本發(fā)明屬于摩擦材料領(lǐng)域，具體涉及一種用于高速列車閘片的金屬間化合物粉末冶金摩擦材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

高速列車用制動(dòng)閘片材料的發(fā)展主要經(jīng)歷了合成材料、碳材料和粉末冶金材料三個(gè)階段。其中，合成材料閘片是最早使用且使用時(shí)間最長的制動(dòng)材料，但由于其制動(dòng)性能在高溫條件下顯著下降、磨損率急劇增加，已不適用于時(shí)速200km/h以上的高速列車；碳材料閘片則是近年重點(diǎn)發(fā)展的新型摩擦材料，已在民用飛機(jī)和賽車上得到廣泛應(yīng)用，其具有比重小、強(qiáng)度高、模量大、熱膨脹系數(shù)小、耐高溫等諸多優(yōu)點(diǎn)，然而碳材料的摩擦系數(shù)會隨著制動(dòng)溫度的上升而急劇增大，造成磨耗量較大，且對潮濕和鹽霧環(huán)境很敏感，難以滿足列車全天候和復(fù)雜工況的服役需求；粉末冶金閘片是通過將粉末壓制成型后燒結(jié)而成的一種復(fù)合材料，其實(shí)現(xiàn)了金屬或非金屬的合金化，集多種金屬及非金屬的優(yōu)點(diǎn)于一身，導(dǎo)熱性能好，摩擦系數(shù)穩(wěn)定，成為目前在線運(yùn)營的高速列車上裝配的主流制動(dòng)摩擦材料。

隨著我國高速鐵路建設(shè)的蓬勃發(fā)展，列車的運(yùn)營速度將繼續(xù)提升，服役條件也將更加苛刻，這對列車制動(dòng)閘片的綜合性能提出了更高的要求。銅基粉末冶金摩擦材料相較于傳統(tǒng)的鐵基粉末冶金摩擦材料具有良好導(dǎo)熱性，且制動(dòng)時(shí)不易與鑄鐵材質(zhì)的制動(dòng)盤發(fā)生粘結(jié)；但以銅代替鐵作為基體必然會犧牲摩擦材料的部分強(qiáng)度而致使銅基粉末冶金閘片在制動(dòng)過程中頻繁出現(xiàn)掉角、掉塊的現(xiàn)象，造成安全隱患；此外，銅基粉末冶金摩擦材料屬于多孔材料，硬度小，在高速下制動(dòng)磨耗較高，需頻繁更換，產(chǎn)品壽命普遍較短，使用成本較高。

現(xiàn)有技術(shù)中，常采用添加合金元素的方法來提高銅基粉末冶金摩擦材料的基體強(qiáng)度，例如中國專利cn201210082460.4中公開了添加了鋅元素；中國專利cn201510427053.6中添加了錫元素；中國專利cn201510541995.7中添加了鋁、鎂、銀、錫等元素。但上述專利中所添加的低熔點(diǎn)金屬在燒結(jié)時(shí)無法與基體完全化合，剩余的少量單質(zhì)易在制動(dòng)產(chǎn)生的高溫下軟化或熔化而發(fā)生粘著磨損現(xiàn)象，甚至以火花的形式飛濺，在摩擦表面留下凹坑，加劇了磨損。

此外，現(xiàn)有技術(shù)中通過增加陶瓷顆粒的種類或數(shù)量來提高制動(dòng)閘片的高溫摩擦性及耐磨性，實(shí)現(xiàn)降低磨耗的目的。例如中國專利cn201310203965.6中添加了cr2alc顆粒；中國專利cn201410765239.8中添加了莫來石；中國專利cn201510427053.6中添加了鋯英石等。從微觀形貌上看，陶瓷顆粒與基體結(jié)合強(qiáng)度很差，且陶瓷屬于硬脆相，受力時(shí)易發(fā)生碎裂產(chǎn)生磨粒磨損，大尺寸的陶瓷顆粒還會劃傷制動(dòng)盤面，造成“以加劇對偶件磨損為代價(jià)來降低閘片自身磨耗”的假象，違背了盤片摩擦副以消耗閘片為主的設(shè)計(jì)初衷。

