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增強(qiáng)摩擦纖維的選用方法介紹
日期：2024-12-23 17:39
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摘要：
增強(qiáng)摩擦纖維的選用方法介紹
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、表麵活性好、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*顯著的特點(diǎn)是導(dǎo)熱性能好。鋼纖維以其高導(dǎo)熱性能使局部表麵熱量迅速擴(kuò)散至內(nèi)部，從而降低摩擦表麵溫度，避免表麵溫度過高，防止樹脂基體團(tuán)熱分解而導(dǎo)致材料磨損加劇，延長了製品的使用壽命。但鋼纖維製成的摩擦材料質(zhì)量大，容易鏽蝕。用這種材料製成的離合器麵片鏽蝕後導(dǎo)致粘連，影響換檔分離，並導(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)材料的防鏽性能，而對(duì)摩擦性能無明顯影響；鋼纖維和礦物纖維及有機(jī)纖維混雜使用可以進(jìn)一步降低材料的密度及改善製動(dòng)噪聲。目前，鋼纖維增強(qiáng)摩擦材料在我國多種汽車上進(jìn)行了應(yīng)用，反映較好。
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，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。玻璃纖維屬於無機(jī)矽酸鹽纖維，因而熱穩(wěn)定性較好。其表麵處理工藝也得到了廣泛的研究，研製出多種偶聯(lián)劑，與樹脂親和性較好，因此在增強(qiáng)纖維摩擦材料中得到了一定的應(yīng)用。據(jù)國外報(bào)道，玻璃纖維增強(qiáng)的摩擦材料，其摩擦磨損性能良好，但玻璃纖維增強(qiáng)材料對(duì)載荷、滑動(dòng)速度及製動(dòng)溫度等固素反應(yīng)較敏感。在重載房速及高溫下，摩擦係數(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。雖然說玻璃纖維能夠運(yùn)用在摩擦材料的增強(qiáng)材料中，但玻璃纖維有不足之處。①硬度過高，磨損比石棉增強(qiáng)材料大；②當(dāng)溫度超過800℃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)材料的摩擦係數(shù)隨溫度有較大的變化，摩擦係數(shù)不穩(wěn)定。
3、碳纖維
碳纖維具有高比強(qiáng)度、高比模量、耐熱、耐磨、耐腐蝕及熱膨脹係數(shù)較小等許多優(yōu)點(diǎn)。碳纖維增強(qiáng)基體的（C／C）複合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)基體的航空剎車用複合材料具有質(zhì)量輕、抗熱衝擊性好、摩擦係數(shù)穩(wěn)定、使用壽命長等特點(diǎn)，是新一代的航空剎車副。目前，**上大多數(shù)**和民用乾線飛機(jī)采均用碳纖維增強(qiáng)基體的複合材料剎車副。但用作一般民用的摩擦材料還存在以下障礙；①碳／碳複合材料製作工藝複雜成本很高，原材料價(jià)格也較高，產(chǎn)量有限。②現(xiàn)有的碳纖維一般為長纖維，而應(yīng)用於摩擦材料中的增強(qiáng)纖維一般是2－5mm的短纖維。這一點(diǎn)目前較難達(dá)到。③碳纖維尤其是高模量石墨纖維的表麵是惰性的，與樹脂的潤濕性、粘附性差，所以皮製備碳纖維增強(qiáng)複合材料時(shí)，須對(duì)碳纖維表麵進(jìn)行處理，以提高碳纖維與樹脂間的粘附強(qiáng)度。處理後碳纖維不但表麵積增大，還能在表麵生成活性基團(tuán)（如羰基、羧基、和羥基等），通過這些基團(tuán)使碳纖維與樹脂基體之間產(chǎn)生化學(xué)鍵，從而提高界麵強(qiáng)度。
4、有機(jī)纖維
芳綸（Kevlar）、聚丙烯纖維、聚乙烯纖維、聚酯纖維等可燃點(diǎn)高，高溫?zé)岱纸獠幻黠@，因而也可用作摩擦材料的增強(qiáng)纖維。有機(jī)纖維單獨(dú)作為增強(qiáng)纖維使用時(shí)，一般都要經(jīng)過表麵處理，通常是把天然或合成的有機(jī)纖維放在非電解的處理液中，使纖維表麵鍍上薄薄一層金屬。經(jīng)過表麵處理的有機(jī)纖維，既具有金屬纖維的優(yōu)點(diǎn)，如導(dǎo)熱性好，耐磨等；又具有非金屬纖維的特點(diǎn)，如密度小，韌性好等。例如，較常用的芳綸（Kevlar-49）特點(diǎn)是強(qiáng)韌性好，彈性模量高，密度低，價(jià)格隻相當(dāng)於碳纖維的1/3，其不足之處是由它所製成的複合材料的耐壓強(qiáng)度及彎曲疲勞握度不太好。研究表明，有機(jī)纖維可以提高材料摩擦性能的穩(wěn)定性，明顯降低磨損量，對(duì)於降低製動(dòng)噪聲也有明顯作用。但有機(jī)纖維在摩擦材料中的應(yīng)用還存在價(jià)格、表麵處理、分散工藝等問題，有待進(jìn)一步研究。
5、礦物纖維
礦物纖維取材廣泛，且價(jià)格低廉，也逐步引起人們的注意。用價(jià)格便宜的礦物纖維取代石棉纖維將是摩擦材料研究的一個(gè)重要課題。礦物纖維也存在以下缺陷：①一般合結(jié)晶水，高溫製動(dòng)時(shí)易脫水，材料性能不太穩(wěn)定;②質(zhì)量不穩(wěn)定;產(chǎn)品質(zhì)量受產(chǎn)地、產(chǎn)時(shí)的影響較大。如果選擇產(chǎn)量大、品位高的礦物纖維，調(diào)整摩擦材料配方後可取得較好效果。
