高速列車制動閘片用粉末冶金摩擦材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及粉末冶金材料領(lǐng)域，具體來說，涉及一種高速列車制動閘片用粉末冶金摩擦材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高速列車是指最高行車速度達到或超過200km/h的鐵路列車。我國高速鐵路和高速列車技術(shù)研宄和建設(shè)經(jīng)過了 20多年的發(fā)展歷程，通過引進消化吸收再自我創(chuàng)新，掌握了時速200?250km/h高速列車制造技術(shù)，自主研制生產(chǎn)了時速350km/h高速列車。隨后，我國鐵路以時速350km/h高速列車技術(shù)平臺為基礎(chǔ)，成功研制生產(chǎn)出新一代高速列車CRH380型高速列車，標(biāo)志著世界高速列車技術(shù)發(fā)展到新水平。
[0003]高速列車的基礎(chǔ)制動系統(tǒng)是高速列車的關(guān)鍵部件。高速列車閘片的制動性能直接影響列車運營的安全性，從而對閘片的制動材料性能特別是摩擦學(xué)性能提出了更高的要求。隨著高速列車運營速度的提高，基礎(chǔ)制動系統(tǒng)必須能夠承擔(dān)高速列車產(chǎn)生的巨大制動負荷，并將動能轉(zhuǎn)化成熱能并耗散出去。制動元件的體積溫度將達到500°C以上，瞬時溫度甚至可達1000°C。國內(nèi)外高速列車制動材料的研宄方向正向著充分利用輪軌最大粘著系數(shù)、高耐熱度、高比強度、高耐熱沖擊、高摩擦系數(shù)方向發(fā)展。在200?250km/h的動車組領(lǐng)域可以采用合成材料作為制動材料，如CRHl拖車制動閘片。而在更高速度的列車制動領(lǐng)域，傳統(tǒng)制動用摩擦材料如合成材料已逐步被粉末冶金摩擦材料所代替，國外250?300km/h高速閘片摩擦材料均采用粉末冶金摩擦材料。
[0004]與鑄鐵閘瓦和合成閘片相比，粉末冶金閘片具有優(yōu)良的綜合性能，摩擦系數(shù)高，穩(wěn)定性好及使用溫度高。尤其是在高負荷、高沖擊載荷狀態(tài)下，粉末冶金閘片是鑄鐵和合成閘片不可替代的。因此，隨著我國高速鐵路的蓬勃發(fā)展，研制出能夠滿足時速380km/h高速列車技術(shù)制動要求的粉末冶金摩擦材料具有重要的工程和經(jīng)濟價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對相關(guān)技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出一種高速列車制動閘片用粉末冶金摩擦材料及其制備方法，能夠制得的閘片具有良好的物理力學(xué)性能和穩(wěn)定的摩擦磨損性能，以滿足時速380km/h高速列車的制動要求。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種高速列車制動閘片用粉末冶金摩擦材料。
[0008]該高速列車制動閘片用粉末冶金摩擦材料由以下百分比的原料制成:銅45?65%、鐵10?20%、鉻3?5%、氧化鋯5?15%。
[0009]此外，所述高速列車制動閘片用粉末冶金摩擦材料還包括以下百分比的原料:錫2?5%、錳2?4%、石墨10?15%、二硫化鉬2?5%、鉻鐵I?5%。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種高速列車制動閘片用粉末冶金摩擦材料的制備方法，用于對上述高速列車制動閘片用粉末冶金摩擦材料進行制備。
[0011]該高速列車制動閘片用粉末冶金摩擦材料的制備方法包括:
[0012]按上述百分比稱取上述原料，并將上述原料另外摻入0.5%的煤油后，通過混料機攪拌均勻；
[0013]將攪拌均勻后的混合物壓制成壓坯，并將壓坯在還原性氣體或惰性氣體下經(jīng)過加壓高溫?zé)Y(jié)，與預(yù)先配置的支撐鋼背產(chǎn)生冶金結(jié)合，促使壓坯牢固的固定于所述支撐鋼背。
[0014]其中，壓坯壓制壓力為300?600MPa ;將壓坯固定在支撐鋼背上，升溫至850?950°C，施加壓力2?lOMPa，燒結(jié)時間為I?3h。