眾多研究機(jī)構(gòu)針對上述問題采用新型強(qiáng)化手段對閘片的綜合性能進(jìn)行提升。中國專利cn20130148199.8中以彌散的al2o3強(qiáng)化銅合金作為基體提高了基體的強(qiáng)度、疲勞性能及耐磨性能。但al2o3的存在提高了基體銅的擴(kuò)散起始位能，使體積擴(kuò)散難以啟動(dòng)，阻礙粉末顆粒間燒結(jié)頸處的空位流動(dòng)，延緩了燒結(jié)頸的長大，對銅的燒結(jié)有很強(qiáng)的抑制作用，降低了基體的連續(xù)性。中國專利cn201610632723.2在基體中添加具有珠光體組織的共析鋼研磨粉，研制出摩擦系數(shù)穩(wěn)定且磨耗低的閘片，但研磨粉中的珠光體組織在燒結(jié)時(shí)將發(fā)生奧氏體轉(zhuǎn)變，破壞初始的珠光體組織甚至生成不可控的未知組織，對閘片的綜合性能帶來負(fù)面影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對以上問題，本發(fā)明的目的是采用金屬間化合物顆粒作為基體增強(qiáng)相，以有效克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提升制動(dòng)閘片的綜合性能，特別是其的高溫摩擦性能、剪切強(qiáng)度和耐磨性。

用于實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供一種金屬間化合物增強(qiáng)型粉末冶金摩擦材料，所述粉末冶金摩擦材料包含：銅、鐵、金屬間化合物粉、鉻鐵、石墨、二硫化鉬、硫酸鋇、二氧化硅、氧化鋁、氮化硅。

優(yōu)選地，按質(zhì)量百分比計(jì)，所述粉末冶金摩擦材料包含：銅40-60％、鐵10-20％、金屬間化合物粉5-10％、鉻鐵8-12％、石墨5-12％、二硫化鉬3-5％、硫酸鋇1-2％、二氧化硅2-4％、氧化鋁1-3％、氮化硅2-4％；

優(yōu)選地，按質(zhì)量百分比計(jì)，所述粉末冶金摩擦材料包含：銅45％、鐵12％、金屬間化合物粉10％、鉻鐵8％、石墨8％、二硫化鉬5％、硫酸鋇2％、二氧化硅3％、氧化鋁3％、氮化硅4％。

優(yōu)選地，所述粉末冶金摩擦材料由銅、鐵、金屬間化合物粉、鉻鐵、石墨、二硫化鉬、硫酸鋇、二氧化硅、氧化鋁、氮化硅組成；

優(yōu)選地，按質(zhì)量百分比計(jì)，所述粉末冶金摩擦材料由銅40-60％、鐵10-20％、金屬間化合物粉5-10％、鉻鐵8-12％、石墨5-12％、二硫化鉬3-5％、硫酸鋇1-2％、二氧化硅2-4％、氧化鋁1-3％、氮化硅2-4％組成；

優(yōu)選地，按質(zhì)量百分比計(jì)，所述粉末冶金摩擦材料由銅45％、鐵12％、金屬間化合物粉10％、鉻鐵8％、石墨8％、二硫化鉬5％、硫酸鋇2％、二氧化硅3％、氧化鋁3％、氮化硅4％組成；

優(yōu)選地，所述金屬間化合物粉為鐵鋁金屬間化合物粉；

優(yōu)選地，所述鐵鋁金屬間化合物粉包含鐵和鋁；

優(yōu)選地，按質(zhì)量百分比計(jì)，所述鐵鋁金屬間化合物粉包含鐵60-75％和鋁25-40％；

優(yōu)選地，按質(zhì)量百分比計(jì)，所述鐵鋁金屬間化合物粉包含鐵65％和鋁35％。

優(yōu)選地，所述鐵鋁金屬間化合物粉通過包括以下步驟的制備方法制得：按比例稱取純鐵(純度>99.8％)和鋁粉(純度>99.8％)，在氬氣保護(hù)和高溫下球磨，過篩，得到鐵鋁金屬間化合物粉；

優(yōu)選地，所述高溫為670-780℃；

優(yōu)選地，所述球磨的轉(zhuǎn)速為80-100r/min，優(yōu)選100r/min；

優(yōu)選地，所述球磨的時(shí)間為24-48h；

優(yōu)選地，所述得到的鐵鋁金屬間化合物粉的粒度為600-800目。

優(yōu)選地，所述鐵鋁金屬間化合物粉通過包括以下步驟的固液反應(yīng)球磨法制得：

按比例稱取純鐵球(純度>99.8％)和鋁粉(純度>99.8％)，在氬氣保護(hù)、670-780℃溫度下，以80-100r/min的轉(zhuǎn)速，球磨24-48h后，過篩，得到粒度為600-800目的鐵鋁金屬間化合物粉。