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、表麵活性好、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*顯著的特點(diǎn)是導(dǎo)熱性能好。鋼纖維以其高導(dǎo)熱性能使局部表麵熱量迅速擴(kuò)散至內(nèi)部，從而降低摩擦表麵溫度，避免表麵溫度過高，防止樹脂基體團(tuán)熱分解而導(dǎo)致材料磨損加劇，延長了製品的使用壽命。但鋼纖維製成的摩擦材料質(zhì)量大，容易鏽蝕。用這種材料製成的離合器麵片鏽蝕後導(dǎo)致粘連，影響換檔分離，並導(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)材料的防鏽性能，而對(duì)摩擦性能無明顯影響；鋼纖維和礦物纖維及有機(jī)纖維混雜使用可以進(jìn)一步降低材料的密度及改善製動(dòng)噪聲。目前，鋼纖維增強(qiáng)摩擦材料在我國多種汽車上進(jìn)行了應(yīng)用，反映較好。
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，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。玻璃纖維屬於無機(jī)矽酸鹽纖維，因而熱穩(wěn)定性較好。其表麵處理工藝也得到了廣泛的研究，研製出多種偶聯(lián)劑，與樹脂親和性較好，因此在增強(qiáng)纖維摩擦材料中得到了一定的應(yīng)用。據(jù)國外報(bào)道，玻璃纖維增強(qiáng)的摩擦材料，其摩擦磨損性能良好，但玻璃纖維增強(qiáng)材料對(duì)載荷、滑動(dòng)速度及製動(dòng)溫度等固素反應(yīng)較敏感。在重載房速及高溫下，摩擦係數(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。雖然說玻璃纖維能夠運(yùn)用在摩擦材料的增強(qiáng)材料中，但玻璃纖維有不足之處。①硬度過高，磨損比石棉增強(qiáng)材料大；②當(dāng)溫度超過800℃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)材料的摩擦係數(shù)隨溫度有較大的變化，摩擦係數(shù)不穩(wěn)定。
3、碳纖維
碳纖維具有高比強(qiáng)度、高比模量、耐熱、耐磨、耐腐蝕及熱膨脹係數(shù)較小等許多優(yōu)點(diǎn)。碳纖維增強(qiáng)基體的（C／C）複合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)基體的航空剎車用複合材料具有質(zhì)量輕、抗熱衝擊性好、摩擦係數(shù)穩(wěn)定、使用壽命長等特點(diǎn)，是新一代的航空剎車副。目前，**上大多數(shù)**和民用乾線飛機(jī)采均用碳纖維增強(qiáng)基體的複合材料剎車副。但用作一般民用的摩擦材料還存在以下障礙；①碳／碳複合材料製作工藝複雜成本很高，原材料價(jià)格也較高，產(chǎn)量有限。②現(xiàn)有的碳纖維一般為長纖維，而應(yīng)用於摩擦材料中的增強(qiáng)纖維一般是2－5mm的短纖維。這一點(diǎn)目前較難達(dá)到。③碳纖維尤其是高模量石墨纖維的表麵是惰性的，與樹脂的潤濕性、粘附性差，所以皮製備碳纖維增強(qiáng)複合材料時(shí)，須對(duì)碳纖維表麵進(jìn)行處理，以提高碳纖維與樹脂間的粘附強(qiáng)度。處理後碳纖維不但表麵積增大，還能在表麵生成活性基團(tuán)（如羰基、羧基、和羥基等），通過這些基團(tuán)使碳纖維與樹脂基體之間產(chǎn)生化學(xué)鍵，從而提高界麵強(qiáng)度。
4、有機(jī)纖維
芳綸（Kevlar）、聚丙烯纖維、聚乙烯纖維、聚酯纖維等可燃點(diǎn)高，高溫?zé)岱纸獠幻黠@，因而也可用作摩擦材料的增強(qiáng)纖維。有機(jī)纖維單獨(dú)作為增強(qiáng)纖維使用時(shí)，一般都要經(jīng)過表麵處理，通常是把天然或合成的有機(jī)纖維放在非電解的處理液中，使纖維表麵鍍上薄薄一層金屬。經(jīng)過表麵處理的有機(jī)纖維，既具有金屬纖維的優(yōu)點(diǎn)，如導(dǎo)熱性好，耐磨等；又具有非金屬纖維的特點(diǎn)，如密度小，韌性好等。例如，較常用的芳綸（Kevlar-49）特點(diǎn)是強(qiáng)韌性好，彈性模量高，密度低，價(jià)格隻相當(dāng)於碳纖維的1/3，其不足之處是由它所製成的複合材料的耐壓強(qiáng)度及彎曲疲勞握度不太好。研究表明，有機(jī)纖維可以提高材料摩擦性能的穩(wěn)定性，明顯降低磨損量，對(duì)於降低製動(dòng)噪聲也有明顯作用。但有機(jī)纖維在摩擦材料中的應(yīng)用還存在價(jià)格、表麵處理、分散工藝等問題，有待進(jìn)一步研究。
5、礦物纖維
礦物纖維取材廣泛，且價(jià)格低廉，也逐步引起人們的注意。用價(jià)格便宜的礦物纖維取代石棉纖維將是摩擦材料研究的一個(gè)重要課題。礦物纖維也存在以下缺陷：①一般合結(jié)晶水，高溫製動(dòng)時(shí)易脫水，材料性能不太穩(wěn)定;②質(zhì)量不穩(wěn)定;產(chǎn)品質(zhì)量受產(chǎn)地、產(chǎn)時(shí)的影響較大。如果選擇產(chǎn)量大、品位高的礦物纖維，調(diào)整摩擦材料配方後可取得較好效果。
