毕业论文（设计）--六钛酸钠-钾复合晶须增强摩擦材料.docx

毕业论文（设计）论文（设计）题目：六钛酸钠/钾复合晶须增强摩擦材料Sodium/potassium titanate whiskers reinforcefriction materials学生姓名 史晓辉 学 院 材料科学与工程专 业 有机高分子材料 年 级 2005级 指导教师姓名 张玉军 2009年5月27日目录摘要 3ABSTRACT 4一. 绪论 51.1课题背景 51.2目前研究现状与趋势 61.3刹车材料及其增强体的作用与要求 81.3.1 刹车材料的要求 81.3.2增强体的分类和作用 81.4晶须增强摩擦材料研究 9二. 实验部分 132.1 实验材料及各组分作用 132.2 主要试验设备 152.3 实验配方及样品序列 162.4 实验流程及热处理 172.4.1 实验步骤 172.4.2 制备工艺 172.4.3 成型后热处理 18三. 摩擦材料性能数据分析 193.1试样性能测试 193.1.1 试验条件 193.1.2 试验方法 193.2摩擦材料性能要求及标准 203.3测试结果分析 213.4性能影响比较 25四. 结论 26参考文献： 27致谢 29摘要随着汽车工业的发展和人们环保意识的提高，对在汽车制动系统中起关键作用的 摩擦材料的性能也提出了越来越高的要求。

作为摩擦材料的骨架材料，增强材料不但 对摩擦片的强度起着至关重要的作用，同时也对摩擦片的性能有着重要的影响由于 不能满足环保的要求，早期使用的优秀的摩擦材料增强材料——石棉逐渐退出了市 场为了找到合适的摩擦材料增强体，国内外研究者分别采用芳纶纤维、钢纤维、铜 纤维、无机晶须、玻璃纤维等作为替代石棉的增强体并取得了较好的成果钛酸钾晶 须因为其良好的力学性能和物理性能，成为摩擦材料领域理想的石棉替代材料，但是 钛酸钾晶须的成本太高，不能满足现在大规模生产的需要我们希望能够使用与钛酸 钾晶须性能相近，但成本相对较低的钛酸钠晶须部分或全部替代钛酸钾晶须，找到能 够实现低成本生产的高性能摩擦材料本课题中的样品为以2123型酚醛树脂为基体的树脂基半金属摩擦材料以100% 六钛酸钾晶须增强的摩擦材料为基础，用六钛酸钠晶须替代部分六钛酸钾晶须进行实 验通过定点试验法，得出添加不同含量的六钛酸钠晶须对摩擦材料性能的影响通过对实验结果的分析和研究得出：添加六钛酸钠晶须与六钛酸钾晶须进行复合 增强的摩擦材料的摩擦系数和磨损率都有明显降低，在对六钛酸钠晶须进行表面改性 后，摩擦材料的摩擦系数有所提高，可以满足商用摩擦材料的性能要求。

在比对了几 组六钛酸钠含量不同的样品数据后发现，在含量25%左右时，材料的摩擦系数变化波 动较小，可以进行进一步的细化实验关键词：摩擦材料；晶须增强；摩擦磨损；六钛酸钠ABSTRACTWith the development of modem automotive industry and the enhancement of conscious on environment protection, much higher properties of friction material are required. As the matrix material of friction materials, reinforcing material is not only plays a vital role in the strength of friction film, and also have an important impact on performance. Because the failure to meet the requirements of environmental protection, asbestos, which is used to be reinforcement in friction materials, gradually withdraw from the market. In order to find a suitable body to enhance friction materials, researchers at home and abroad were used aramid fibers, steel fibers, copper fibers, inorganic whiskers, glass fibers as reinforcements to replace asbestos and have achieved some better results. Potassium titanate whiskers has been regard as an ideal substitute of asbestos in the field of friction materials because of the good mechanical properties and physical properties, but the high cost of potassium titanate whisker limit the needs of large-scale production now. We hope to be able to use sodium titanate whiskers, with similar performance of potassium titanate whiskers but low-cost, part of all to replace potassium titanate whiskers to get a low-cost high・perfbrmance friction material・Samples of this task is semi-metallic friction materials with the phenolic resin (NO.2123)as matrix resin-based. Base on 100% potassium titanate whisker reinforced friction materials, take sodium titanate whiskers to part replace potassium titanate whiskers and through fixed-point test to draw the performance of friction materials with different content of sodium titanate whiskers.By analyzing and researching the experiment result, we found that: the friction coefficient and wear rate of the materials add sodium titanate whiskers to enhance together with potassium titanate whiskers was decreased significantly. Add the sodium titanate whiskers have been surface modified, the friction coefficient shows some increase to meet business performance requirements. Compared of several groups of data about the samples with different content of sodium titanate whiskers, we found when the content is 25% the friction coefficient variation is smaller enough for further study.Key words: friction material; whiskers reinforcement; friction and wear; sodium titanate一. 绪论1.1课题背景从上个世纪70年代至今的30多年来，随着科学技术的发展和社会的进步， 汽车的功率、速度和载荷日益提高，其运行工况条件日益严峻，同时，伴随着世界 能源危机与人类环境保护意识的增强，对汽车和汽车零配件提出更高的要求，促进 了包括摩擦材料在内的汽车零配件的快速发展。