本發(fā)明所述金屬間化合物增強(qiáng)型粉末冶金摩擦材料在制備制動(dòng)閘片中的用途。

本發(fā)明還提供一種制動(dòng)閘片，所述制動(dòng)閘片由本發(fā)明所述金屬間化合物增強(qiáng)型粉末冶金摩擦材料制成。

本發(fā)明所述金屬間化合物增強(qiáng)型粉末冶金摩擦材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

(1)按比例稱取銅、鐵、金屬間化合物粉、鉻鐵、石墨、二硫化鉬、硫酸鋇、二氧化硅、氧化鋁、氮化硅混合后，添加粘結(jié)劑，攪拌；

(2)將步驟(1)得到的混合物冷壓成型；

(3)將步驟(2)得到的壓坯在保護(hù)氣氛下燒結(jié)處理，冷卻。

優(yōu)選地，所述步驟(1)中，所述粘結(jié)劑為煤油；

優(yōu)選地，基于所述粉末冶金摩擦材料總重量計(jì)，所述粘結(jié)劑的添加量為0.5-1.5％；優(yōu)選1％；

優(yōu)選地，所述攪拌的速度為200-400r/min，優(yōu)選400r/min；

優(yōu)選地，所述攪拌的時(shí)間為20-40min，優(yōu)選20min；

優(yōu)選地，所述步驟(2)中，所述冷壓成型的壓力為30-45mpa，優(yōu)選45mpa；優(yōu)選地，所述冷壓成型中保持壓力10-30s，優(yōu)選10s；

優(yōu)選地，所述步驟(3)中，所述保護(hù)氣氛為氮?dú)浠旌蠚?；?yōu)選地，所述燒結(jié)處理的壓力為0.8-2mpa，優(yōu)選0.8mpa；優(yōu)選地，所述燒結(jié)處理的溫度為850-1000℃，優(yōu)選1000℃；所述燒結(jié)處理中保持溫度2-3h，優(yōu)選2h；優(yōu)選地，所述冷卻至≤100℃。

金屬間化合物是一種介于金屬與陶瓷之間的材料，具有高熔點(diǎn)、高硬度和良好的耐磨性，其的長程有序化使其具有優(yōu)異的機(jī)械性能，特別是在高溫條件下的機(jī)械性能更加突出，這對高速制動(dòng)時(shí)閃點(diǎn)溫度超過800℃的工況下摩擦性能的穩(wěn)定起到關(guān)鍵作用。本發(fā)明提供的金屬間化合物增強(qiáng)型粉末冶金摩擦材料，采用金屬間化合物添加相提高了金屬基體的綜合性能，由此獲得了具有高韌性、高強(qiáng)度、低磨耗及穩(wěn)定的高溫摩擦性能的高速列車用粉末冶金閘片。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明提供的金屬間化合物增強(qiáng)型粉末冶金摩擦材料具有高強(qiáng)度、高韌性、耐磨損、高溫摩擦性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明中所添加的金屬間化合物粉末可使摩擦材料的摩擦體剪切強(qiáng)度提高15-30％，抗彎強(qiáng)度提高30-40％，磨耗降低40-60％，在350km初速度緊急制動(dòng)時(shí)摩擦系數(shù)不衰退；進(jìn)一步地，通過添加鐵鋁金屬間化合物顆粒使基體的綜合性能得到顯著提升。

