摘 要

摩擦材料越来越多地被应用到各种交通工具的制动器、离合器中，并直接关系着系统运行的可靠性和稳定性。本课题经过对摩擦系数、磨损率，以及磨损表面形貌的测试来研究磨料种类、及含量对摩擦材料性能的作用效果，从而推测磨料对摩擦材料的摩擦磨损性能影响作用机理和规律达到优化设计摩擦材料的配方的目的。论文主要研究了萤石粉、煅烧铝矾土、棕刚玉三种不同磨料以及其含量对摩擦材料的摩擦磨损性的影响。

研究结果表明：随着萤石粉、煅烧铝矾土、棕刚玉这三种磨料含量变化，摩擦材料的性能变化各不相同。我选择三种磨料的含量分别在3%、5%、7%时所制成的摩擦片，因其机械性能相对较高，且具有较高摩擦系数，以及较低磨损率。整体性能较为优异。

关键词：磨料；磨损率；摩擦系数；机械性能

Abstract

Friction materials are the key conponent in the brake, clutch and brake friction drive device. As the indispensable materials in transmission of power and reductor of transmission,friction materials play an important role in stability and reliability of system operation. This issue study the effect of different abrasives and their content on the friction and wear. Through the detection of friction coefficient, wear rate and surface topography, we research how the different abrasives and content affect the performance of friction materials avail optimizing the formula of friction materials and speculating the rules and mechanism that abrasives influence the friction materials. This paper mainly study the effect of fluorite, bauxite and brown fused alumina and their different content on the friction performance.

The results showed that: As abrasives content varies, the friction materials show different friction performance. I chosed theses three abrasives whose content range from 3%，5%，7%, for their excellent overall performance including relatively high mechanism and friction coefficient and low wear rate.

Key words: Abrasives; Friction coefficient; Wear rate; Mechanical properties

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 摩擦材料简介 1

1.1.1 摩擦材料发展史 1

1.1.2 摩擦材料的性能及组成 1

1.1.3 树脂基摩擦材料应用中的影响因素 2

1.1.4 摩擦材料的损伤 3

1.1.5 摩擦材料的磨损机理 4

1.2 国内外研究现状分析 5

1.3 研究的意义 5

第2章 实验部分 6

2.1 树脂基摩擦材料的制备 6

2.1.1实验仪器、设备 6

2.1.2摩擦材料原料 6

2.1.3摩擦材料的制备步骤 8

2.2摩擦材料测试 10

2.2.1摩擦材料测试设备 10

2.2.2测试方法 10

第3章 实验结果与分析 12

3.1棕刚玉对摩擦材料的性能影响 12

3.1.1棕刚玉对摩擦材料的摩擦磨损性能影响 12

3.1.2棕刚玉对摩擦材料的机械性能影响 13

3.2 铝矾土对摩擦材料的性能影响 13

3.2.1 铝矾土对摩擦材料的摩擦磨损性能影响 13

3.2.2 铝矾土对摩擦材料的机械性能影响 15

3.3萤石粉对摩擦材料的性能影响 15

3.3.1萤石粉对摩擦材料的摩擦磨损性能影响 15

3.3.2 萤石粉对摩擦材料机械性能的影响 17

3.4微观表面分析 17

本文结论 20

参考文献 21

致 谢 22

1. 绪论

1.1 摩擦材料简介

1.1.1 摩擦材料发展史

摩擦材料的发展大致上经历如下几个过程：第一阶段，19世纪30年代前，摩擦材料主要是通过石棉纤维加上其他线类编织浸渍方法制备；第二阶段，1930年，一种柔性树脂粘合剂诞生，它因具有很好的热稳定性而使得干法工艺掺进更多填料成为可能，并由此研制出了鼓式制动片，但石棉原料仍占据着主导地位；第三阶段，用铁粉、石墨和其他填料加树脂作粘合剂热压的半金属摩擦材料问世；第四阶段，因石棉对环境的污染和对健康的危害逐渐引起重视，以及对摩擦材料的性能要求逐渐提高，更多新兴材料，新配方源源不断地投入到摩擦材料研制之中^【1】。

1.1.2 摩擦材料性能及组成

作为多数交通工具以及机械装置的离合器、制动器以及摩擦传动设备中的重要制动材料，摩擦材料受到安全性、舒适性、环保性^【2】等多方面的要求，其中安全性包括合适而稳定的摩擦系数、低且稳定的磨损率、对偶匹配性；舒适性包括低抖动、低撞击感；环保性包含不产生有毒物、低数量有害颗粒物以及减小噪声的产生。为了达到这些要求，必须对摩擦材料的配方进行优化设计，这就涵盖了原材料种类的筛选以及根据材料间的相互影响来协调相对含量比例。

摩擦材料是包含多组分的复合材料，其包含有填料、树脂基体、纤维增强体和摩擦调节剂，若按功能作用分类可分成高分子黏结剂、增强纤维、固体润滑剂及磨料^【3】。其中，高分子黏结剂，通常采用改性酚醛树脂，起到连接和均匀传递载荷的作用，进而使得摩擦材料具有较强的机械性能及致密结构，它与摩擦材料抓附、抖动、噪声等方面关系甚密；增强纤维顾名思义是作为增强基体，而纤维增强体又包括金属纤维（常见的有钢纤维、黄铜纤维和紫铜纤维中等），有机纤维（纤维素纤维、芳纶等等），无机纤维（玻璃纤维、矿物纤维和陶瓷纤维等），对于制动摩擦材料，增强材料一般带有晶须、短切纤维、增强颗粒因而不是连续的，且具有各向异性，故其对摩擦材料的机械性能以及摩擦材料的摩擦磨损性的影响也会因增强方向以及有序性的变化而不同；固体润滑剂是指石墨、氮化硼及硫族化物（即由门捷列夫所提出的元素周期表的第六主族元素即硫、硒、碲和金属钼、钨、铌等所构成的化合物)，因其层状结构而表现出低摩擦因素和低的莫氏硬度，它可以在摩擦过程之中聚集在摩擦材料表面并转移到摩擦盘表面较为传统的摩擦材料上，从而起到通过粘着摩擦机理降低磨损率和噪音以及稳定摩擦系数的功效；磨料具有硬度高的特点，是在摩擦材料摩擦磨损过程中起到黎沟作用的一类材料，以矿物产品、无机盐为主，除提升摩擦制品的强度，弥补固体润滑剂的影响外，它还能提高滑动阻力且提高摩擦因数^【4】。

如上所述较高的机械性能是对摩擦材料的基本要求，只有当摩擦材料拥有足够的机械性能，方能在高温摩擦下承受高层载荷压力和摩擦剪切力，避免碎裂与破裂现象。因而在使用前需要检测其剪切强度和抗压强度等机械性能。