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混杂纤维增强树脂基摩擦材料耦合机理及摩擦层演变机制研究
| 论文题名： | 混杂纤维增强树脂基摩擦材料耦合机理及摩擦层演变机制研究 |
| 关键词： | 汽车制动片;树脂基摩擦材料;混杂纤维;耦合机制;摩擦层演变 |
| 摘要： | 随着汽车行业的不断发展，汽车制动片作为重要安全部件而备受关注，提升其制动可靠性、热稳定性、耐磨性等性能刻不容缓。利用混杂纤维的交联耦合效应可显著提升树脂基摩擦材料的综合性能，具有广泛的应用前景。 本文通过前期大量实验确定碳纤维、陶瓷纤维、芳纶纤维和六钛酸钾晶须为增强组分。采用正交实验法设计试验配方，利用四柱压力机热压制备混杂纤维树脂基摩擦材料，通过洛氏硬度计、剪切强度试验机和定速摩擦试验机检测其硬度、剪切强度及摩擦磨损性能，结合极差法、微观形貌分析和能谱分析探究混杂纤维对树脂基摩擦材料的影响；确定混杂纤维合理配比后采用黄金分割法进行配方优化，并通过模糊综合评价选出最佳配方；利用扫描电子显微镜对树脂基摩擦材料磨损前、后表面和磨屑的微观形貌进行分析讨论，并针对树脂基摩擦材料磨损后表面和磨屑的能谱分析结果探究其耦合机理及摩擦层演变机制。 结果表明：树脂基摩擦材料的机械物理性能会随着混杂纤维含量的增加而降低，其中陶瓷纤维和六钛酸钾晶须对摩擦材料的摩擦系数影响较大。陶瓷纤维开散后密布的网状结构，与树脂基体结合增加了材料强度，对摩擦系数具有明显提升作用同时对升温摩擦系数的影响最大。碳纤维对其硬度、剪切强度及磨损率的影响最大，且在摩擦过程中形成致密的转移膜，抑制摩擦材料的热衰退现象。通过模糊综合评价H3试样（碳纤维1.6wt.%、陶瓷纤维4.4wt.%、芳纶纤维2.0wt.%、六钛酸钾晶须19.6wt.%）为本试验的最佳配方，其磨损率仅为0.168×10-7cm3/(N·m)。 通过对优化后配方的微观形貌分析，结果表明树脂基摩擦材料的混杂纤维可以改变其界面形貌、孔隙、晶界和团聚程度等来改变纤维与各组分之间的交联耦合效应，决定其机械物理性能。此外树脂基摩擦材料的磨损机理主要是简单的磨粒磨损和热分解磨损，随着纤维含量的增加而转变为复杂的多种机理磨损。混杂纤维树脂基摩擦材料的摩擦层演变机制为：摩擦材料在摩擦过程中发生物质的转移，由硬质物质转化为软质成分，通过粘合作用转移至摩擦材料表面变成核层，并与其他成分相互粘结形成摩擦层。 |
| 作者： | 黄新 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 钟厉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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