就本發(fā)明選用的鐵鋁金屬間化合物而言，鋁化物為現(xiàn)今國內(nèi)外重點(diǎn)研究并取得重要進(jìn)展的高溫有序金屬間化合物，其中，fe-al系金屬間化合物具有比重小、比強(qiáng)度高、高溫抗氧化和耐腐蝕性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，且不含戰(zhàn)略性合金元素如ni、cr等，原料易得，成本遠(yuǎn)低于ni-al系和ti-al系金屬間化合物；此外，fe-al系金屬間化合物具有良好的耐磨性及抗粘著磨損、磨粒磨損和高溫下抗腐蝕磨損等諸多優(yōu)勢，作為增強(qiáng)相加入本發(fā)明摩擦材料中可引入其高溫抗氧化、耐腐蝕、耐磨損等優(yōu)點(diǎn)；更進(jìn)一步來說，作為一種成熟的摩擦材料，fe-al基的摩擦材料的組成體系及制備方法與本發(fā)明制備的粉末冶金摩擦材料十分相近，其中的cu、石墨、mos2、al2o3、si3n4等組分也與本發(fā)明的配方料重合。因此，本發(fā)明中fe-al金屬間化合物的加入即保留了其摩擦磨損性能方面的優(yōu)勢，又能與本發(fā)明配方料中其它組分實(shí)現(xiàn)良好融合，使摩擦材料的整體性能得到綜合提高。例如，fe-al金屬間化合物與cu基體潤濕良好，且與al2o3間的界面結(jié)合強(qiáng)度高，可有效改善al2o3顆粒與cu基體間潤濕差的問題，使al2o3顆粒更牢固地存在于cu基體中，減少因摩擦過程中al2o3顆粒脫落而造成的磨粒磨損，降低磨耗。此外，mos2在燒結(jié)時(shí)分解產(chǎn)生的mo單質(zhì)固溶在fe-al金屬間化合物中可形成固溶強(qiáng)化，若進(jìn)一步提高mo的含量，則會在晶界處形成沉淀相產(chǎn)生沉淀強(qiáng)化，可顯著提高fe-al金屬間化合物的高溫強(qiáng)度(主要表現(xiàn)為拉伸強(qiáng)度和蠕變抗力)，在高速制動(dòng)下產(chǎn)生高溫時(shí)穩(wěn)定住基體材料的強(qiáng)度，對穩(wěn)定摩擦系數(shù)和降低磨耗十分有益。

本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，陶瓷顆粒是以嵌入的形式存在于基體中，而金屬間化合物與銅基體間潤濕良好，形成牢固的冶金結(jié)合，使其成為連續(xù)完整的整體，將金屬間化合物硬度高、強(qiáng)度高、耐磨耐腐蝕的優(yōu)異特性引入基體中，使基體得到充分強(qiáng)化。金屬間化合物的強(qiáng)度隨著溫度的升高不是持續(xù)下降，而是先升高后下降，這種獨(dú)特的溫度-強(qiáng)度關(guān)系使基體在高速制動(dòng)產(chǎn)生的高溫下仍能保持較高強(qiáng)度，宏觀表現(xiàn)為摩擦材料在高速制動(dòng)時(shí)的摩擦系數(shù)保持穩(wěn)定不衰退。本發(fā)明所述金屬間化合物顆粒的生產(chǎn)制備技術(shù)成熟，成本低廉，發(fā)展前景良好。

具體實(shí)施方式

以下參照具體的實(shí)施例來說明本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，其不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。

下述實(shí)施例中的實(shí)驗(yàn)方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法。下述實(shí)施例中所用的原料、試劑材料等，如無特殊說明，均為市售購買產(chǎn)品。

實(shí)施例1：本發(fā)明所述金屬間化合物增強(qiáng)型粉末冶金摩擦材料的制備

1.原料：銅400g、鐵200g、鐵鋁金屬間化合物粉50g、鉻鐵100g、石墨110g、二硫化鉬30g、硫酸鋇10g、二氧化硅40g、氧化鋁20g、氮化硅40g、煤油10g；

2.鐵鋁金屬間化合物粉的制備采用固液反應(yīng)球磨法制備：稱取純鐵130g(純度>99.8％)和鋁70g(純度>99.8％)；將純鐵和鋁粉裝入球磨罐中，充氬氣保護(hù)，在670℃的溫度下以80r/min的轉(zhuǎn)速球磨48h后取出過篩，得到粒度為600-800目的鐵鋁金屬間化合物粉；

3.制備金屬間化合物增強(qiáng)型粉末冶金摩擦材料：將各原料放入攪拌機(jī)中，混料，添加煤油，攪拌。攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速200r/min，混料時(shí)間40min；后將混合料冷壓成型，壓制壓力30mpa，保壓30s；后將壓坯放置在鋼背上燒結(jié)，燒結(jié)壓力為2mpa，燒結(jié)溫度為850℃，保溫3h，后隨爐冷卻至100℃出爐，保護(hù)氣氛為氮?dú)浠旌蠚狻?/p>

