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增強摩擦纖維的選用方法介紹
日期：2025-07-15 15:07
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摘要：
增強摩擦纖維的選用方法介紹
1、鋼纖維
使用低碳鋼以及采取超聲波切削法生產(chǎn)出的鋼纖維含油量低、表麵活性好、價格便宜，因此在半金屬基摩擦材料中得到廣泛應(yīng)用。鋼纖維*顯著的特點是導熱性能好。鋼纖維以其高導熱性能使局部表麵熱量迅速擴散至內(nèi)部，從而降低摩擦表麵溫度，避免表麵溫度過高，防止樹脂基體團熱分解而導致材料磨損加劇，延長了製品的使用壽命。但鋼纖維製成的摩擦材料質(zhì)量大，容易鏽蝕。用這種材料製成的離合器麵片鏽蝕後導致粘連，影響換檔分離，並導致傳動振動和抖動。研究表明，加入一定量的鋅粉和氧化鈣等可以增強材料的防鏽性能，而對摩擦性能無明顯影響；鋼纖維和礦物纖維及有機纖維混雜使用可以進一步降低材料的密度及改善製動噪聲。目前，鋼纖維增強摩擦材料在我國多種汽車上進行了應(yīng)用，反映較好。
2、玻璃纖維
玻璃纖維作為代用增強纖維的研究時間較長，產(chǎn)品質(zhì)量比較穩(wěn)定，產(chǎn)量較大，價格也相對比較便宜。玻璃纖維屬於無機矽酸鹽纖維，因而熱穩(wěn)定性較好。其表麵處理工藝也得到了廣泛的研究，研製出多種偶聯(lián)劑，與樹脂親和性較好，因此在增強纖維摩擦材料中得到了一定的應(yīng)用。據(jù)國外報道，玻璃纖維增強的摩擦材料，其摩擦磨損性能良好，但玻璃纖維增強材料對載荷、滑動速度及製動溫度等固素反應(yīng)較敏感。在重載房速及高溫下，摩擦係數(shù)變化明顯，不穩(wěn)定。玻璃纖維用作摩擦材料的增強纖維有一定的要求。玻璃纖維應(yīng)較柔軟，而含15－30 ％氯化鉀的玻璃纖維可使莫氏強度下降，使玻璃纖維變軟，認為E玻璃纖維可以使用。雖然說玻璃纖維能夠運用在摩擦材料的增強材料中，但玻璃纖維有不足之處。①硬度過高，磨損比石棉增強材料大；②當溫度超過800℃時易形成玻璃珠，而玻璃珠莫氏硬度更高，材料磨損量會進一步增加；③玻璃纖維增強材料的摩擦係數(shù)隨溫度有較大的變化，摩擦係數(shù)不穩(wěn)定。
3、碳纖維
碳纖維具有高比強度、高比模量、耐熱、耐磨、耐腐蝕及熱膨脹係數(shù)較小等許多優(yōu)點。碳纖維增強基體的（C／C）複合摩擦材料在航空航天工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。碳纖維增強基體的航空剎車用複合材料具有質(zhì)量輕、抗熱衝擊性好、摩擦係數(shù)穩(wěn)定、使用壽命長等特點，是新一代的航空剎車副。目前，**上大多數(shù)**和民用乾線飛機采均用碳纖維增強基體的複合材料剎車副。但用作一般民用的摩擦材料還存在以下障礙；①碳／碳複合材料製作工藝複雜成本很高，原材料價格也較高，產(chǎn)量有限。②現(xiàn)有的碳纖維一般為長纖維，而應(yīng)用於摩擦材料中的增強纖維一般是2－5mm的短纖維。這一點目前較難達到。③碳纖維尤其是高模量石墨纖維的表麵是惰性的，與樹脂的潤濕性、粘附性差，所以皮製備碳纖維增強複合材料時，須對碳纖維表麵進行處理，以提高碳纖維與樹脂間的粘附強度。處理後碳纖維不但表麵積增大，還能在表麵生成活性基團（如羰基、羧基、和羥基等），通過這些基團使碳纖維與樹脂基體之間產(chǎn)生化學鍵，從而提高界麵強度。
