸片的材料，特别是涉及一种用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料。
背景技术
高速动车组的引进和国产化研制，使得我国的铁路事业有了飞跃式的发展。在实际运营中，稳定且良好的制动系统是高速动车组高速运行的保证。随着高速动车组运行速度的不断提高，列车的制动负荷也大幅增加，这就对列车的制动系统提出了更高的要求。闸片是高速动车组制动系统的重要部件之一，在列车制动时闸片能够吸收动能，并将动能转化为热能散发到空气中，所以在制动时要求闸片材料既不能自身有毁坏性的磨损，也不能破坏制动摩擦副部件。
我国现有列车制动闸片基本上采用合成材料，这种材料的主要成分为有机材料，主要存在下述缺陷：
(1)强度低；
(2)耐热性能差，其最高使用温度不能超过400℃；
(3)耐磨性能较差，不能承受较大的压力，一般仅用于运行速度小于200km/h的列车上。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料，可以有效解决现有合成材料强度低、耐热性能差、耐磨性能较差等缺陷。
为了实现上述目的，本发明提供了一种用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料，包括以下重量百分比的组成成分：铜55-70％、锡2-7％、锌2-6％、铁1-7％、二氧化硅1-5％、三氧化钼4-8％、三氧化二铝3-7％和碳6-13％。
在上述技术方案的基础上，所述用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料还包括重量百分比为5-9％的镍、重量百分比为4-7％的钨或重量百分比为1-6％的铅，或上述组分的任意组合。
进一步地，所述铜的重量百分比为55-60％；所述铁的重量百分比为1-4％；所述三氧化二铝的重量百分比为3-5％。
本发明提供了一种用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料，该材料采用铜为金属基体，可以保证其较高的导热性；加入镍等元素，可以提高其热容量和耐磨性；再辅之以碳、锌、铁、锡、铅等元素，使其具有稳定的摩擦系数、减小表面磨损；采用二氧化硅、三氧化钼、三氧化二铝等以减少表面粘结和卡滞。因此，本发明具有较高的摩擦耐热性、稳定的摩擦系数、较强的耐磨性和较好的热物理稳定性能，同时机械强度也有显著提高，能够满足高速动车组高速运行时制动的需要。
下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
具体实施方式
实施例1
用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料包括以下重量百分比的组成成分：铜55％、锡7％、锌2％、铁7％、二氧化硅1％、三氧化钼8％、三氧化二铝7％和碳13％。
按照上述组成成分所得的粉末冶金材料在常温下的机械性能如下：硬度HB为24.6，抗压强度为35.3MPa。
实施例2
用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料包括以下重量百分比的组成成分：铜70％、锡2％、锌6％、铁1％、二氧化硅5％、三氧化钼4％、三氧化二铝6％和碳6％。
按照上述组成成分所得的粉末冶金材料在常温下的机械性能如下：硬度HB为20.9，抗压强度为33.9MPa。
实施例3
用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料包括以下重量百分比的组成成分：铜64％、锡5％、锌5％、铁4％、二氧化硅3％、三氧化钼6％、三氧化二铝3％和碳10％。
按照上述组成成分所得的粉末冶金材料在常温下的机械性能如下：硬度HB为22.6，抗压强度为37.4MPa。
实施例4
用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料包括以下重量百分比的组成成分：铜55％、锡7％、锌2％、铁7％、二氧化硅1％、三氧化钼8％、三氧化二铝3％、碳12％和镍5％。
按照上述组成成分所得的粉末冶金材料在常温下的机械性能如下：硬度HB为24.6，抗压强度为37.3MPa。
实施例5
用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料包括以下重量百分比的组成成分：铜70％、锡2％、锌2％、铁1％、二氧化硅1％、三氧化钼4％、三氧化二铝5％、碳6％和镍9％。
按照上述组成成分所得的粉末冶金材料在常温下的机械性能如下：硬度HB为21.6，抗压强度为33.3MPa。
实施例6
用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料包括以下重量百分比的组成成分：铜57％、锡6％、锌4％、铁4％、二氧化硅2.5％、三氧化钼6％、三氧化二铝3.5％、碳10％和镍7％。
按照上述组成成分所得的粉末冶金材料在常温下的机械性能如下：硬度HB为23.6，抗压强度为35.1MPa。
实施例7
