本发明属于高速铁路制动装置，具体涉及一种用于高速列车的铝合金制动盘有机合成闸片，适用于时速417km/h及以上的列车，与铝合金制动盘配合使用的有机合成闸片。
背景技术：
随着2008年，我国第一条高速铁路开通运营；我国高铁运营里程居世界第一位。高速铁路运输网的构成改变了我国的运输格局，给人们的生活带来了更多的便捷与惊喜。目前，我国高速铁路采用的制动闸片基本使用的是金属烧结高速闸片。
我们现在的高铁行业正在飞速的发展，非常符合整个时代的进步。在新线能力形成尚待时日的情况下，实施既有线提速是缓解铁路“瓶颈”制约最现实最有效的途径。随着中国经济的发展，降低能耗，减少排放，提高安全性成为经济发展的主流，我国高铁技术的飞速发展，随着复兴号等高速列车350km/h的成功运行及350km/h以上的研究及应用；机车车辆的制动技术同样面临着重大的革新。为达到节能减排的目标，需要运用多种节能技术，其中轻量化设计是在工程实际中最为容易实现的。通过轻量化技术的运用实现经济效益的最大化。通过“轻量化”的设计，铁路车辆在提高动力和安全性、减少排放等方面将有突出表现，所以铝合金制作的制动盘今后几年将广泛用于机车车辆上。在以前，铝质虽轻,但硬度和熔点低,不能获得很好的制动性能,所以,以往一直被认为不适合作为制动材料。但是,随着技术的革新和发展，这一问题已经得到解决，在铝合金中掺加陶瓷颗粒使制动盘获得良好的耐磨性，且重量轻，其突出的优点是,与常规的灰口铸铁制动盘(用于速度至200km/h)和球墨铸铁制动盘(用于较高的速度)相比重量减轻50％，很明显,铝合金轻型盘形制动器是以减轻对钢轨有恶劣影响的车辆簧下重量为目的；制动盘的轻量化能大幅度降低列车簧下质量，这对减轻轨道冲击、降低噪声、改善乘车舒适性都有显著效果。
中国高速铁路多采用无砟轨道。
无砟轨道由钢轨、扣件、单元板组成，起减震、减压作用。无砟轨道的轨枕本身是混凝土浇灌而成，而路基也不用碎石，钢轨、轨枕直接铺在混凝土路上。无砟轨道是当今世界先进的轨道技术，可以减少维护、降低粉尘、美化环境。
为实现铁道车辆的高速化，减轻车辆的重量非常必要。其中制动盘作为簧下重量的一部分，选用轻质的铝合金材料是势在必行的，但由于高速列车速度越高、制动时引起的摩擦所产生的热量就越大，现有的闸片多使用金属烧结闸片，比重大，能耗大，硬度高，制动时容易产生噪音，还容易伤车轮；不能很好的适应高速制动的要求，所以开发与铝合金制动盘相配套的有机合成闸片是非常必要的。
技术实现要素：
针对现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种用于高速列车的铝合金制动盘有机合成闸片，其具有比重轻，硬度低，对车轮无热伤害的优点，可用于速度417km/h及以上列车铝合金制动盘有机合成闸片。
本发明采用的技术方案是：一种用于高速列车的铝合金制动盘有机合成闸片，包括摩擦体和燕尾板，其特征在于：所述摩擦体由以下质量百分比的各组分制备而成：
丁腈橡胶11-13%、促进剂0.5-1%、氧化锌0.5-1%、硫磺0.5-1%、硬脂酸0.8-2%、耐高温膨改性树脂11-13%、丁腈胶粉2-3.5%、石墨8-10%、二硫化钼3-5%、硫化锑6-8%、还原铁粉8-12%、阻燃剂3-5%、二氧化硅2-3.5%、氧化铝2-3.5%、二氧化钛0.8-2%、二氧化锆0.8-2%、炭黑2.5-5%、氧化镁4-6%、芳纶纤维5-6%、碳纤维10-15%、钢纤维3-5%。
本发明还公开了上述的用于高速列车的铝合金制动盘有机合成闸片的制备方法，其特征在于：首先称取相应重量的各组分，其制备过程包括如下步骤：
1）将丁腈橡胶分两段开炼，第一段辊温40℃-45℃，辊距2mm-3mm，先加丁腈橡胶，再加入促进剂、炭黑，8-10分钟炼至成片后出片停放；第二段辊温35℃-40℃，辊距3mm-4mm,先加一段胶，割刀混均，加硫磺、氧化锌、硬脂酸，辊练约8-10分钟待全部混入后割刀薄通后，出片停放待下序使用；
2）将1）得到的胶和摩擦体其余组分都加入密炼机加压混合，温度控制在≤90℃，强力混合，停放降温至室温，得到混合料；
3）将2）制得的混合料用模具压制在钢背上，压机压力为18-20mpa，冷压，不加温，得到成型半成品；
4）将3）制得的压制成型半成品装入夹具夹紧，施加10kn/m2的压力；
5）将4）中处理后的闸片在烘箱中采用热风循环电加热的方式热处理60h，温度按10-20℃/h的速率升温至400℃，剩余时间恒温；恒温后取出，即完成。