實(shí)施例2：本發(fā)明所述金屬間化合物增強(qiáng)型粉末冶金摩擦材料的制備

1.原料：銅500g、鐵150g、鐵鋁金屬間化合物粉60g、鉻鐵80g、石墨80g、二硫化鉬40g、硫酸鋇10g、二氧化硅20g、氧化鋁30g、氮化硅30g、煤油10g；

2.鐵鋁金屬間化合物粉的制備采用固液反應(yīng)球磨法制備：稱取純鐵130g(純度>99.8％)和鋁70g(純度>99.8％)；將純鐵和鋁粉裝入球磨罐中，充氬氣保護(hù)，在690℃的溫度下以80r/min的轉(zhuǎn)速球磨48h后取出過篩，得到粒度為600-800目的鐵鋁金屬間化合物粉；

3.制備金屬間化合物增強(qiáng)型粉末冶金摩擦材料：將各原料放入攪拌機(jī)中混料，添加煤油，攪拌。攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速300r/min，混料時(shí)間30min；后將混合料冷壓成型，壓制壓力35mpa，保壓25s；后將壓坯放置在鋼背上燒結(jié)，燒結(jié)壓力為1.5mpa，燒結(jié)溫度為900℃，保溫3h，后隨爐冷卻至100℃出爐，保護(hù)氣氛為氮?dú)浠旌蠚狻?/p>

實(shí)施例3：本發(fā)明所述金屬間化合物增強(qiáng)型粉末冶金摩擦材料的制備

1.原料：銅600g、鐵100g、鐵鋁金屬間化合物粉70g、鉻鐵80g、石墨60g、二硫化鉬30g、硫酸鋇10g、二氧化硅20g、氧化鋁10g、氮化硅20g、煤油20g；

2.鐵鋁金屬間化合物粉的制備采用固液反應(yīng)球磨法制備：稱取純鐵140g(純度>99.8％)和鋁60g(純度>99.8％)；將純鐵和鋁粉裝入球磨罐中，充氬氣保護(hù)，在720℃的溫度下以80r/min的轉(zhuǎn)速球磨48h后取出過篩，得到粒度為600-800目的鐵鋁金屬間化合物粉；

3.制備金屬間化合物增強(qiáng)型粉末冶金摩擦材料：將各原料放入攪拌機(jī)中，混料，添加煤油，攪拌。攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速400r/min，混料時(shí)間20min；后將混合料冷壓成型，壓制壓力40mpa，保壓20s；后將壓坯放置在鋼背上燒結(jié)，燒結(jié)壓力為1.2mpa，燒結(jié)溫度為950℃，保溫2.5h，后隨爐冷卻至80℃出爐，保護(hù)氣氛為氮?dú)浠旌蠚狻?/p>

實(shí)施例4：本發(fā)明所述金屬間化合物增強(qiáng)型粉末冶金摩擦材料的制備

1.原料：銅450g、鐵150g、鐵鋁金屬間化合物粉80g、鉻鐵100g、石墨50g、二硫化鉬50g、硫酸鋇20g、二氧化硅30g、氧化鋁30g、氮化硅40g、煤油20g；

2.鐵鋁金屬間化合物粉的制備采用固液反應(yīng)球磨法制備：稱取純鐵150g(純度>99.8％)和鋁50g(純度>99.8％)；將純鐵和鋁粉裝入球磨罐中，充氬氣保護(hù)，在750℃的溫度下以80r/min的轉(zhuǎn)速球磨48h后取出過篩，得到粒度為600-800目的鐵鋁金屬間化合物粉；

3.制備金屬間化合物增強(qiáng)型粉末冶金摩擦材料：將各原料放入攪拌機(jī)中，混料，添加煤油，攪拌。攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速400r/min，混料時(shí)間20min；后將混合料冷壓成型，壓制壓力45mpa，保壓10s；后將壓坯放置在鋼背上燒結(jié)，燒結(jié)壓力為0.8mpa，燒結(jié)溫度為1000℃，保溫2h，后隨爐冷卻至80℃出爐，保護(hù)氣氛為氮?dú)浠旌蠚狻?/p>

實(shí)施例5：本發(fā)明所述金屬間化合物增強(qiáng)型粉末冶金摩擦材料的制備

1.原料：銅450g、鐵150g、鐵鋁金屬間化合物粉90g、鉻鐵90g、石墨90g、二硫化鉬50g、硫酸鋇20g、二氧化硅20g、氧化鋁10g、氮化硅30g、煤油10g；

