新型汽車制動材料特殊工況下摩擦學行為研究

《新型汽車制動材料特殊工況下摩擦學行為研究》是依託福州大學，由林有希擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：新型汽車制動材料特殊工況下摩擦學行為研究
• 依託單位：福州大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：林有希

項目摘要

基於汽車制動摩擦學特定系統，選取代表新型汽車制動材料發展主流的幾種類型纖維增強樹脂基複合材料作為研究對象，系統研究高速、重載、緊急、長下坡、雨雪天氣等極端工況條件下制動材料摩擦學性能動態變化以及複合體系中樹脂、纖維、填料之間多相協同摩擦學行為。藉助摩擦學模擬實驗，獲得制動載荷、速度、溫度、距離（時間）、頻率等主要工況參數以及水介質環境對不同類型制動複合材料摩擦學性能的影響規律；通過分析摩擦過程複合材料成分、結構、表面形貌、摩擦形態的動態變化，揭示制動材料的組成、結構和材料力學、熱學、摩擦學性能關係；探討極端工況條件下複合材料中樹脂基體、增強纖維、填料等各組成相之間相互協同作用以及對複合材料摩擦學性能的影響，分析引發制動熱衰退的原因以及影響制動材料摩擦學性能的關鍵因素，闡明樹脂基複合材料制動過程的摩擦磨損機理，為新型高性能汽車制動材料的摩擦學設計和套用提供理論指導。

結題摘要

汽車制動器通過制動材料與偶件摩擦實現制動，為保證不同工況條件下制動安全，制動材料需要具有良好的特定摩擦學性能，在溫度、速度、壓力、環境改變等情況下具有高且穩定的制動力，磨損率低，振動噪聲小，對偶件損傷小等。有必要結合高速、重載、長時間、雨雪天氣等複雜多變的制動工況，系統地開展新型制動材料摩擦學性能和機理研究。基於制動摩擦學特定系統，選取無機鹽晶須、天然竹纖維、陶瓷矽酸鹽纖維、二次利用粉體資源等作為新型汽車制動材料的增強相和填充劑，以改性酚醛樹脂為粘結劑製備纖維增強樹脂基複合材料，系統研究複合材料中基體、纖維晶須增強體、粉煤灰和高爐礦渣微粉等填充劑對制動材料不同溫度下摩擦學增強和改性作用。藉助摩擦學實驗，獲得制動溫度、載荷、速度、距離（時間）等主要工況參數以及水介質環境對不同類型制動複合材料摩擦學性能的影響規律。研究表明溫度是影響樹脂基體性能和制動複合材料熱衰退性能的主要因素，也是高速、重載、長時間制動工況影響的綜合反映。乾摩擦條件下複合材料摩擦磨損性能與壓力和摩擦速度也密切相關，隨著摩擦速度和載荷增加，制動材料的摩擦係數呈下降趨勢，磨損率增加。水潤滑條件下制動材料的摩擦係數明顯下降，磨損率影響趨勢較複雜，水在摩擦過程中起潤滑、冷卻和沖洗的作用，抑制摩擦膜的形成。研究了灰鑄鐵、蠕墨鑄鐵、鋁基複合材料的製備、組織和性能，分析工藝對組織、性能影響，探討新型制動盤材料的摩擦學性能適應性和可行性。通過正交試驗及均勻化試驗等方法對複合材料配比進行最佳化，探討複合材料中樹脂基體、增強纖維、填料等各組成相之間摩擦學協同作用以及引發和抵抗制動熱衰退的原因；通過分析摩擦過程複合材料成分、結構、表面摩擦形態的動態變化，揭示制動材料的組成、結構和材料力學、熱學、摩擦學性能關係，分析影響不同類型制動材料摩擦學性能的關鍵因素，闡明樹脂基複合材料制動過程的摩擦磨損機理，可以為新型高性能汽車制動材料的摩擦學設計和套用提供理論指導。