4、有機纖維
芳綸（Kevlar）、聚丙烯纖維、聚乙烯纖維、聚酯纖維等可燃點高，高溫熱分解不明顯，因而也可用作摩擦材料的增強纖維。有機纖維單獨作為增強纖維使用時，一般都要經(jīng)過表麵處理，通常是把天然或合成的有機纖維放在非電解的處理液中，使纖維表麵鍍上薄薄一層金屬。經(jīng)過表麵處理的有機纖維，既具有金屬纖維的優(yōu)點，如導熱性好，耐磨等；又具有非金屬纖維的特點，如密度小，韌性好等。例如，較常用的芳綸（Kevlar-49）特點是強韌性好，彈性模量高，密度低，價格隻相當於碳纖維的1/3，其不足之處是由它所製成的複合材料的耐壓強度及彎曲疲勞握度不太好。研究表明，有機纖維可以提高材料摩擦性能的穩(wěn)定性，明顯降低磨損量，對於降低製動噪聲也有明顯作用。但有機纖維在摩擦材料中的應(yīng)用還存在價格、表麵處理、分散工藝等問題，有待進一步研究。
5、礦物纖維
礦物纖維取材廣泛，且價格低廉，也逐步引起人們的注意。用價格便宜的礦物纖維取代石棉纖維將是摩擦材料研究的一個重要課題。礦物纖維也存在以下缺陷：①一般合結(jié)晶水，高溫製動時易脫水，材料性能不太穩(wěn)定;②質(zhì)量不穩(wěn)定;產(chǎn)品質(zhì)量受產(chǎn)地、產(chǎn)時的影響較大。如果選擇產(chǎn)量大、品位高的礦物纖維，調(diào)整摩擦材料配方後可取得較好效果。
1、鋼纖維
使用低碳鋼以及采取超聲波切削法生產(chǎn)出的鋼纖維含油量低、表麵活性好、價格便宜，因此在半金屬基摩擦材料中得到廣泛應(yīng)用。鋼纖維*顯著的特點是導熱性能好。鋼纖維以其高導熱性能使局部表麵熱量迅速擴散至內(nèi)部，從而降低摩擦表麵溫度，避免表麵溫度過高，防止樹脂基體團熱分解而導致材料磨損加劇，延長了製品的使用壽命。但鋼纖維製成的摩擦材料質(zhì)量大，容易鏽蝕。用這種材料製成的離合器麵片鏽蝕後導致粘連，影響換檔分離，並導致傳動振動和抖動。研究表明，加入一定量的鋅粉和氧化鈣等可以增強材料的防鏽性能，而對摩擦性能無明顯影響；鋼纖維和礦物纖維及有機纖維混雜使用可以進一步降低材料的密度及改善製動噪聲。目前，鋼纖維增強摩擦材料在我國多種汽車上進行了應(yīng)用，反映較好。
2、玻璃纖維
玻璃纖維作為代用增強纖維的研究時間較長，產(chǎn)品質(zhì)量比較穩(wěn)定，產(chǎn)量較大，價格也相對比較便宜。玻璃纖維屬於無機矽酸鹽纖維，因而熱穩(wěn)定性較好。其表麵處理工藝也得到了廣泛的研究，研製出多種偶聯(lián)劑，與樹脂親和性較好，因此在增強纖維摩擦材料中得到了一定的應(yīng)用。據(jù)國外報道，玻璃纖維增強的摩擦材料，其摩擦磨損性能良好，但玻璃纖維增強材料對載荷、滑動速度及製動溫度等固素反應(yīng)較敏感。