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轻量化、高速化已成为车辆发展的必然趋势。采用铝基复合材料(Al-MMC)替代铸铁制备车辆的制动盘,不仅能够达到显著的减重效果,而且因具有更好的耐磨性能和散热性能,能够满足高速制动的苛刻要求。由于Al-MMC和铸铁的摩擦磨损特性不同,用于铸铁制动盘的摩擦材料并不适用于Al-MMC制动盘,因此研制出和Al-MMC相适应的摩擦材料是Al-MMC制动盘能够成功应用的关键。本文结合国家863计划资助项目,采用多层喷射共沉积制备的15vol%SiC颗粒增强Al-MMC作为对偶,研究了树脂基摩擦材料的基体、增强纤维以及制备工艺三个方面对Al-MMC/树脂基摩擦材料摩擦磨损性能的影响,探求出了适用于Al-MMC制动盘的树脂基摩擦材料配方及制备工艺。 对树脂基体的研究表明,腰果壳油改性酚醛树脂具有良好的热性能,所制备的摩擦材料硬度较低,摩擦系数平稳,磨损率较小,因此适合作为Al-MMC制动盘用摩擦材料的基体。在其含量为22vol%～26vol%,共混橡胶含量为22vol%时,摩擦材料具有最好的摩擦磨损性能。 研究了钢纤维/铜纤维、Kevlar纤维/钛酸钾晶须以及碳纤维三种增强体系摩擦材料的摩擦磨损性能以及对Al-MMC对偶的影响。结果表明,三种增强体系均存在最佳的增强组分含量。对于钢纤维/铜纤维体系,4vol%钢纤维与11vol%铜纤维混杂时具有最好的摩擦磨损性能;对于Kevlar纤维/钛酸钾晶须体系,钛酸钾晶须的最佳含量为20vol%;对于碳纤维体系,最佳的碳纤维含量为14vol%。对三种增强体系进行的对比表明,钢纤维/铜纤维增强摩擦材料具有最高的摩擦系数,摩擦系数的压力敏感性最小;Kevlar纤维/钛酸钾晶须增强摩擦材料具有最低的磨损率和最小的摩擦系数速度敏感性;碳纤维增强摩擦材料不仅摩擦系数最低,磨损率最大,而且摩擦系数随压力和速度的变化都最大。综合比较,钢纤维/铜纤维适合作为Al-MMC制动盘用树脂基摩擦材料的增强体系。 针对干法直接模压工艺所制备的摩擦材料易开裂和起泡,以及粘结效果不佳的缺点,提出了新的摩擦材料制备工艺即二次压制工艺。对比表明,二次压制工艺具有较好的工艺性能,所制备的摩擦材料由于粘结效果得到改善,摩擦系数较高,高速制动时扭矩曲线平稳,摩擦材料以及对偶的磨损率都较小。 结合上述研究成果,优化了钢纤维/铜纤维增强体系摩擦材料的配方,并采用二次压制工艺制备了制动闸片。1∶1台架试验表明,所制备的闸片摩擦系数稳定,制动距离短,在180km/h和200km/h的高制动速度下也体现出良好的制动性能,可与Al-MMC制动盘配副用于运行速度为200km/h的高速列车。