[科普中国]-粉末冶金摩擦材料

以提高摩擦磨损性能为目的，用于摩擦离合器与摩擦制动器的摩擦部分的材料称为摩擦材料。这类材料是摩擦离合器和制动器的关键材料。离合器用来传递扭矩，制动器用来消耗动能而制动。两者都是机器或机械安全、可靠工作的重要部件。随着机器的功率、运转速度和载荷不断增高，对摩擦材料提出了更高的要求。

特点摩擦离合器与摩擦制动器的摩擦部分常常称为摩擦副。摩擦副是由摩擦材料片与摩擦对偶片组成，实际上使用的是一组或多组摩擦副而不是单一的摩擦材料。粉末冶金摩擦材料与各种对偶材料(包括粉末冶金材料)可以匹配不同的摩擦副。与传统的摩擦材料相比，粉末冶金摩擦材料具有以下特点：

(1)摩擦系数μ大，且可在较宽的温度范围内保持稳定。

(2)导热性好。

(3)强度高，可提高使用的许用压力。

(4)可在相当大的范围内调整材料的成分，如加人不同类型和不同含量的润滑剂和摩擦剂，以适应各种不同的要求。

(5)使用寿命长。烧结摩擦材料磨合性好，不易变质，耐磨性优异，工作可靠。1

实际性能要求随着人类活动范围的扩大，空间传动装置对摩擦材料提出了更苛刻的要求，这些都要求摩擦材料具备十分优异的综合性能，即除了有足够的摩擦系数并在高温高压甚至在真空状态下保持稳定外，还要求耐磨性好，强度高，导热性好，耐腐蚀，不发生黏结，抗咬合性好。通常所用的摩擦材料，如铸铁、钢、青铜、石棉-树脂等，或者因摩擦系数小，或者能正常工作的温度低，抗咬合性能差，寿命短，因而都不能满足上述要求。粉末冶金摩擦材料是一种以金属或合金为基体，添加了摩擦组元、润滑组元，经混合、成形、烧结等工艺生产的复合材料。这种材料综合了金属与非金属的优点，并能按需合理调配材料组元及其含量。因此综合性能好。1

分类摩擦材料尤其是粉末冶金摩擦材料的分类是一个相对的概念，不同目的分类，往往有不同的结果。一般有如下几种分类的方法：

(1)以使用的功能来划分：制动摩擦材料用于吸收动能，并以热量的形式传递，这种材料的响应时间(即制动开始到结束)为1s至几十秒；离合摩擦材料用于传递力矩，这类材料的响应时间仅为1s之内。

(2)按工作介质分为润滑油中工作的湿式摩擦材料，在空气中工作的干式摩擦材料以及使用在空间或真空状态环境下的无介质摩擦材料，无介质摩擦材料又称为纯静摩擦材料。

(3)根据摩擦承载中摩擦材料承受负荷大小划分为轻负荷摩擦材料、中负荷摩擦材料、重负荷摩擦材料。负荷大小往往由材料能承载的摩擦热也就是保持使用性能的温度来区分的。1

摩擦材料组成粉末冶金摩擦材料是一种含有金属和非金属组元的复合材料，是一种金属或合金基体镶嵌多种独立存在的物质的混合体。正是这种复合成分的特殊性，使其粉末冶金摩擦材料具有优良综合摩擦磨损性能。尽管组成很复杂，但这些组成大致可分成基体组元、润滑组元、摩擦组元三大类。

粉末冶金摩擦材料的磨损正常磨损的3个阶段是一个物体工作表面的物质由于表面相对运动而逐渐损耗的现象。

(1)磨合阶段。新摩擦副摩擦表面具有一定的粗糙度，真实接触面积较小。在磨合阶段，摩擦表面逐渐磨平，真实接触表面逐渐增大，磨损速率减小。

(2)稳定磨损阶段。这一阶段为平衡稳定磨损阶段，磨损缓慢稳定。这是摩擦副的正常工作时期。

(3)剧烈磨损阶段。磨损速率急剧增大。这时机械效率下降，摩擦副的精度丧失，产生异常噪声及振动，摩擦副的温度迅速升高，最后导致零件失效。为了加快磨合阶段完成，延长稳定磨损阶段，粉末冶金摩擦副特别是多片式摩擦副，往往要求进行机械加工，以达到一定的组糙度和表面精度，以增加表面真实接触面积。此外，多片式摩擦副的重叠系数也对磨损产生影响。1

本词条内容贡献者为:

黄伦先 - 副教授 - 西南大学