与现有技术相比，本发明的优点是：
1、本发明所述的有机合成闸片比重轻，硬度低，对车轮无热伤害；从节能环保方面有了重大提高；
2、本发明结构主要由高分子材料构成，在满足制动要求的基础上，也减轻了机车车辆重量，正迎合了国家“轻量化”的设计概念；
3、本发明摩擦体材料组成中采用fb88#耐高温硼改性酚醛树脂，硼改性酚醛树脂具有更好的耐高温性能，避免了传统工艺中以纯酚醛树脂为基体的摩擦材料所引起的模量过高、强度过低、噪音大、热分解温度低、摩擦层的分解残物性能不稳定的问题，因此硼改性树脂是适用该合成闸片的工艺要求的最优选择。
4、本发明摩擦体材料组成中采用丁腈橡胶，丁腈橡胶与天然橡胶和丁苯橡胶相比，具有弹性高、耐磨性好、耐寒性好、生热低、耐曲挠性和动态性能好等特点，硫化后其耐寒性、耐磨性和弹性特别优异，动负荷下发热少，耐老化性尚好，易与天然橡胶、氯丁橡胶并用。且丁腈橡胶良好耐候性，耐寒性可以很好地适应中国的铁路的实际情况。
5、本发明摩擦体材料组成中采用氧化铝、二氧化硅和二硫化钼配合使用，提高了摩擦材料的热稳定性，其中二硫化钼起到了摩擦系数调节剂的作用。
具体实施方式
实施例一：
本发明一种用于高速列车的铝合金制动盘有机合成闸片，其组成包括摩擦体和燕尾板，所述摩擦体材料组成包括丁腈橡胶、促进剂、氧化锌、硫磺、硬脂酸、f88耐高温膨改性树脂、丁腈胶粉、石墨、二硫化钼、硫化锑、还原铁粉、阻燃剂、二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、二氧化锆%、炭黑、氧化镁、芳纶纤维、碳纤维、钢纤维。各组分的重量百分比为：丁腈橡胶12%、促进剂0.5%、氧化锌0.8%、硫磺0.8%、硬脂酸1.0%、耐高温膨改性树脂11%、丁腈胶粉3%、石墨8%、二硫化钼5%、硫化锑7.5%、还原铁粉10%、阻燃剂3.5%、二氧化硅3.5%、氧化铝3%、二氧化钛1%、二氧化锆1.2%、炭黑2.5%、氧化镁5%、芳纶纤维6%、碳纤维15%、钢纤维5%。。
一种用于高速列车的铝合金制动盘有机合成闸片，其制备方法如下：按上述组分及质量比称量相应各组分；
1）顺丁橡胶分两段开炼，第一段辊温45℃，辊距3mm，先加顺丁橡胶，先加丁腈橡胶，再加入促进剂、炭黑，8-10分钟炼至成片后出片停放；第二段辊温35℃-40℃，辊距3mm-4mm,先加一段胶，割刀混均，加硫磺、氧化锌、硬脂酸，辊练约8-10分钟待全部混入后割刀薄通后，出片停放待下序使用；
2）将1）得到的胶料和称量好的剩余各组分都加入密炼机加压混合，温度控制在≤90℃，强力混合，停放降温至室温，得到混合料；
3）将2）制得的混合料用模具压制在钢背上，压机压力为18-20mpa，冷压，不加温，得到成型半成品；
4）将3）制得的压制成型半成品放到夹具夹紧，施加大约10kn/m2的压力。
5）处理后的闸片在烘箱中采用热风循环电加热热处理60h，前50h温度逐渐升高，直至最高热处理温度达到400℃,后10h保持热处理温度400℃,让所有原材料充分反应，保证彻底熟透，制得合成闸片。热处理采用分段热处理的方式，温度逐渐升高，保证闸片表面与其内部温度一致，力保合成材料熟成度一致，采用热风循环电加热既能保证热处理的有效进行。
本发明具有如下优点：1、本发明所述的有机合成闸片比重轻，硬度低，对车轮无热伤害；从节能环保方面有了重大提高；
2、本发明结构主要由高分子材料构成，在满足制动要求的基础上，也减轻了机车车辆重量，正迎合了国家“轻量化”的设计概念；
3、本发明摩擦体材料组成中采用耐高温硼改性酚醛树脂，硼改性酚醛树脂具有更好的耐高温性能，避免了传统工艺中以纯酚醛树脂为基体的摩擦材料所引起的模量过高、强度过低、噪音大、热分解温度低、摩擦层的分解残物性能不稳定的问题，因此硼改性树脂是适用该合成闸片的工艺要求的最优选择。
4、本发明摩擦体材料组成中采用丁腈橡胶，丁腈橡胶与天然橡胶和丁苯橡胶相比，具有弹性高、耐磨性好、耐寒性好、生热低、耐曲挠性和动态性能好等特点，硫化后其耐寒性、耐磨性和弹性特别优异，动负荷下发热少，耐老化性尚好，易与天然橡胶、氯丁橡胶或丁腈橡胶并用。且顺丁橡胶良好耐候性，耐寒性可以很好地适应中国的铁路的实际情况。
5、本发明摩擦体材料组成中采用氧化铝、二氧化硅和二硫化钼配合使用，提高了摩擦材料的热稳定性，其中二硫化钼起到了摩擦系数调节剂的作用。