碳纤维刹车片

７　／　］９９６（２）总３３期重型汽车ＺＨＯＮＧＸＩＮＧ　ＱＩＣＨＥ　摘要　刹车片是汽车、列车、摩托车、飞机、提升机等必须装配的制动材料．其性能的优　劣直接影响着车辆、设备的使用安全可靠性。为ｊ制造出制动性能稳定，具有优异的　耐磨、耐热冲击的刹车片，材料Ｉ作者进行ｊ不懈地努力．本文就这方面的研究Ｉ作　做一介绍，并着重介绍一下利用碳纤维制造刹车片的情况。　叙词监墅型匡量墨　兰　塑壁生　一　１刹车片材质使用沿革　传统的剁车片材科系用石棉纤维填充酚醛树脂制造．其中石棉由硅酸盐矿物而制得，其组　成中含有一定数量的结晶水。由于强制动时刹车片表面瞬间温度可高达５００￣６００℃，此时石　棉中所含的结晶水快速逸失，往往造成刹车片制动性能发生热衰退，同时刹车片自身磨耗加　剧　加上石棉在加工、使用中其粉尘具有致癌作用，因此石棉基刹车片在西方工业国家已被禁　用。我国也已该类材科的使用。　第二代刹车片材料系半金属石墨复合材科。其主要成分是钢纤维、石墨、金属粉及其辅　料，用改性酚醛树脂粘接成型，因刹车片中金属成分占其总重的一半而得名　美、欧、日等国家　在６０年始大面积推广使用　半金属片的耐磨性能比石棉片提高２５　以上，同时具有摩　擦系数高、导热性好、加工成型容易等优点，因此该类材料目前在我国刹车片市场上占主导地　位。不过半金属片也有其缺点．如：①钢纤维易于在潮气等作用下氧化锈蚀，这一方面使刹车　片磨耗加快．另一方面还会严重损伤对偶材料．同时还使得刹车片丧失了与对偶材料的部分粘　着功能导致制动性能下降；②半金属片在低速制动时会产生１口０～３００Ｈｚ的低频振荡，使车体　２　．　发生摇晃，而在高速制动情况下又产生８０ｄＢ以上的强噪音，污染环境ｊ＠半金属片较高的热　传导率易使制动器的液压机构受热，导致橡胶密封圈失去弹性，严重时还会引起刹车气阻等不　良后果。为了克服半金属片的上述缺陷，７０￣８０年代工业发达国家开始利用碳纤维。芳纶纤　维混杂复合材料应用于飞机、高速列车（如法国ＡＧＶ）、轿车等领域。该类材料优异的性能在　多年的实践中得到了确证。　２碳纤维刹车片的性能　在介绍碳纤维刹车片之前，先交待一下碳纤维的情况：碳纤维依据其工业化生产的原料不　同可分为沥青基、粘胶基和ＰＡＮ基碳纤维。由于碳纤维具有碳素材料的耐磨自润滑性，又具　有金属材料的导电导热性、陶瓷材料的耐热耐蚀性、纺织纤维的柔软可编织性以及高分子材料　的轻质、易加工性等特点，因此碳纤维具有广阔的应用前景。　将已经过表面处理过的短切碳纤维与摩擦改性剂、辅助用树脂压制成型即可制得碳纤维　收橹日期：１９９６年２月Ｊ５日　维普资讯 http://www.cqvip.com

・２２・　１９９６（２）总３３期ｔ型汽车ＺＨＯＮＧＸＩＮＧ　Ｑ］ＣＨＥ　刹车片。有人尝试用不同体积比的钢纤维和碳纤维混杂后再复合成型制刹车片，其混杂效应　也十分理想。　各种纤维的性能比较　高强型碳纤维　密度　ｇ／￡ｍ　３　１．８Ｏ～１．８１　高模型碳纤维　１．６０～１．６２　锕纤维　７．８　石棉短纤　２．５　拉伸强度　拉伸弹性模量　断裂伸长率　热传导率　ＭＰａ　ＧＰａ　２５００￣２８００　２３０￣２５０　１．０　２３００　３４０～３６０　０．３５　Ｏ．ｏ０２～Ｏ．０５　１０００～１１００　２１０～２２０　０．３　０．Ｏ５　６００￣８００　１５０～１７０　２．０～３．０　０．３　Ｃａｌ／ｃｍ．ｓ＿ｋ　Ｏ．ｏ０２～０．０５　用碳纤维制成的刹车片具有如下一些性能特点：　（Ｉ）密度低碳纤维刹车片密度在２０ｇｌｃｍ　左右，而钢纤维刹车片密度多在２．５８／ｃｍ　以　上，这样做成同等体积的片材意味着前者更加轻量化。　击。　崩车片重量（Ｅ）　刹车制动曲线　蒯车材料的性能比较　（３）耐磨性好实验证明，在于磨条件下，以钢／碳纤维复合材料的相对磨耗量为Ｉ的话，　则碳纤维复合材料／钢的磨耗为１０，而钢／钢的磨耗为５０００。因此碳纤维刹车片无论是自身耐　磨性还是对摩擦偶材料的磨损均低于钢纤维刹车片．这样不仅延长刹车片的寿命，也增加了摩　阻制动偶材料的服役期．　（　）制动噪音低（５）耐环境能力强碳纤维对声波振动衰减的损耗因子　为０．０２４－｛－０．００８．而钢纤维的　值　碳纤维刹车片在潮湿、有酸性气体的环境中不存在腐蚀生锈问韪，也　为０．００２７－｛－０．０００９，由此推断前者的制动噪音将明显低于后者，实测结果亦是如此。　不发生力学强度衰减，因此其耐蚀性大大优于半金属刺车片。　３碳纤维刹车片的技术经济性　利用碳纤维制造刹车片，其原料的质量将直接决定刹车片成品的性能，因此选择表面处理　水平高的碳纤维对生产出优质刹车片尤为重要。　从经济角度核算，碳纤维的体积成本是钢纤维的５～１０倍，综合考虑刹车片中碳纤维的体　积含量可在５　～４０　之间调整、混料动力消耗降低２５　～４Ｏ　、工人劳动强度下降３Ｏ　、车　间生产效率提高２Ｏ　等因素，碳纤维刹车片的制造成本仅稍高于钢纤维片。而从性能提高、　寿命延长、噪音下降等方面考察．其综合效益还是显著的．因此国外已大力开发碳纤维刹车片　的市场．我国也将大力发展碳纤维刹车片，尤其在我国路况日益好转的情况下，对重载货车、列　车、轿车、摩托车、出租车等重载、高速行驶、制动频繁的车型．大力发展碳纤维刹车片势在必　行。　参考文献从略。