CN108907177A - 用于高速列车制动用的铜基粉末冶金摩擦材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铜基粉末冶金制动摩擦材料，主要由下列组分组成：Cu：50‑55％、Ni：1‑2％、Sn：1.5‑2.5％、Fe：16‑20％、Cr：2‑4％、Mo：3‑4.5％、W：2‑3％、MgO：1‑1.5％、ZrO2：1‑1.5％、MoO3：0.5‑1％、Ti：1.5‑2.5％和C：9‑13％。本发明具有独特的原料成分配比设计，制得的摩擦材料综合性能优越，能够满足高速列车的制动需求、降低高速列车的使用和维护成本。
Description
技术领域
本发明涉及粉末冶金技术领域，特别是涉及一种具有独特配制、能够极大地提高摩擦性能的铜基粉末冶金制动摩擦材料。
背景技术
粉末冶金摩擦材料以金属粉末为基体，添加适量的润滑组元和摩擦组分，采用粉末冶金工艺制造而成，已被广泛应用于交通、机械、电子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工业等领域，成为新材料科学中最具发展活力的分支之一。运用粉末冶金技术可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品，粉末冶金制品具有独特的化学组成和机械、物理性能，是传统的熔铸方法无法获得的。
在高速列车刹车制动技术领域，采用粉末冶金生产的铁基、铜基金属陶瓷摩擦材料制成的闸片，并通过制动闸片直接与制动盘摩擦消耗高速列车的动能，使列车制动停车。该制动闸片能够适应较高的使用温度，很大程度上解决了高温摩擦系数热衰退和热磨损问题，使刹车装置的设计和使用获得了较大的延伸。但是随着列车运行速度的不断提升，高速列车已达到300-350Km/h的时速，制动能量较大，要求制动摩擦材料具有以下性能：
⑴足够高而稳定的摩擦因数。
⑵环境适应性强。
⑶较高的耐磨性。
⑷良好的热物理、力学性能及导热性好。
⑸对制动盘损伤小，不易划伤制动盘表面。
⑹制动过程不易产生噪音，无污染。
⑺经济性好、原料来源充裕，价格便宜，生产工艺简单。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种铜基粉末冶金制动摩擦材料，其具有独特的成分设计，通过混料、成形和烧结等工艺，制得的摩擦材料综合性能优越，能够满足列车高速发展的制动需求。
为实现上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：
一种铜基粉末冶金制动摩擦材料，其特征在于,主要由下列组分组成：Cu：50-55％、Ni：1-2％、Sn：1.5-2.5％、Fe：16-20％、Cr：2-4％、Mo：3-4.5％、W：2-3％、MgO：1-1.5％、ZrO2：1-1.5％、MoO3：0.5-1％、Ti：1.5-2.5％和C：9-13％。
作为优选，所述铜基粉末冶金制动摩擦材料主要由下列组分组成：Cu：52-53％、Ni：1-1.5％、Sn：1.5-2％、Fe：17-19％、Cr：2-3％、Mo：3.5-4％、W：2.5-3％、MgO：1-1.2％、ZrO2：1-1.3％、MoO3：0.5-1％、Ti：2-2.5％和C：11.5-12％。
作为优选，铜粉是电解铜粉。
作为优选，所述C为鳞片石墨。
本发明采用合理配比的铜合金作为基体组元，包括Sn、Fe、Ni、Cr、Mo、W、Ti合金元素，MgO、ZrO2和MoO3作为摩擦组元，C作为润滑组元，制得的摩擦材料，具有摩擦系数稳定，磨损率低的优点，用于高速列车的制动系统中，能使高速列车的安全制动，降低高速列车的使用和维护成本。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下技术效果：本发明具有独特的原料成分配比设计，通过混料、成形和烧结等工艺，制得具有摩擦系数稳定、强度足够、磨损率低的摩擦材料，满足高速列车的制动需求。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
