高速电力机车制动闸瓦用粉末冶金刹车材料研究

对高速电力机车制动闸瓦用粉末冶金刹车材料进行了材质和制造工艺的研究;分别对刹车材料用基体、合金元素、摩擦剂和润滑剂等进行了选择和作用机理研究;研究出了适合的制造工艺,获得了一种以铁为基体、石墨等为润滑剂、二氧化硅等为摩擦剂,添加钨、铬等合金元素的制动性能优良的高速电力机车制动闸瓦用粉末冶金刹车材料制品,并投入实际应用。

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第2 5卷第 2期2 0年 3月 02

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高速电力机车制动闸瓦用粉末冶金刹车材料研究姚萍屏熊翔刘强黄泽培4O8) 10 3中南大学粉末冶垒国家重点实验室 .沙长

摘要对高速电力机车制动闸瓦用粉末冶金刹车材料进行了材质和制造工艺的研完；分刺对刹车材料用基体、台垂元卡、摩擦荆和柯昔剂等进行 1选择和作用机理研完；完出了台适的制造工艺 .研获得 1一种议铁为基体、墨等为润滑剂、氧化硅等为摩擦剥 .加钨、等石二番替台全元幸曲制动性啻优良的高连电力机车制动闸瓦用廿丰冶金刹车材料制品， - x亮际应用巳并t￣ .

关毽词刹阜材料粉末冶金制动闸瓦电力机车高速

随着国内铁路各主要干线的全面提速 .引电牵

在不同粒级上的复合 (粒级，子级，颗原纳米级 )制，备高性能的制动材料，是研究的关键问题之一金属和非金属材料在密度、点、构及其它许多性能熔结

力机车的高速化也势在必行。制动技术是高速运行必需的首要技术，没有制动就没有高速【 1 1。高速 0—对制动材料提出了更苛刻的要求：工作可靠、耐热性好、动功率大以及综合性能优良。以往的低速列制

上有明显的差异，互溶性、湿性很差，就给材且润这料的复合带来了困难，同时要求采取特殊的制造也

车制动材料多为高磷铸铁、有机合成物，它们在用于高速制动时 .由于热负荷的增大和温度升高，动性制能很不稳定，且制动功率低 .已不能满足高速运行的

工艺技术以达到二者的有效结合，包括材料内部金属与非金属的组合 .动材料和支撑材料的粘结。制

前者在工艺上采用加压烧结工艺解决 .因为在烧结时，施加一定的压力，保证颗粒问在烧结过程中接可触良好，并促进金属之间的扩散，增强金属粉末颗粒

要求。粉末冶金制动材料性能稳定，有良好的耐具磨性、磨合性、粘性、热性 .有使用负荷高、抗导并工作可靠等优点¨,较广泛地用作航空飞机制动，已材料[-一。

作者通过对制动闸瓦制造工艺以及 7 l 1

和金属与非金属组元之间烧结结合。对于后一种结合，因为闸瓦制动材料需通过支撑材料铆接成闸瓦 .

材料基体、擦剂和润滑剂选择的研究，得了一种摩获适于某国产高速电力机车制动用的、动性能优良制的粉末冶金刹车材料制品，并投入实际应用。 1宴验方法粉末冶金制动材料，由金属 ( u F是 C, e合金等 ) 与非金属 ( i、 s 石墨等 )复合而成的金属复合材料。通过对不同基体和其他组元的选择，各种粉末按将比例混合后，装入压模中压制成型，后在加压烧结然炉中氢气保护条件下烧结而成，结温度为 9 0烧 5~ 1 5℃。将烧结制品按要求制成 0 5×5 ( 00 7 3 mm)标

而制动材料和支撑材料物理性能差异较大，且在使用过程中要求能承受制动升温一却的反复考验。冷为过渡和调和两种材料间物理力学性能的差异，采用了在航空制动材料上已成功应用的过渡层结构 . 即支撑材料的预处理层和粉末过渡结合层。闸瓦制动材料的制造工艺路线 .图 1如所示。i

准摩擦磨损试环，制动轮材料制造的对偶试环配与对 MM。00摩擦磨损实验机上进行摩擦磨损在 10性能试验；金相检测在电镜下进行。 2宴验结果讨论2 1闸瓦制动材料制造I艺研究如前所述，粉末冶金制动闸瓦材料是由金属和非金属复合而成的复

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叠装— _ ! . —片妒—j—摩擦磨损等

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图 1闸瓦制动材料制造 I艺技术路线

合材料。在此娄复合材料中，属具有良好的塑性金和导热性，金属具有高熔点和坚硬耐磨等特点。非

2 2基体研究 .

烧结粉束冶金制动材料是由基体、

摩擦组元及润滑组元构成，其耐热、耐磨性和强度在很大程度上取决于基体组织结构、化性能。应用物