摩擦学材料体系

摩擦学材料体系研究

张磊2013131015

（长安大学材料科学与工程学院陕西西安710064）

摩擦学中应用的材料，按摩擦元件的工作条件和要求，可分为减摩材料、耐磨材料和摩擦材料。[1]

1 减摩材料

1.1 减摩材料具有的性能特点：

(1) 具有低的摩擦系数。

(2) 较好的耐磨性、抗粘着性和磨合性。

(3) 良好的顺应性和嵌合性。

(4) 足够的强度，包括抗拉（压）强度、抗剪强度和疲劳强度。

(5) 良好的物理、化学性能。如导热性好，热膨胀系数小，抗腐蚀性好，与袖膜的吸附

能力强等。

1.2 .减摩材料的分类

减摩材料大致可分为以下几种：

(1) 粉末冶金减摩材料。通常是以金属或合金为基体，基体应保证减摩零件的强度，以

便承受使用条件下外力对接触表面以及轴承整体的载荷。大量用作滑动轴承，也用作导轨、

活塞环、密封环、电器的滑动零件等。[2]

(2) 钢背减摩材料。以钢带为基底，在钢带上烧结一层厚度均匀的铜粉成为一个多孔层，

然后再把低熔点减摩合金（如巴比特合金）熔渗入多孔层中。用于制作轴承，广泛应用于

各种动力机械以及汽车、拖拉机、飞机等生产部门。

(3) 金属－塑料复合减摩材料。将塑料（一般用聚四氟乙烯）渗入烧结金属多孔体或多

孔层中制成，兼有聚四氟乙烯等工程塑料的优良减摩性、耐蚀性和金属基体固有的物理性

能和力学性能。这种材料制成的产品既能在水或其他液体介质中工作，也可应用于干摩擦

的场合。

(4) 金属－固体润滑剂复合减摩材料。主要用于高温、高真空、高载荷、高速以及低温、

强腐蚀、强辐照等特殊场合，因为在这些场合，油脂可能被破坏失效，也可能由于会造成

系统污染而不能应用。

2 耐磨材料

2.1 耐磨材料具有的性能特点：

(1) 具有高的强度、硬度和韧性。

(2) 具有适当的金相组织，以获得在不同工作环境中有高耐磨性。

(3) 具有适当的含碳量，使耐磨性和强度两者均能满足使用要求。

(4) 合金元素的影响。钢中加入各种合金元素，不但可以提高钢基体的强度，同时由于合金元素与碳形成特殊的合金碳化物，从而可显著地提高钢的耐磨性。此外，合金元素还可改善钢的津透性。

(5) 除上述特点外，耐磨材料还应具有高的导热性、低的热膨胀系数及良好的热稳定性。

2.2 耐磨材料的分类

耐磨材料按使用性能分，可分为以下几类[3]：

(1)微电子材料

(2)光电子材料

(3)传感器材料

(4)信息材料

(5)生物医用材料

(6)生态环境材料

(7)能源材料

(8)机敏（智能）材料

3 摩擦材料

3.1 摩擦材料具有的性能特点：

(1) 具有高而且稳定的摩擦系数

(2) 具有良好的耐磨性

(3) 具有良好的物理—机械性能，包括良好的耐热性和导热性，热容量大，以及足够的高温机械强度，不擦伤对偶件的表面，不发生胶合和腐蚀、耐油、耐湿，对环境无精染、无噪声。

(4) 制造工艺简单，成本低，材料来源充足。

3.2 摩擦材料的分类

(1) 按功用分，可分为传动与制动两大类摩擦材料。如传动作用的离合器片，制动作用的刹车片[4]。

(2) 按产品材质分，可分为石棉摩擦材料和无石棉摩擦材料。

石棉摩擦材料又可分为

a.石棉纤维摩擦材料。用于生产各种刹车片、离合器片、火车合成闸瓦、石棉绒质橡胶带等。

b.石棉线质摩擦材料。用于生产缠绕型离合器片、短切石棉线段摩擦材料等。

c.石棉布质摩擦材料。用于生产制造层压类钻机闸瓦、刹车带、离合器面片等。

d.石棉编织摩擦材料。用于生产制造油浸或树脂浸刹车带。石油钻机闸瓦等。

无石棉摩擦材料又可分为

a. 半金属摩擦材料。应用于轿车和重型汽车的盘式刹车片。

b. NAO摩擦材料。该材料属于非石棉混合纤维摩擦材料。通常刹车片为短切纤维

型摩擦块，离合器片为连续纤维型摩擦片。

c. 粉末冶金摩擦材料。用于较高温度下的制动与传动工况条件。如：飞机、载重

汽车、重型工程机械的制动与传动。

d. 碳纤维摩擦材料。该材料是各种类型摩擦材料中性能最好的一种。特别适合生

产飞机刹车片，国外有些高档轿车的刹车片也使用。

参考文献

[1]全永昕.工程摩擦学[M]. 浙江大学出版社, 1994：394-419

[2] 王悔改,宋延沛,等.原位自生Ti2AlC / Ti-40Al复合材料的高温氧化行为[J].热加

工工艺,2008,38(10):37-40.

[3] 高为国. 机械工程材料基础[M]. 长沙：中南大学出版社, 2004:215-216.

[4] 宋云峰，郭强，罗唯力．PTFE/铜网复合材料衬垫自润滑复关节轴承的试验研

究[J]．机械工程材料，2003，27(6)：14一15，32．