2.鐵鋁金屬間化合物粉的制備采用固液反應(yīng)球磨法制備：稱取純鐵130g(純度>99.8％)和鋁70g(純度>99.8％)；將純鐵和鋁粉裝入球磨罐中，充氬氣保護(hù)，在780℃的溫度下以100r/min的轉(zhuǎn)速球磨24h后取出過篩，得到粒度為600-800目的鐵鋁金屬間化合物粉；

3.制備金屬間化合物增強(qiáng)型粉末冶金摩擦材料：將各原料放入攪拌機(jī)中，混料，添加煤油，攪拌。攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速400r/min，混料時(shí)間20min；后將混合料冷壓成型，壓制壓力45mpa，保壓10s；后將壓坯放置在鋼背上燒結(jié)，燒結(jié)壓力為0.8mpa，燒結(jié)溫度為1000℃，保溫2h，后隨爐冷卻至100℃出爐，保護(hù)氣氛為氮?dú)浠旌蠚狻?/p>

實(shí)施例6：本發(fā)明金屬間化合物增強(qiáng)型粉末冶金摩擦材料的制備

1.原料：銅460g、鐵130g、鐵鋁金屬間化合物粉100g、鉻鐵90g、石墨100g、二硫化鉬50g、硫酸鋇20g、二氧化硅20g、氧化鋁10g、氮化硅20g、煤油10g；

2.鐵鋁金屬間化合物粉的制備采用固液反應(yīng)球磨法制備：稱取純鐵130g(純度>99.8％)和鋁70g(純度>99.8％)；將純鐵和鋁粉裝入球磨罐中，充氬氣保護(hù)，在700℃的溫度下以100r/min的轉(zhuǎn)速球磨36h后取出過篩，得到粒度為600-800目的鐵鋁金屬間化合物粉；

3.制備金屬間化合物增強(qiáng)型粉末冶金摩擦材料：將各原料放入攪拌機(jī)中，混料，添加煤油，攪拌。攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速400r/min，混料時(shí)間20min；后將混合料冷壓成型，壓制壓力45mpa，保壓10s；后將壓坯放置在鋼背上燒結(jié)，燒結(jié)壓力為0.8mpa，燒結(jié)溫度為1000℃，保溫2h，后隨爐冷卻至100℃出爐，保護(hù)氣氛為氮?dú)浠旌蠚狻?/p>

下表1列出了上述各實(shí)施例樣品及未添加金屬間化合物粉末樣品的性能參數(shù)對比。

可以看出，本發(fā)明所述金屬間化合物增強(qiáng)型粉末冶金摩擦材料的機(jī)械性能良好，硬度、剪切強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度均高于對比例1(沒有添加本發(fā)明所述金屬間化合物粉末)的摩擦材料；

在1:1制動(dòng)力試驗(yàn)臺上進(jìn)行350km/h速度下緊急制動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，本發(fā)明所述金屬間化合物增強(qiáng)型粉末冶金摩擦材料具有摩擦系數(shù)穩(wěn)定不衰退、重復(fù)性良好、高速制動(dòng)條件下磨耗量低的優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足高速動(dòng)車組列車運(yùn)行時(shí)的制動(dòng)需求。

表1：本發(fā)明所述金屬間化合物增強(qiáng)型粉末冶金摩擦材料的性能參數(shù)對比

實(shí)施例7：本發(fā)明所述金屬間化合物粉的用量篩選實(shí)驗(yàn)

本發(fā)明中，考慮到對摩擦材料綜合性能的影響，以本發(fā)明所述金屬間化合物增強(qiáng)型粉末冶金摩擦材料的質(zhì)量百分比計(jì)，所述fe-al金屬間化合物的添加量范圍為5-10％，如下表2所示：

表2：本發(fā)明所述金屬間化合物粉的用量篩選

從上表2中可看出，當(dāng)fe-al金屬間化合物的添加量低于5％時(shí)，各項(xiàng)性能提升不明顯，增強(qiáng)效果較弱；而當(dāng)添加量高于10％以后，硬度值已超過30hbw，更是在添加量為20t％時(shí)達(dá)到35.46hbw。而閘片硬度過高會對制動(dòng)盤造成不良影響，加劇盤面磨損，縮短制動(dòng)盤壽命，不符合實(shí)際運(yùn)用要求。此外，剪切強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度的提升速率隨添加量增加而有所下降，在添加量達(dá)到10％以后繼續(xù)添加fe-al金屬間化合物增強(qiáng)效果不明顯。

