热。热引起邻近部分处的燃烧反应。例如，如图1(a)所示，施加于粉末 压实体CB的一端的外部热刺激引起该端的燃烧反应。燃烧反应在粉末压实体CB中从一端 到另一端持续地进行。燃烧合成在非常短的时间内完成，而不需要从外部的连续加热。这 导致非常少量的从外部供给的加热能量。因此，燃烧合成显著地降低了包含金属间化合物 且具有优异的制动性能的摩擦构件10的制造成本。
[0056] 现在将描述摩擦构件10的显微结构。如图1 (b)所示，摩擦构件10包含金属相 (金属连续相）12和具有均匀或非均匀形状的金属间化合物14(在此为金属间化合物粒 子）。金属相12包括基质相或第一相。金属间化合物14通常分散在金属相中以形成分散 相、粒相（grain phase)或第二相。金属间化合物14包含例如TiCu、Ti2Cu、Ti3Cu4、Ti 2Cu3 和TiCu4中的至少一者。在示出的图1(b)的实施例中，金属间化合物14包括第一金属间化 合物14a和第二金属间化合物14b。第一金属间化合物14a例如为Ti 2Cu。第二金属间化合 物14b例如为TiCu4。金属相12包含Cu、Al、Zn和Ni中的至少一者。在示出的图1(b)的 实施例中，金属相12为单一金属相，例如金属Cu相。即，摩擦构件10包含从第一金属（在 此为Cu)和第二金属（在此为Ti)得到的金属间化合物14,和该第一金属（在此为Cu)的 金属相12。在一些实施例中，金属相12可以为金属固溶体相，例如CuTi固溶体。另外，在 一些实施例中，金属相12可以为金属间化合物。
[0057] 在图1 (c)的实施例中，摩擦构件10包含非金属粒子16和在金属相12中分散的 强化相18。非金属粒子16例如为碳粒子。强化相18例如为Cu 3Ti30或TiC。强化相18可 包含粒子状的强化相18a和/或膜状的强化相18b。膜状的强化相18b可部分地或全部地 覆盖一些非金属粒子16。在一些实施例中，粒子状的强化相18a和膜状的强化相18b形成 网状的强化结构。
[0058] 选择并配置至少三种粉末P1、P2和P3以促进燃烧合成的进行。在本实施方案中， 该至少三种粉末P1、P2和P3(即反应物）包含铜粉末、钛粉末和碳粉末。另外，替代铜粉末 或除了铜粉末外，可使用铝粉末、锌粉末、镍粉末以及这些粉末的任意组合。如实施例中所 说明的，对包含铜粉末、钛粉末和碳粉末的粉末压实体施予燃烧合成以得到包含金属间化 合物的复合材料，例如TiCu、Ti 2Cu、Ti3CudP Ti 2Cu3以及TiCu 4。尽管由典型的金属间化合 物制成的块体通常脆且容易开裂，但本实施方案的摩擦构件1〇(其由包含金属间化合物的 复合材料制成）耐开裂。因此，本实施方案的摩擦构件10除了具有优异的制动性能以外还 具有优异的耐久性和优异的制造成品率。
[0059] 粉末Pl、P2和P3的粒子直径可通过考虑对粉末压实体进行成形的容易程度以及 促进燃烧合成的进行来恰当地确定。例如，粒子直径可在1至200 μ m的范围内。在反应物 体系包含铜粉末、钛粉末和碳粉末时，作为金属相主要成分的铜粉末的粒子直径可大于钛 粒子和碳粒子的直径。在一个实施例中，铜粉末的粒子直径为100至180 μ m，钛粒子的粒子 直径为10至100 μ m，且碳粒子的粒子直径为1至10 μ m。
[0060] 在考虑促进燃烧合成的进行以及摩擦构件的热性能时，更优选更高纯度的铜粉 末。在铜粉末的纯度为99%以上时特别优选。纯钛可用作钛粉末。然而，可以使用能够以 低成本得到的回收的钛粉末。碳粉末优选为石墨，其可以以低成本得到。石墨减少包含金 属间化合物的复合材料中的开裂，并起到作为降低制动噪音的固体润滑剂的作用。
[0061] 除了作为反应物的至少三种粉末P1、P2和P3以外，粉末压实体还可包含无机粉末 添加剂，例如富铝红柱石、锆石或氟化钙。无机粉末添加剂起到填料、固体润滑剂、摩擦系数 调整剂等的作用。
[0062] 现在参考图2(a)和2(b)描述包含铜粉末、钛粉末和碳粉末的反应物体系的优点。
[0063] 图2(a)示出了成形为具有平板状且由铜粉末、钛粉末和碳粉末制成的实施例1的 粉末压实体CB。对实施例1的粉末压实体CB施予燃烧合成以得到反应产物。反应产物的 形状基本上与原始的平板状相等。实施例1的反应产物可用作摩擦构件而不经历任何加工 或通过轻微地经历轮廓整形。以这种方式，通过对包含铜粉末、钛粉末和碳粉末的粉末压实 体CB施予燃烧合成，可以以高的成品率制造具有期望形状的摩擦构件10。
