用于高速列车的金属基粉末冶金制动闸片及其制备方法，该制动闸片由以下原料制成：基体组元：铜粉，重量百分比30～60%，铁粉，重量百分比20～40%；润滑组元：石墨粉，重量百分比8-20%，二硫化钼，重量百分比1-5%；摩擦组元：金属钨，重量百分比1～3%，刚玉，重量百分比1～3%，硅砂，重量百分比1～3%，碳化硼，重量百分比1～3%；摩擦稳定组元：80～400目的炭纤维粉末，重量百分比为1～4%；粘结材料：树脂，用量为各组元重量之和的1～5%。本发明专利技术还包括所述用于高速列车的金属基粉末冶金制动闸片的制备方法。本发明专利技术制动闸片与机轮构成的摩擦系统摩擦系数高而稳定，制动时的摩擦系数波动小，可靠性高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，具体地说，是涉及一种用于速度250km/h 380km/h以上的高速列车的金属基粉末冶金制动闸片及其制备方法。
技术介绍
目前，铁路列车车辆使用的制动闸片主要有两种:合成材料闸片和粉末冶金闸片。高速列车制动的热负荷大，温度高，合成材料闸片制动性能不稳定，制动功率低，不能满足高速列车运行的要求。粉末 冶金闸片性能稳定，具有良好的耐磨性、抗粘性、导热性、多孔性和工作可靠性等优点，德国、日本、法国、意大利、瑞典、加拿大等国家将粉末冶金闸片应用于高速列车、大功率机车，取得了很好的效果。中国的客运列车，动车、CRH2、CRH3等高速列车均使用粉末冶金制动闸片。粉末冶金闸片分铁基和铜基两大类。现在服役于时速低于250km/h的一种铁基闸瓦配方是，铁粉45 60%，铜粉7 8%，石墨10 15%，还含有若干青铜粉和陶瓷粉等；根据观察，铁基闸片的对偶表面即车轮表面或制动盘表面常常出现热裂纹和较深的磨痕，其原因可能该铁基摩擦材料硬度和强度较高，导热性不好，同时由于这种铁基闸片与车轮或制动盘含同种金属铁很多，其相溶性好，以致闸片与钢制车轮或者制动轮对磨产生局部高温，表面发生粘着和粘着磨损；导致摩擦表面温度升高，产生较为严重的粘着磨损；粘着磨粒长大后滞留在摩擦表面，还导致了磨粒磨损所致。CN1995436A于2007年7月11日公开了一种铜基粒子强化摩擦材料，该材料由以下质量百分数的组分组成:Cu:30 70%，Sn:4 11%，Al:1 15%，Fe:5 18%，Al2O3:2 15%，SiO2:2 15%，铁铬合金:0 15%，石墨:5 20%，其适合于制造时速彡200km高速列车闸片和风力发电机制动闸片。CN101623759B于2010年7月13日公开了一种用于高速动车组制动闸片的粉末冶金材料，包括以下重量百分比组分:Cu:55 70%，Sn:2 7%,Zn:2 6%,Fe:1 7%,Al2O3:3 7%，SiO2:1 5%，MoO3:4 8%，碳:6 13%，还可加入 Ni:5 9%，W:4 7%，Pb:1 6%,该材料适合于制造速度< 250km/h的动车闸片。CN101602105B于2007年7月11日公开了一种铜基粉末冶金制动闸片材料，采用机械合金粉Cu — Sn: 10 80%，机械活化粉Ti 一 C: 1.25 15%，Ni:0 10%，Cr:0 12%，Al2O3:2 8%，石墨:7.75 23%，预先制备机械合金化的粉末和机械活化粉末，经过预烧结时形成TiC，制造工艺很复杂。这种配方以铜为主，不含铁粉，可能与钢表面不太相溶，但是制动表面的瞬间摩擦高温，足以使低熔点相融化、软化，一样会产生粘着和粘着磨损现象。随着服役时间的推移，摩擦性能衰减，摩擦材料在磨损状态与全新状态的摩擦系数比较，可能有较大幅度的降低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种可提高摩擦系数稳定性及摩擦系统的摩擦磨损性能的。该制动闸片耐高温，热衰退小，摩擦系数高而稳定，经台架试验模拟列车制动条件验证，该闸片自身磨损率低，同时对对偶件的线磨损率低，对偶件表面的热损伤和磨损小，可以保证制动系统的适用性、可靠性和经济性。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是: 本专利技术之用于高速列车的金属基粉末冶金制动闸片，由以下原料制成:基体组元:铜粉，重量百分比30 60%，铁粉，重量百分比20 40%;润滑组元:石墨粉，重量百分比8-20%，二硫化钥，重量百分比1-5% ;摩擦组元:金属钨，重量百分比I 3%，刚玉，重量百分比I 3%，硅砂，重量百分比I 3%，碳化硼，重量百分比I 3% ;摩擦稳定组元:80 400目的炭纤维粉末，重量百分比为I 4% ;所述各组元重量百分比之和为100% ；粘结材料:树脂，用量为所述各组元重量之和的I 5%。 