在摩擦磨損性能方面，當(dāng)添加量高于10％以后，平均摩擦系數(shù)值隨添加量的進(jìn)一步提高而顯著下降，甚至在添加量達(dá)到20％時(shí)降低至0.2980，該值低于未增強(qiáng)樣品的平均摩擦系數(shù)值。造成摩擦系數(shù)大幅下滑的主要原因是：fe-al金屬間化合物本身具有較高的強(qiáng)度和硬度，在摩擦中有著良好的抗粘合性，大量添加時(shí)增加了基體中硬質(zhì)相點(diǎn)的面積，導(dǎo)致閘片與對偶的粘著和嚙合性差，使摩擦系數(shù)降低。而當(dāng)添加量持續(xù)增加時(shí)，磨耗量仍然保持下降趨勢。這是由于fe-al金屬間化合物具有較高的加工硬化率，耐磨性良好。同時(shí)也對應(yīng)上文中摩擦材料硬度過高的問題，過量的fe-al金屬間化合物可能造成對偶件磨損加劇，并以自身磨耗降低的形式表現(xiàn)出來。

綜上所述，綜合考慮fe-al金屬間化合物添加量對摩擦材料的各項(xiàng)性能影響，優(yōu)選出本發(fā)明中添加量為5-10％。

實(shí)施例8：本發(fā)明所述金屬間化合物增強(qiáng)型粉末冶金摩擦材料制備方法的工藝參數(shù)篩選實(shí)驗(yàn)

本發(fā)明所述金屬間化合物增強(qiáng)型粉末冶金摩擦材料的制備方法中，關(guān)鍵工藝參數(shù)為所述步驟(2)中的冷壓成型壓力和所述步驟(3)中的燒結(jié)溫度。

其中，冷壓成型壓力的選擇將直接影響燒結(jié)效果并最終影響成品性能。冷壓成型壓力的選擇基于對樣品重量和厚度的控制，當(dāng)重量和厚度的要求為一定值時(shí)，冷壓成型壓力需大于25mpa而使生坯成型。在此基礎(chǔ)上，當(dāng)冷壓成型壓力大于30mpa時(shí)，則生坯表面較為致密，具有一定強(qiáng)度，具備燒結(jié)條件；而當(dāng)冷壓成型壓力大于45mpa時(shí)，生坯表面出現(xiàn)過壓現(xiàn)象，產(chǎn)生裂紋，硬質(zhì)顆粒被擠壓出基體表面，不具備燒結(jié)條件。故選擇冷壓成型壓力的范圍為30-45mpa。

燒結(jié)溫度的選擇則基于原料的熔點(diǎn)，以金屬基體的熔點(diǎn)為準(zhǔn)。本發(fā)明中，所述粉末冶金件的燒結(jié)溫度低于金屬基體熔點(diǎn)，以固相燒結(jié)為主，燒結(jié)過程中可能存在著少量液相；基體cu的熔點(diǎn)為1083℃，選擇低于熔點(diǎn)50-250℃的溫度區(qū)間燒結(jié)，在保證基體不熔化的前提下盡量提高元素的擴(kuò)散系數(shù)，使粉體顆粒間充分結(jié)合形成燒結(jié)頸，提高基體強(qiáng)度。同時(shí)，作為產(chǎn)品考慮成本問題，在保證燒結(jié)強(qiáng)度的前提下盡量降低燒結(jié)溫度，減少能耗，故選擇燒結(jié)溫度范圍為850-1000℃，如下表3所示：

表3：本發(fā)明所述金屬間化合物增強(qiáng)型粉末冶金摩擦材料制備方法中的冷壓成型壓力和燒結(jié)溫度對成品性能影響

如表3所示，冷壓成型壓力對硬度、密度的影響較大，而剪切強(qiáng)度同時(shí)受到上述兩種參數(shù)的共同影響。此外，較疏松的材料摩擦系數(shù)高，磨耗量大，較致密的材料摩擦系數(shù)低，磨耗量小。

總之，以上對本發(fā)明具體實(shí)施方式的描述并不限制本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明作出各種改變或變形，只要不脫離本發(fā)明的精神，均應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的范圍。