[0064] 相反地，图2(b)示出了成形为具有平板状且由铜粉末和钛粉末制成的比较例1的 粉末压实体CBX。在与实施例1相同的条件下对比较例1的粉末压实体CBX施予燃烧合成 以得到反应产物10X。在一些情况下，反应产物10X变形且形状与原始的平板状不同。因此 可知，碳粉末的应用使摩擦构件10的形状稳定且提高摩擦构件10的成品率。
[0065] 尽管未在附图中示出，但在比较例2中，对具有平板状且含有铝粉末、钛粉末和碳 粉末的粉末压实体进行成形。在与实施例1相同的条件下对比较例2的粉末压实体施予燃 烧合成时，在一些情况下得到了具有许多裂纹的反应产物。由此可知，组合使用铜粉末、钛 粉末和碳粉末提高了摩擦构件10的成品率。
[0066] 根据实施例1的摩擦构件10的分析结果可推测，由燃烧合成引起的反应如下地进 行。在开始燃烧合成前，在粉末压实体CB中混合有铜粉末、钛粉末和碳粉末。在开始燃烧合 成时，首先在铜粉末的铜原子与钛粉末的钛原子之间进行固相扩散以形成铜钛（Cu-Ti)固 溶体。随着燃烧合成的进行，由铜钛固溶体的铜原子和钛原子形成包含TiCu、Ti 2Cu、Ti3Cu4、 Ti2CujP TiCu4*的至少一者的金属间化合物。在燃烧合成结束后，金属间化合物分散在由 铜钛固溶体形成的金属相中。碳粉末分散在金属相中。随着燃烧合成的进行，碳粉末的碳 原子与金属相的钛原子反应或化学键合以形成Tie强化相或强化结构。以相同的方式，随 着燃烧合成的进行，氧原子与金属相中的钛原子和铜原子反应并形成Cu 3Ti30强化相或强 化结构。可推测，这些强化结构显著地降低了 Cu-Ti基金属间化合物的移动，即，反应产物 的变形。根据形成粉末压实体CB的粉末的类型和量，可从选自由如下组成的组中的至少一 者制成金属相：金属固溶体、金属间化合物、纯金属和这些物质的任意组合。
[0067] 在含有至少铜粉末、钛粉末和碳粉末的粉末压实体CB中，优选碳粉末为铜粉末的 总重量的10至30重量％。该范围内的碳粉末的混合减少了具有期望形状的摩擦构件10 中的裂纹，提高了摩擦构件10的成品率，并降低了制造成本。优选地，粉末压实体CB相对 于铜粉末P1的总重量含有〇. 1至50重量％的钛粉末P2。该范围内的钛粉末的混合阻止或 降低了燃烧合成期间或之后的摩擦构件10中的开裂。这在制造具有期望形状的摩擦构件 10时进一步提尚了成品率。
[0068] 现在将参考表1和图3描述钛粉末的量和摩擦构件的耐磨性。
[0069] 利用表1中示出的混合物以对含有至少铜粉末、钛粉末和碳粉末的粉末压实体进 行成形。对粉末压实体施予燃烧合成以制造实施例2至5的摩擦构件。富铝红柱石、锆石 和氟化钙为无机粉末添加剂。
[0070]表 1 [00/
[0072] 参照图3,随着Ti/Cu从0. 1%增加，磨损量下降，在Ti/Cu比为大约12%附近下降 最多，且随后上升。磨损量越小时耐磨性越大。
[0073] 具有0. 1至50%之间的Ti/Cu比的一些实施例的试验结果显示了耐磨性优于以往 的金属垫。因此，优选粉末压实体相对于铜粉末的总重量含有〇. 1至50重量％的钛粉末。 进一步优选粉末压实体相对于铜粉末的总重量含有5至15重量％的钛粉末。通过在该范 围内混合钛粉末，制造了具有等于或优于以往的金属垫的耐磨性的便宜的摩擦构件。特别 地，优选粉末压实体相对于铜粉末的总重量含有10至15重量％的钛粉末。在该范围内混 合钛粉末得到了优于以往的金属垫且在耐磨性方面具有显著的优异性的摩擦构件。
[0074] 得到了具有在5%至25%之间的Ti/Cu比的摩擦构件的一些实施例的硬度以研究 显著提高的耐磨性与摩擦构件硬度之间的关系。将结果示于图4。随着Ti/Cu比增加，摩 擦构件的硬度线性地增加。图3和4的结果显示耐磨性与摩擦构件的硬度的相关系数低于 1〇
[0075] 对具有在5%至30%之间的Ti/Cu比的摩擦构件的一些实施例进行了 X射线结 构分析以查找提高耐磨性的成分。将结果示于图5至8。如图5至7所示，随着Ti/Cu比 增加，Cu减少且包含Ti 2Cu和TiCu4金属间化合物增加。如图6和7所示，在Ti/Cu比超过 20%时，Ti 2Cu和TiCu4大大地增加。另外，如图8所示，Cu 3Ti30随着Ti/Cu比的增加而增 加。图5至8的X射线结构分析显示了 Cu3Ti30以及包含Ti2Cu和TiCu4中