实施例1
按照如下成分：Cu：50％、Ni：2％、Sn：2.5％、Fe：16％、Cr：4％、Mo：4.5％、W：3％、MgO：1.5％、ZrO2：1.5％、MoO3：1％、Ti：2.5％和C：11.5％配制混合料，混合料采用V形混料机，并且为了避免偏析，加入微量机油，混合时间为2.5h，充分混合；压制采用粉末冶金专用液压机成形，成形压制压力控制在5.2MPa；烧结采用钟罩炉，烧结温度为940℃，烧结时间为3h，采用分解氨为保护气氛。
采用MM3000摩擦磨损试验机对上述摩擦材料进行测试，在相当于350km/h的速度下其摩擦系数为0.334，平均磨耗量为0.21cm3/MJ。
实施例2
按照如下成分Cu：52％、Ni：1.5％、Sn：1.5％、Fe：19％、Cr：2％、Mo：4％、W：2.5％、MgO：1.2％、ZrO2：1.3％、MoO3：0.5％、Ti：1.5％和C：13％配制混合料。混合料采用V形混料机，并且为了避免偏析，加入微量机油，混合时间为2h，充分混合；压制采用粉末冶金专用液压机成形，成形压制压力控制在5MPa；烧结采用钟罩炉，烧结温度为950℃，烧结时间为2.5h，采用分解氨为保护气氛。
采用MM3000摩擦磨损试验机对上述摩擦材料进行测试，在相当于350km/h的速度下其摩擦系数为0.346，平均磨耗量为0.22cm3/MJ。
实施例3
按照如下成分Cu：53％、Ni：1.5％、Sn：2％、Fe：17％、Cr：3％、Mo：3.5％、W：3％、MgO：1％、ZrO2：1.5％、MoO3：0.5％、Ti：2％和C：12％配制混合料。混合料采用V形混料机，加入微量机油，混合时间为2.5h；成形压制采用粉末冶金专用液压机成形，压制压力控制在5.6MPa；烧结采用钟罩炉，烧结温度为960℃，烧结时间为2.5h，采用分解氨为保护气氛。
采用MM3000摩擦磨损试验机对上述摩擦材料进行测试，在相当于350km/h的速度下其摩擦系数为0.346，平均磨耗量为0.23cm3/MJ。
实施例4
按照如下成分：Cu：55％、Ni：1％、Sn：2％、Fe：20％、Cr：3％、Mo：3％、W：2％、MgO：1％、ZrO2：1％、MoO3：1％、Ti：2％和C：9％配制混合料。混合料采用V形混料机，加入微量机油，混合时间为3h；压制采用粉末冶金专用液压机成形，成形压制压力控制在6MPa；烧结采用钟罩炉，烧结温度为970℃，烧结时间为2h，采用分解氨为保护气氛。
采用MM3000摩擦磨损试验机对上述摩擦材料进行测试，在相当于350km/h的速度下其摩擦系数为0.353，平均磨耗量为0.25cm3/MJ。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (4)
1.一种铜基粉末冶金制动摩擦材料，其特征在于,主要由下列组分组成：Cu：50-55％、Ni：1-2％、Sn：1.5-2.5％、Fe：16-20％、Cr：2-4％、Mo：3-4.5％、W：2-3％、MgO：1-1.5％、ZrO2：1-1.5％、MoO3：0.5-1％、Ti：1.5-2.5％和C：9-13％。
2.根据权利要求1所述的铜基粉末冶金制动摩擦材料，其特征在于：其特征在于,主要由下列组分组成：Cu：52-53％、Ni：1-1.5％、Sn：1.5-2％、Fe：17-19％、Cr：2-3％、Mo：3.5-4％、W：2.5-3％、MgO：1-1.2％、ZrO2：1-1.3％、MoO3：0.5-1％、Ti：2-2.5％和C：11.5-12％。
3.根据权利要求1所述的铜基粉末冶金制动摩擦材料，其特征在于：所述Cu是电解铜粉。
4.根据权利要求1所述的铜基粉末冶金制动摩擦材料，其特征在于：所述C为鳞片石墨。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20181130 |