自九十年代以来，世界汽车工业在适 应高速、重载发展的基础上，又进一步提出了“两低”（低能耗、低公害）、“三化”（车身 轻量化、控制电子化、动力多样化）和“四性”（行驶安全性、耐久性、乘坐舒适性、操 作方便性）的要求［I为此，近十年来，人们在不断开发以及改善汽车结构与性能方面 进行了许多不懈的努力，其中，由于制动系统显著影响汽车行驶的安全性、舒适性、 能耗以及汽车污染等关键问题，己成为汽车发展的热点研究领域制动是任何运动系统必不可少的行为之一，如飞机着陆，火车、汽车行驶中的减 速与停止，起重输运设备的升降和位置控制等囚目前除采用动力制动外，大多数采 用摩擦制动，即通过两相对运动物体表面接触所产生的摩擦力作为制动力，使运动物 体减速、停止⑶汽车制动是通过摩擦片与刹车盘（鼓）间的相对运动，产生摩擦起作 用，因此汽车制动系统中摩擦性能与结构是汽车乘坐舒适性、耐久性特别是行驶的安 全性的根本影响因素此外，摩擦副性能差，汽车的高速化与重载化也将受到根本的 限制可见制动摩擦材料及其结构已成为制约汽车工业发展和上水平上档次的重要因 素之一⑷摩擦材料广泛用于各种交通运输工具及机器设备的制动器、离合器及摩擦传动装 置中的制动材料。

在制动装置中，利用摩擦材料的摩擦性能，将转动的动能转化为热 能及其他形式的能量，从而使传动装置制动⑸摩擦材料是以摩擦为主要功能，并兼有结构强度的多元体系复合材料，主要包括 刹车片和离合器两大类，在车辆和动力机械中担负着制动和传动等重要功能回，摩擦 材料的研究和应用已有一个世纪的发展历史了，它的性能不断得到完善和发展近年 来，由于科学技术的高速发展，交通运输工具和动力机械的速度负荷以及安全性要求 已越来越高由此对摩擦材料的性能、数量要求也日益提高，而传统上一直应用的石 棉摩擦材料在某种程度上满足不了发展的要求，再加上石棉对人体的严重危害，很多 国家和地区都对石棉制品进行限制，甚至禁用因此，研究新型高性能的无石棉摩擦 材料就成为迫切而重要的任务［7】国外许多发达国家对摩擦材料面临的这种情况给予足够的重视，近年来都投人了 大量的人力、资金，并设立了专门课题，来进行新型摩擦材料的研究开发，在材料选 择配方，工艺改良、材料变革、机理探讨等方面进行深人系统的研究新开发的无石 棉摩擦材料已有十几种，主要有金属、玻璃、碳纤、有机纤维、无机矿物摩擦材料等, 并取得了一定的社会、经济效益固我国摩擦材料研究起步较晚，与发达国家存在一定的差距，但近年来，在国内形 势紧迫下，加快了研究开发的步伐，在引进国外先进技术的基础上，相继研究开发出 了碳纤维，有机纤维，蛭石，无机材料增强摩擦材料，为我国材料研究的发展积累了 宝贵的经验［9】。

国内外摩擦材料工业近年来都在向着适应高速、高温的工况条件，高性能、无污 染的摩擦材料方向发展目前正是新型摩擦材料取代旧有摩擦材料的转折时期，要抓 住这一有利时机，充分发挥。