高速列车制动闸片用粉末冶金摩擦材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及粉末冶金材料领域，具体来说，涉及一种高速列车制动闸片用粉末冶金摩擦材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]高速列车是指最高行车速度达到或超过200km/h的铁路列车。我国高速铁路和高速列车技术研宄和建设经过了 20多年的发展历程，通过引进消化吸收再自我创新，掌握了时速200?250km/h高速列车制造技术，自主研制生产了时速350km/h高速列车。随后，我国铁路以时速350km/h高速列车技术平台为基础，成功研制生产出新一代高速列车CRH380型高速列车，标志着世界高速列车技术发展到新水平。
[0003]高速列车的基础制动系统是高速列车的关键部件。高速列车闸片的制动性能直接影响列车运营的安全性，从而对闸片的制动材料性能特别是摩擦学性能提出了更高的要求。随着高速列车运营速度的提高，基础制动系统必须能够承担高速列车产生的巨大制动负荷，并将动能转化成热能并耗散出去。制动元件的体积温度将达到500°C以上，瞬时温度甚至可达1000°C。国内外高速列车制动材料的研宄方向正向着充分利用轮轨最大粘着系数、高耐热度、高比强度、高耐热冲击、高摩擦系数方向发展。在200?250km/h的动车组领域可以采用合成材料作为制动材料，如CRHl拖车制动闸片。而在更高速度的列车制动领域，传统制动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，国外250?300km/h高速闸片摩擦材料均采用粉末冶金摩擦材料。
[0004]与铸铁闸瓦和合成闸片相比，粉末冶金闸片具有优良的综合性能，摩擦系数高，稳定性好及使用温度高。尤其是在高负荷、高冲击载荷状态下，粉末冶金闸片是铸铁和合成闸片不可替代的。因此，随着我国高速铁路的蓬勃发展，研制出能够满足时速380km/h高速列车技术制动要求的粉末冶金摩擦材料具有重要的工程和经济价值。
【发明内容】
[0005]针对相关技术中的问题，本发明提出一种高速列车制动闸片用粉末冶金摩擦材料及其制备方法，能够制得的闸片具有良好的物理力学性能和稳定的摩擦磨损性能，以满足时速380km/h高速列车的制动要求。
[0006]本发明的技术方案是这样实现的:
[0007]根据本发明的一个方面，提供了一种高速列车制动闸片用粉末冶金摩擦材料。
[0008]该高速列车制动闸片用粉末冶金摩擦材料由以下百分比的原料制成:铜45?65%、铁10?20%、铬3?5%、氧化锆5?15%。
[0009]此外，所述高速列车制动闸片用粉末冶金摩擦材料还包括以下百分比的原料:锡2?5%、锰2?4%、石墨10?15%、二硫化钼2?5%、铬铁I?5%。
[0010]根据本发明的另一方面，提供了一种高速列车制动闸片用粉末冶金摩擦材料的制备方法，用于对上述高速列车制动闸片用粉末冶金摩擦材料进行制备。
[0011]该高速列车制动闸片用粉末冶金摩擦材料的制备方法包括:
[0012]按上述百分比称取上述原料，并将上述原料另外掺入0.5%的煤油后，通过混料机搅拌均匀；
[0013]将搅拌均匀后的混合物压制成压坯，并将压坯在还原性气体或惰性气体下经过加压高温烧结，与预先配置的支撑钢背产生冶金结合，促使压坯牢固的固定于所述支撑钢背。
[0014]其中，压坯压制压力为300?600MPa ;将压坯固定在支撑钢背上，升温至850?950°C，施加压力2?lOMPa，烧结时间为I?3h。
[0015]其中，所述还原性气体或惰性气体为氢气、氮气或氢气氮气混合气氛。
[0016]本发明的有益效果:采用铜、铁、锡、锰、镍、铬等金属组元进行优化组合，获得一种具有高耐热性、对其他组元形成良好包裹镶嵌效果的金属基体。采用氧化锆、铬铁作为摩擦组元提供稳定的摩擦系数和满足制动所需的制动力矩。采用石墨、二硫化钼作为润滑组元降低材料磨损率，防止磨损对偶。采用本发明提供的制备工艺制得的摩擦材料，可以获得良好的物理力学性能和稳定的摩擦磨损性能，能够满足时速380km/h高速列车的制动要求。。
【具体实施方式】
[0017]下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0018]根据本发明的实施例，提供了一种高速列车制动闸片用粉末冶金摩擦材料，该高速列车制动闸片用粉末冶金摩擦材料由以下百分比的原料制成:铜45?65%、铁10?20%、铬3?5%、氧化锆5?15%。此外，所述高速列车制动闸片用粉末冶金摩擦材料还包括以下百分比的原料:锡2?5%、锰2?4%、石墨10?15%、二硫化钼2?5%、络铁
I ?5% ο
[0019]根据本发明的实施例，提供了一种高速列车制动闸片用粉末冶金摩擦材料的制备方法，用于对上述高速列车制动闸片用粉末冶金摩擦材料进行制备。
[0020]该高速列车制动闸片用粉末冶金摩擦材料的制备方法包括:
[0021]按上述百分比称取上述原料，并将上述原料另外掺入0.5%的煤油后，通过混料机搅拌均匀；
[0022]将搅拌均匀后的混合物压制成压坯，并将压坯在还原性气体或惰性气体下经过加压高温烧结，与预先配置的支撑钢背产生冶金结合，促使压坯牢固的固定于所述支撑钢背。