[0015]其中，所述還原性氣體或惰性氣體為氫氣、氮氣或氫氣氮氣混合氣氛。
[0016]本發(fā)明的有益效果:采用銅、鐵、錫、錳、鎳、鉻等金屬組元進行優(yōu)化組合，獲得一種具有高耐熱性、對其他組元形成良好包裹鑲嵌效果的金屬基體。采用氧化鋯、鉻鐵作為摩擦組元提供穩(wěn)定的摩擦系數(shù)和滿足制動所需的制動力矩。采用石墨、二硫化鉬作為潤滑組元降低材料磨損率，防止磨損對偶。采用本發(fā)明提供的制備工藝制得的摩擦材料，可以獲得良好的物理力學(xué)性能和穩(wěn)定的摩擦磨損性能，能夠滿足時速380km/h高速列車的制動要求。。
【具體實施方式】
[0017]下面對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種高速列車制動閘片用粉末冶金摩擦材料，該高速列車制動閘片用粉末冶金摩擦材料由以下百分比的原料制成:銅45?65%、鐵10?20%、鉻3?5%、氧化鋯5?15%。此外，所述高速列車制動閘片用粉末冶金摩擦材料還包括以下百分比的原料:錫2?5%、錳2?4%、石墨10?15%、二硫化鉬2?5%、絡(luò)鐵
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[0019]根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種高速列車制動閘片用粉末冶金摩擦材料的制備方法，用于對上述高速列車制動閘片用粉末冶金摩擦材料進行制備。
[0020]該高速列車制動閘片用粉末冶金摩擦材料的制備方法包括:
[0021]按上述百分比稱取上述原料，并將上述原料另外摻入0.5%的煤油后，通過混料機攪拌均勻；
[0022]將攪拌均勻后的混合物壓制成壓坯，并將壓坯在還原性氣體或惰性氣體下經(jīng)過加壓高溫?zé)Y(jié)，與預(yù)先配置的支撐鋼背產(chǎn)生冶金結(jié)合，促使壓坯牢固的固定于所述支撐鋼背。
[0023]其中，壓坯壓制壓力為300?600MPa ;將壓坯固定在支撐鋼背上，升溫至850?950°C，施加壓力2?lOMPa，燒結(jié)時間為I?3h。
[0024]其中，所述還原性氣體或惰性氣體為氫氣、氮氣或氫氣氮氣混合氣氛。
[0025]為了方便理解本發(fā)明的上述技術(shù)方案，下面通過多個具體實施例對本發(fā)明的上述技術(shù)方案進行詳細說明。
[0026]實施例一
[0027]按質(zhì)量百分比稱取粉末銅50%、鐵12%、錫3%、錳3%、鉻4%、石墨12%、二硫化鉬4%、氧化鋯9%、鉻鐵3%;將上述粉末摻入煤油后通過V型混料機攪拌均勻；將混合料在粉末冶金專業(yè)液壓機上進行模壓成型，壓制壓力為300MPa ;將壓坯固定在支撐鋼背上，采用鐘罩式加壓燒結(jié)爐進行加壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度為900°C，燒結(jié)壓力為8MPa，燒結(jié)時間為3h ；燒結(jié)過程中通入氫氣進行保護。
[0028]采用MM-1000摩擦磨損試驗機對制得的摩擦材料進行性能測試，模擬CRH380高速列車的制動工況，其平均摩擦系數(shù)為0.35?0.45。
[0029]實施例二
[0030]按質(zhì)量百分比稱取粉末銅53%、鐵13%、錫2%、錳2%、鉻2%、石墨11%、二硫化鉬3%、氧化鋯11%、鉻鐵3% ;將上述粉末摻入煤油后通過V型混料機攪拌均勻；將混合料在粉末冶金專業(yè)液壓機上進行模壓成型，壓制壓力為500MPa ;將壓坯固定在支撐鋼背上，采用鐘罩式加壓燒結(jié)爐進行加壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度為920°C，燒結(jié)壓力為5MPa，燒結(jié)時間為3h ;燒結(jié)過程中通入氮氣進行保護。
[0031]采用MM-1000摩擦磨損試驗機對制得的摩擦材料進行性能測試，模擬CRH380高速列車的制動工況，其平均摩擦系數(shù)為0.35?0.45。
[0032]實施例三