用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料包括以下重量百分比的组成成分：铜55％、锡7％、锌2％、铁7％、二氧化硅1％、三氧化钼8％、三氧化二铝3％、碳13％和钨4％。
按照上述组成成分所得的粉末冶金材料在常温下的机械性能如下：硬度HB为24.5，抗压强度为37.8MPa。
实施例8
用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料包括以下重量百分比的组成成分：铜70％、锡2％、锌2％、铁1％、二氧化硅1％、三氧化钼4％、三氧化二铝7％、碳6％和钨7％。
按照上述组成成分所得的粉末冶金材料在常温下的机械性能如下：硬度HB为21，抗压强度为34.8MPa。
实施例9
用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料包括以下重量百分比的组成成分：铜57％、锡5％、锌5％、铁4％、二氧化硅3％、三氧化钼7％、三氧化二铝3.5％、碳10％和钨5.5％。
按照上述组成成分所得的粉末冶金材料在常温下的机械性能如下：硬度HB为22，抗压强度为36.8MPa。
实施例10
用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料包括以下重量百分比的组成成分：铜55％、锡7％、锌2％、铁7％、二氧化硅4％、三氧化钼8％、三氧化二铝3％、碳13％和铅1％。
按照上述组成成分所得的粉末冶金材料在常温下的机械性能如下：硬度HB为24.8，抗压强度为36MPa。
实施例11
用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料包括以下重量百分比的组成成分：铜70％、锡2％、锌3％、铁1％、二氧化硅1％、三氧化钼4％、三氧化二铝7％、碳6％和铅6％。
按照上述组成成分所得的粉末冶金材料在常温下的机械性能如下：硬度HB为21.8，抗压强度为34.2MPa。
实施例12
用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料包括以下重量百分比的组成成分：铜57％、锡6％、锌4％、铁4％、二氧化硅3.5％、三氧化钼7％、三氧化二铝3.5％、碳11％和铅4％。
按照上述组成成分所得的粉末冶金材料在常温下的机械性能如下：硬度HB为24.8，抗压强度为35.2MPa。
实施例13
用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料包括以下重量百分比的组成成分：铜55％、锡7％、锌2％、铁7％、二氧化硅4％、三氧化钼4％、三氧化二铝3％、碳7％、镍5％和铅6％。
按照上述组成成分所得的粉末冶金材料在常温下的机械性能如下：硬度HB为25.8，抗压强度为34.2MPa。
实施例14
用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料包括以下重量百分比的组成成分：铜70％、锡2％、锌2％、铁1％、二氧化硅1％、三氧化钼4％、三氧化二铝4％、碳6％、镍9％和铅1％。
按照上述组成成分所得的粉末冶金材料在常温下的机械性能如下：硬度HB为21.8，抗压强度为34.2MPa。
实施例15
用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料包括以下重量百分比的组成成分：铜57％、锡6％、锌4％、铁4％、二氧化硅2.5％、三氧化钼6％、三氧化二铝3.5％、碳7％、镍7％和铅3％。
按照上述组成成分所得的粉末冶金材料在常温下的机械性能如下：硬度HB为23.9，抗压强度为35.1MPa。
实施例16
用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料包括以下重量百分比的组成成分：铜55％、锡7％、锌2％、铁7％、二氧化硅4％、三氧化钼6％、三氧化二铝3％、碳6％、钨4％和铅6％。
按照上述组成成分所得的粉末冶金材料在常温下的机械性能如下：硬度HB为24，抗压强度为37MPa。
实施例17
用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料包括以下重量百分比的组成成分：铜70％、锡2％、锌2％、铁1％、二氧化硅1％、三氧化钼4％、三氧化二铝6％、碳6％、钨7％和铅1％。
按照上述组成成分所得的粉末冶金材料在常温下的机械性能如下：硬度HB为22.1，抗压强度为35.3MPa。
实施例18
用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料包括以下重量百分比的组成成分：铜57％、锡5％、锌5％、铁4％、二氧化硅3％、三氧化钼6％、三氧化二铝3.5％、碳8％、钨5.5％和铅3％。
按照上述组成成分所得的粉末冶金材料在常温下的机械性能如下：硬度HB为23.8，抗压强度为37MPa。
实施例19
用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料包括以下重量百分比的组成成分：铜55％、锡7％、锌2％、铁7％、二氧化硅4％、三氧化钼4％、三氧化二铝3％、碳6％、镍5％和钨7％。
