铜基粉末冶金摩擦材料增强相的研究发展状况

铜基粉末冶金摩擦材料是一种多元复合摩擦材料，材料以铜或铜合金为基体，添加了摩擦组元和润滑组元。润滑组元的主要功能是改善摩擦性能，降低粉末之间的摩擦阻力，并在压制过程中增强粉末的流动性，提高材料的耐磨性和抗咬合性，降低摩擦表面之间的黏结和粘附作用。常用的润滑组元包括低熔点金属，如 Pb、Bi、Sb、石墨、MoS2等，以及六方 BN 和 BaSO4等，最常见的是石墨和MoS2。摩擦组元的主要作用是改善摩擦材料的摩擦性能并增加摩擦因数，也称增摩剂，常用的增摩剂有金属粉末(铁、钛、Cr-Fe)、金属氧化物(Al2O3)以及陶瓷颗粒(SiO2、SiC、莫来石、硼化物等)。铁路列车摩擦材料的发展主要经历了铸铁材料、合成材料、C/C复合材料、粉末冶金材料几个阶段。我国的刹车片制造技术与国外存在一定的差距，目前国内生产的刹车片已基本满足时速250 Km/h列车的需求，但300 Km/h及以上时速的高速列车刹车片还是依靠进口，直接导致我国高速列车制造成本增加，技术受制于人。近年来，在铜基粉末冶金摩擦材料领域，我国诸多专家学者们对基体材料、摩擦组元和润滑组元进行了深入研究。本文综述了金属粉末、金属化合物和陶瓷颗粒等对铜基粉末冶金摩擦材料磨损性能的影响，并展望了铜基粉末冶金摩擦材料的发展趋势。在上世纪90年代中期，德国在粉末冶金刹车材料领域具有较高的技术水平，高速列车制动单元体积温度达到500 ℃，闪点温度达到1 000 ℃左右时，粉末冶金刹车片仍能保持良好的刹车性能。近年来，我国粉末冶金行业飞速发展，制造工艺及技术方面进步较大，在航空、汽车及高铁等领域都有了广泛的应用。但是，随着高铁速度的不断提升，对刹车片的要求也越来越高，因此，推进铜基粉末冶金材料、技术的创新，提高我国铜基粉末冶金产品的质量已经刻不容缓。

随着列车速度的提升，由于Al2O3、SiO2、SiC等摩擦组元在高速下摩擦因数衰减严重，对磨盘的损伤较大，急需寻找新的摩擦组元来替代。 以 Cr-Fe、铁粉等作为增强相，对高速运转时摩擦材料的摩擦因数及磨损量有显著的影响，但由于摩擦组元种类较多，对于这些摩擦组元的研究还不够成熟，还有待进一步的理论数据进行支撑。