在重載房速及高溫下，摩擦係數(shù)變化明顯，不穩(wěn)定。玻璃纖維用作摩擦材料的增強纖維有一定的要求。玻璃纖維應(yīng)較柔軟，而含15－30 ％氯化鉀的玻璃纖維可使莫氏強度下降，使玻璃纖維變軟，認為E玻璃纖維可以使用。雖然說玻璃纖維能夠運用在摩擦材料的增強材料中，但玻璃纖維有不足之處。①硬度過高，磨損比石棉增強材料大；②當溫度超過800℃時易形成玻璃珠，而玻璃珠莫氏硬度更高，材料磨損量會進一步增加；③玻璃纖維增強材料的摩擦係數(shù)隨溫度有較大的變化，摩擦係數(shù)不穩(wěn)定。
3、碳纖維
碳纖維具有高比強度、高比模量、耐熱、耐磨、耐腐蝕及熱膨脹係數(shù)較小等許多優(yōu)點。碳纖維增強基體的（C／C）複合摩擦材料在航空航天工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。碳纖維增強基體的航空剎車用複合材料具有質(zhì)量輕、抗熱衝擊性好、摩擦係數(shù)穩(wěn)定、使用壽命長等特點，是新一代的航空剎車副。目前，**上大多數(shù)**和民用乾線飛機采均用碳纖維增強基體的複合材料剎車副。但用作一般民用的摩擦材料還存在以下障礙；①碳／碳複合材料製作工藝複雜成本很高，原材料價格也較高，產(chǎn)量有限。②現(xiàn)有的碳纖維一般為長纖維，而應(yīng)用於摩擦材料中的增強纖維一般是2－5mm的短纖維。這一點目前較難達到。③碳纖維尤其是高模量石墨纖維的表麵是惰性的，與樹脂的潤濕性、粘附性差，所以皮製備碳纖維增強複合材料時，須對碳纖維表麵進行處理，以提高碳纖維與樹脂間的粘附強度。處理後碳纖維不但表麵積增大，還能在表麵生成活性基團（如羰基、羧基、和羥基等），通過這些基團使碳纖維與樹脂基體之間產(chǎn)生化學鍵，從而提高界麵強度。
4、有機纖維
芳綸（Kevlar）、聚丙烯纖維、聚乙烯纖維、聚酯纖維等可燃點高，高溫熱分解不明顯，因而也可用作摩擦材料的增強纖維。有機纖維單獨作為增強纖維使用時，一般都要經(jīng)過表麵處理，通常是把天然或合成的有機纖維放在非電解的處理液中，使纖維表麵鍍上薄薄一層金屬。經(jīng)過表麵處理的有機纖維，既具有金屬纖維的優(yōu)點，如導熱性好，耐磨等；又具有非金屬纖維的特點，如密度小，韌性好等。例如，較常用的芳綸（Kevlar-49）特點是強韌性好，彈性模量高，密度低，價格隻相當於碳纖維的1/3，其不足之處是由它所製成的複合材料的耐壓強度及彎曲疲勞握度不太好。研究表明，有機纖維可以提高材料摩擦性能的穩(wěn)定性，明顯降低磨損量，對於降低製動噪聲也有明顯作用。但有機纖維在摩擦材料中的應(yīng)用還存在價格、表麵處理、分散工藝等問題，有待進一步研究。
5、礦物纖維
礦物纖維取材廣泛，且價格低廉，也逐步引起人們的注意。用價格便宜的礦物纖維取代石棉纖維將是摩擦材料研究的一個重要課題。礦物纖維也存在以下缺陷：①一般合結(jié)晶水，高溫製動時易脫水，材料性能不太穩(wěn)定;②質(zhì)量不穩(wěn)定;產(chǎn)品質(zhì)量受產(chǎn)地、產(chǎn)時的影響較大。如果選擇產(chǎn)量大、品位高的礦物纖維，調(diào)整摩擦材料配方後可取得較好效果。