按照上述组成成分所得的粉末冶金材料在常温下的机械性能如下：硬度HB为24，抗压强度为37MPa。
实施例20
用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料包括以下重量百分比的组成成分：铜68％、锡2％、锌2％、铁1％、二氧化硅1％、三氧化钼4％、三氧化二铝3％、碳6％、镍9％和钨4％。
按照上述组成成分所得的粉末冶金材料在常温下的机械性能如下：硬度HB为22.6，抗压强度为34MPa。
实施例21
用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料包括以下重量百分比的组成成分：铜57％、锡6％、锌4％、铁4％、二氧化硅2％、三氧化钼6％、三氧化二铝3.5％、碳7％、镍6％和钨4.5％。
按照上述组成成分所得的粉末冶金材料在常温下的机械性能如下：硬度HB为24，抗压强度为36MPa。
实施例22
用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料包括以下重量百分比的组成成分：铜55％、锡2％、锌2％、铁1％、二氧化硅5％、三氧化钼4％、三氧化二铝3％、碳6％、镍9％、钨7％和铅6％。
按照上述组成成分所得的粉末冶金材料在常温下的机械性能如下：硬度HB为24，抗压强度为37MPa。
实施例23
用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料包括以下重量百分比的组成成分：铜70％、锡2％、锌2％、铁1％、二氧化硅1％、三氧化钼4％、三氧化二铝3％、碳7％、镍5％、钨4％和铅1％。
按照上述组成成分所得的粉末冶金材料在常温下的机械性能如下：硬度HB为21，抗压强度为36.3MPa。
实施例24
用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料包括以下重量百分比的组成成分：铜57％、锡5％、锌3％、铁4％、二氧化硅2％、三氧化钼5％、三氧化二铝3.5％、碳8％、镍6％、钨4.5％和铅2％。
按照上述组成成分所得的粉末冶金材料在常温下的机械性能如下：硬度HB为23，抗压强度为35.2MPa。
实施例25
用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料包括以下重量百分比的组成成分：铜57％、锡5％、锌3％、铁4％、二氧化硅1.5％、三氧化钼5％、三氧化二铝3.5％、碳7％、镍6％、钨4.5％、铅2％和杂质1.5％。
按照上述组成成分所得的粉末冶金材料在常温下的机械性能如下：硬度HB为23.5，抗压强度为35.8MPa。
在实验室模拟试验中，模拟试验速度最高为350km/h，试验期间最高瞬间温度达到720℃，上述实施例1至实施例25的粉末冶金材料在不同温度、压力和速度下摩擦系数的波动不超过平均摩擦系数值的±15％；摩擦对象的工作表面没有发生粘结，磨耗量小于0.35cm3/MJ；并且粉末冶金材料本身没有出现破裂、分层、掉块等现象，也没有燃烧、冒烟和散发出不良气味的情形发生。
本发明提供了一种用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料，具有较高的摩擦耐热性、稳定的摩擦系数、较强的耐磨性和较好的热物理稳定性能，同时机械强度也有显著提高，能够满足高速动车组高速运行时制动的需要。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料，其特征在于，包括以下重量百分比的组成成分：铜55-70％、锡2-7％、锌2-6％、铁1-7％、二氧化硅1-5％、三氧化钼4-8％、三氧化二铝3-7％和碳6-13％。
2.根据权利要求1所述的用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料，其特征在于，还包括重量百分比为5-9％的镍、重量百分比为4-7％的钨或重量百分比为1-6％的铅。
3.根据权利要求1或2所述的用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料，其特征在于，所述铜的重量百分比为55-60％。
4.根据权利要求1或2所述的用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料，其特征在于，所述铁的重量百分比为1-4％。
5.根据权利要求1或2所述的用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料，其特征在于，所述三氧化二铝的重量百分比为3-5％。
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| CN101623759A (zh) | 2010-01-13 |
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