[0033]按質(zhì)量百分比稱取粉末銅57%、鐵10%、錫4%、錳2%、鉻3%、石墨10%、二硫化鉬2%、氧化鋯8%、鉻鐵4%;將上述粉末摻入煤油后通過V型混料機攪拌均勻；將混合料在粉末冶金專業(yè)液壓機上進行模壓成型，壓制壓力為600MPa ;將壓坯固定在支撐鋼背上，采用鐘罩式加壓燒結(jié)爐進行加壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度為950°C，燒結(jié)壓力為3MPa，燒結(jié)時間為2h ；燒結(jié)過程中通入分解氨氣體進行保護。
[0034]采用MM-1000摩擦磨損試驗機對制得的摩擦材料進行性能測試，模擬CRH380高速列車的制動工況，其平均摩擦系數(shù)為0.35?0.45。
[0035]由此可見，借助于本發(fā)明的上述技術(shù)方案，采用銅、鐵、錫、錳、鎳、鉻等金屬組元進行優(yōu)化組合，獲得一種具有高耐熱性、對其他組元形成良好包裹鑲嵌效果的金屬基體。采用氧化鋯、鉻鐵作為摩擦組元提供穩(wěn)定的摩擦系數(shù)和滿足制動所需的制動力矩。采用石墨、二硫化鉬作為潤滑組元降低材料磨損率，防止磨損對偶。采用本發(fā)明提供的制備工藝制得的摩擦材料，可以獲得良好的物理力學(xué)性能和穩(wěn)定的摩擦磨損性能，能夠滿足時速380km/h高速列車的制動要求。
[0036]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種高速列車制動閘片用粉末冶金摩擦材料，其特征在于，由以下百分比的原料制成:銅45?65%、鐵10?20%、鉻3?5%、氧化鋯5?15%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速列車制動閘片用粉末冶金摩擦材料，其特征在于，還包括以下百分比的原料:錫2?5%、錳2?4%、石墨10?15%、二硫化鉬2?5%、鉻鐵I?
3.—種高速列車制動閘片用粉末冶金摩擦材料的制備方法，其特征在于，用于權(quán)利要求2所述的高速列車制動閘片用粉末冶金摩擦材料的制備，并且，所述制備方法包括: 按上述百分比稱取上述原料，并將上述原料另外摻入0.5%的煤油后，通過混料機攪拌均勻； 將攪拌均勻后的混合物壓制成壓坯，并將壓坯在還原性氣體或惰性氣體下經(jīng)過加壓高溫?zé)Y(jié)，與預(yù)先配置的支撐鋼背產(chǎn)生冶金結(jié)合，促使壓坯牢固的固定于所述支撐鋼背上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高速列車制動閘片用粉末冶金摩擦材料的制備方法，其特征在于，壓坯壓制壓力為300?600MPa ;將壓坯固定在支撐鋼背上，升溫至850?950 °C，施加壓力2?lOMPa，燒結(jié)時間為I?3h。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高速列車制動閘片用粉末冶金摩擦材料的制備方法，其特征在于，所述還原性氣體或惰性氣體為氫氣、氮氣或氫氣氮氣混合氣氛。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高速列車制動閘片用粉末冶金摩擦材料及其制備方法，該高速列車制動閘片用粉末冶金摩擦材料由以下百分此的原料制成：銅45～65％、鐵10～20％、鉻3～5％、氧化鋯5～15％、錫2～5％、錳2～4％、石墨10～15％、二硫化鉬2～5％、鉻鐵1～5％。本發(fā)明的有益效果：采用本發(fā)明提供的制備工藝制得的摩擦材料，可以獲得良好的物理力學(xué)性能和穩(wěn)定的摩擦磨損性能，能夠滿足時速380km/h高速列車的制動要求。
【IPC分類】C22C32-00, C22C1-05, C22C9-00, B22F7-08, C09K3-14, F16D69-02
【公開號】CN104877629
【申請?zhí)枴緾N201510137685
【發(fā)明人】王秀飛, 王振波, 白同慶, 宋嘉*
【申請人】北京優(yōu)材百慕航空器材有限公司
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年3月27日