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复合纤维增强树脂基制动摩擦材料协同改性试验研究
| 论文题名： | 复合纤维增强树脂基制动摩擦材料协同改性试验研究 |
| 关键词： | 汽车刹车片;树脂基摩擦材料;混杂纤维;协同改性;摩擦磨损性能 |
| 摘要： | 在21世纪以来，双碳经济下人们节能减排、环境友好的思想不断加强，交通运输领域发展也日新月异，对汽车摩擦材料提出了更高的要求。以往的摩擦材料存在诸多缺点，新型的摩擦材料需要满足制动衰减小、反应灵敏度高、制动噪音弱、磨损率低、热稳定性强等要求。但性能优良的摩擦材料生产成本过高，因而研发低成本、高性能的摩擦材料成为研究热点。以混杂纤维增强树脂基体为材料研发出的摩擦材料，能够有效改善汽车刹车片性能，应用范围广。 本研究通过热压成型法，在增强材料上选用了复合矿物纤维、陶瓷纤维、芳纶纤维和碳纤维，得到树脂基摩擦材料试样。综合运用定量分析、定性计算和极差法，分析树脂基摩擦材料在混杂纤维作用下性能的改变，从而找到最佳的混杂纤维比例。性能表现最优的配方是通过黄金分割法确定增强纤维含量，采取模糊综合评价法和正交试验来设计。在扫描电子显微镜下对摩擦材料进行分析，比较材料磨屑以及表面在磨损前后的微观状态，利用能谱仪对材料表面经磨损后的元素进行分析，研究协同改性机理，试验结论可供摩擦材料研发领域参考引用。研究结果与结论如下： （1）混杂纤维增强低树脂基摩擦材料的剪切强度范围为50~75MPa，洛氏硬度范围为4~6HRB，热稳定性和抗磨损性均较优秀； （2）摩擦材料受不同纤维材料的作用不同，其中剪切强度受芳纶纤维作用变化最明显，洛氏硬度受碳纤维作用变化最明显；磨损率受碳纤维作用变化最明显，并且恢复摩擦系数和升温摩擦系数均受碳纤维作用变化最明显，碳纤维能够在摩擦界面产生的“转移膜”，并且其自润滑性优良，因而基体受脱落填料和增强纤维造成犁削作用明显减弱，此外摩擦生热能够被有效导出，热衰退现象减轻，能够有效改善摩擦材料的磨损率和摩擦系数； （3）酚醛树脂基摩擦材料中混杂纤维含量为19.6%（碳纤维2.4wt.%、芳纶纤维2wt.%、陶瓷纤维4.6wt.%和复合矿物纤维10.6wt.%）时，整体经济技术价值达到了最佳水平，Y2试样配方为本文优选的最佳配方； （4）为改良材料在摩擦磨损和机械物理上的表现，在改性酚醛树脂混入适量混杂纤维，可以使其发生协同作用，提高摩擦材料性能水平，通过对各组分团聚现象、微观状态和孔隙的调整，实现改良。 |
| 作者： | 易迅杰 |
| 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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