进一步，所述铜粉可为电解铜粉或还原铜粉。进一步，所述铁粉为还原铁粉和铁合金粉的混合物，所述铁合金粉可为Cr铁粉、Ni铁粉、B铁粉或锰铁粉中的一种，用量占铁粉重量的5 15%。进一步，所述基体组元中，铜粉的重量百分比为40 50%，铁粉的重量百分比为25 35%。进一步，所述润滑组元中，石墨粉的重量百分比为10-15% ;二硫化钥的重量百分比为2-4%ο进一步，所述摩·擦组元中，金属钨的重量百分比为1.5 2.5%，刚玉的重量百分比为1.5 2.5%，硅砂的重量百分比为1.5 2.5%，碳化硼的重量百分比为1.5 2.5%。进一步，所述树脂可为酚醛树脂。所述碳纤维粉末，其表面最好有一定厚度的化学气相沉积炭，沉积碳的厚度以5 20微米为宜；为保证摩擦材料的密度与强度，碳纤维最好为过> 300目的碳纤维。本专利技术之用于高速列车的金属基粉末冶金制动闸片的制备方法，包括以下步骤； (O配料:按预定重量百分配比称取各组分原料，备用； (2)混料:将步骤(I)所称取的各组分原料置于球磨机中混合4-10小时，得混合料； (3)压型:对步骤(2)所得混合料进行模具压型，压型的压力为250-350MPa，保证压块的密度达到4.3-4.7g/cm3，压制后的压坯，叠层摆放，保证各层坯体件数或者受压面积相同； (4)加压烧结:将步骤(3)所得坯体置于烧结炉内，采用液压站和工装对压制坯体加压，烧结压力维持在I 3MPa，升温时通氢气保护，烧结温度控制在950 1200°C，保温2 5小时；然后将烧结炉的加热罩吊开，扣上水冷却罩，冲水冷却3 6小时，吊开水冷罩，产品出炉。本专利技术之用于高速列车的粉末冶金制动闸片通过配方优化，尤其是通过加入合适的摩擦稳定剂短碳纤维后，制动闸片与钢盘组成的摩擦系统，其摩擦系数随制动速度和表面制动能量密度的变化小，随闸片的磨损深度或使用时间的影响较小，摩擦系数稳定，闸片的全寿命制动性能一致性好。本专利技术之用于高速列车的粉末冶金制动闸片的摩擦性能稳定主要体现在:降低摩擦系统摩擦性能的环境敏感性，控制摩擦材料的热衰退性能，兼顾高的摩擦系数和低的磨损特性，有效控制严重磨损和零件的先期失效机制。利用本专利技术材料制成的制动闸片与机轮构成的摩擦系统摩擦系数高(0.4)而稳定；制动时的摩擦系数波动小(μ min/ μ max ^ ο.5);随环境和摩擦系统的条件变化摩擦系数的变化幅度在30%以内；热衰退小，到寿命、需要更换的制动闸片较新件的摩擦系数减小幅度小于26%，；制动闸片零件线磨损率小，对对偶件的损伤和磨损很小，可靠性高，使用寿命长，综合性能好。经过采取加入过渡层底料的工艺措施，使制动闸片摩擦材料与钢背结合牢固。附图说明图1是表面能量密度为3213.35J/cm3的综合试验曲线； 在mmlOOO — III型试验机上进行停车制动试验，试验转速6500r/min，试验压力0.3IMPa,试验面积21.6cm2，平均力矩7.93N *m,最大力矩9.61N *m,最大功率密度79.84W/cm2,制动时间25.73s，平均摩擦系数0.35，最大摩擦系数0.42 ； 图2是表面能量密度为5284.98J/cm3的综合试验曲线； 试验转速8000r/min，试验压力0.60MPa，试验面积21.6cm2，平均力矩12.21N.m，最大力矩14.1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于高速列车的金属基粉末冶金制动闸片，其特征在于，由以下原料制成：基体组元：铜粉，重量百分比30～60%，铁粉，重量百分比20～40%；润滑组元：石墨粉，重量百分比8?20%，二硫化钼，重量百分比1?5%；摩擦组元：金属钨，重量百分比1～3%，刚玉，重量百分比1～3%，硅砂，重量百分比1～3%，碳化硼，重量百分比1～3%；摩擦稳定组元：80～400目的炭纤维粉末，重量百分比为1～4%；所述各组元重量百分比之和为100%；粘结材料：树脂，用量为所述各组元重量之和的1～5%。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋建纯，刘华佾，张弛，张宗岭，陈勇军，
申请(专利权)人：蒋建纯，
类型：发明
国别省市：
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