[0023]其中，压坯压制压力为300?600MPa ;将压坯固定在支撑钢背上，升温至850?950°C，施加压力2?lOMPa，烧结时间为I?3h。
[0024]其中，所述还原性气体或惰性气体为氢气、氮气或氢气氮气混合气氛。
[0025]为了方便理解本发明的上述技术方案，下面通过多个具体实施例对本发明的上述技术方案进行详细说明。
[0026]实施例一
[0027]按质量百分比称取粉末铜50%、铁12%、锡3%、锰3%、铬4%、石墨12%、二硫化钼4%、氧化锆9%、铬铁3%;将上述粉末掺入煤油后通过V型混料机搅拌均匀；将混合料在粉末冶金专业液压机上进行模压成型，压制压力为300MPa ;将压坯固定在支撑钢背上，采用钟罩式加压烧结炉进行加压烧结，烧结温度为900°C，烧结压力为8MPa，烧结时间为3h ；烧结过程中通入氢气进行保护。
[0028]采用MM-1000摩擦磨损试验机对制得的摩擦材料进行性能测试，模拟CRH380高速列车的制动工况，其平均摩擦系数为0.35?0.45。
[0029]实施例二
[0030]按质量百分比称取粉末铜53%、铁13%、锡2%、锰2%、铬2%、石墨11%、二硫化钼3%、氧化锆11%、铬铁3% ;将上述粉末掺入煤油后通过V型混料机搅拌均匀；将混合料在粉末冶金专业液压机上进行模压成型，压制压力为500MPa ;将压坯固定在支撑钢背上，采用钟罩式加压烧结炉进行加压烧结，烧结温度为920°C，烧结压力为5MPa，烧结时间为3h ;烧结过程中通入氮气进行保护。
[0031]采用MM-1000摩擦磨损试验机对制得的摩擦材料进行性能测试，模拟CRH380高速列车的制动工况，其平均摩擦系数为0.35?0.45。
[0032]实施例三
[0033]按质量百分比称取粉末铜57%、铁10%、锡4%、锰2%、铬3%、石墨10%、二硫化钼2%、氧化锆8%、铬铁4%;将上述粉末掺入煤油后通过V型混料机搅拌均匀；将混合料在粉末冶金专业液压机上进行模压成型，压制压力为600MPa ;将压坯固定在支撑钢背上，采用钟罩式加压烧结炉进行加压烧结，烧结温度为950°C，烧结压力为3MPa，烧结时间为2h ；烧结过程中通入分解氨气体进行保护。
[0034]采用MM-1000摩擦磨损试验机对制得的摩擦材料进行性能测试，模拟CRH380高速列车的制动工况，其平均摩擦系数为0.35?0.45。
[0035]由此可见，借助于本发明的上述技术方案，采用铜、铁、锡、锰、镍、铬等金属组元进行优化组合，获得一种具有高耐热性、对其他组元形成良好包裹镶嵌效果的金属基体。采用氧化锆、铬铁作为摩擦组元提供稳定的摩擦系数和满足制动所需的制动力矩。采用石墨、二硫化钼作为润滑组元降低材料磨损率，防止磨损对偶。采用本发明提供的制备工艺制得的摩擦材料，可以获得良好的物理力学性能和稳定的摩擦磨损性能，能够满足时速380km/h高速列车的制动要求。
[0036]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种高速列车制动闸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:铜45?65%、铁10?20%、铬3?5%、氧化锆5?15%。
2.根据权利要求1所述的高速列车制动闸片用粉末冶金摩擦材料，其特征在于，还包括以下百分比的原料:锡2?5%、锰2?4%、石墨10?15%、二硫化钼2?5%、铬铁I?
3.—种高速列车制动闸片用粉末冶金摩擦材料的制备方法，其特征在于，用于权利要求2所述的高速列车制动闸片用粉末冶金摩擦材料的制备，并且，所述制备方法包括: 按上述百分比称取上述原料，并将上述原料另外掺入0.5%的煤油后，通过混料机搅拌均匀； 将搅拌均匀后的混合物压制成压坯，并将压坯在还原性气体或惰性气体下经过加压高温烧结，与预先配置的支撑钢背产生冶金结合，促使压坯牢固的固定于所述支撑钢背上。
4.根据权利要求3所述的高速列车制动闸片用粉末冶金摩擦材料的制备方法，其特征在于，压坯压制压力为300?600MPa ;将压坯固定在支撑钢背上，升温至850?950 °C，施加压力2?lOMPa，烧结时间为I?3h。
5.根据权利要求3所述的高速列车制动闸片用粉末冶金摩擦材料的制备方法，其特征在于，所述还原性气体或惰性气体为氢气、氮气或氢气氮气混合气氛。
【专利摘要】本发明公开了一种高速列车制动闸片用粉末冶金摩擦材料及其制备方法，该高速列车制动闸片用粉末冶金摩擦材料由以下百分此的原料制成：铜45～65％、铁10～20％、铬3～5％、氧化锆5～15％、锡2～5％、锰2～4％、石墨10～15％、二硫化钼2～5％、铬铁1～5％。本发明的有益效果：采用本发明提供的制备工艺制得的摩擦材料，可以获得良好的物理力学性能和稳定的摩擦磨损性能，能够满足时速380km/h高速列车的制动要求。
【IPC分类】C22C32-00, C22C1-05, C22C9-00, B22F7-08, C09K3-14, F16D69-02
【公开号】CN104877629
【申请号】CN201510137685
【发明人】王秀飞, 王振波, 白同庆, 宋嘉*
【申请人】北京优材百慕航空器材有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年3月27日