题目：低成本高性能摩擦材料的研究

本文系统地研究了在摩擦材料各项性能符合国家标准的情况下，如何降低材料成本，拓宽其应用领域，提高实用价值。在此基础上优化材料的摩擦磨损性能，并讨论材料的磨损机理和失效机理。考虑到成本等综合因素，本研究将摩擦材料制备成由摩擦层和非摩擦层两部分组成的结构，并在非摩擦层中采用成本较为低廉的原料来替代配方中较为昂贵的组分。对新结构的半金属摩擦材料的硬度、冲击强度、热膨胀系数和摩擦磨损性能的测试结果表明：与未替换前摩擦材料的性能相比较，替换后的摩擦材料的硬度和冲击强度略微降低，仍符合汽车行业的使用要求，热膨胀系数变化非常小，摩擦磨损性能符合国家标准，但重要的是材料的成本降幅最大达到15.5%，这对竞争激烈的汽车摩擦材料行业具有借鉴意义和应用前景。稀土是一种非常好的润滑组分，本文研究了稀土对摩擦材料摩擦磨损性能、力学性能、热学性能和耐腐蚀性能的影响。试验结果表明，添加混合稀土的摩擦材料具有较好的综合性能。对比不同含量稀土摩擦材料的性能，确定稀土含量3%的摩擦材料具有较好的综合性能，特别是稳定的摩擦磨损性能。为了解决摩擦材料在恶劣环境中的易发生腐蚀问题，本研究采用对制备后摩擦材料表面进行憎水处理的方法。湿热模拟试验结果表明，表面经行憎水处理的试样，延迟开始腐蚀的时间，并减缓了腐蚀的速度。采用扫描电子显微镜观察摩擦过程中不同温度阶段的摩擦表面、磨屑形貌和冲击断口形貌。结合摩擦材料摩擦磨损曲线，把摩擦过程分为三个不同阶段：前期磨合阶段、稳定磨损阶段和剧烈磨损阶段。前期磨合阶段以磨粒磨损为主，磨损较为严重；稳定磨损阶段以粘着磨损和磨粒磨损为主，磨损以缓慢的速度进行；剧烈磨损阶段以疲劳磨损为主，兼有磨粒磨损和粘着磨损，磨损较为严重。试样的断口形貌表明，材料的摩擦层与非摩擦层结合较好，没有出现较为明显的界面，材料的破坏形式以基体断裂、纤维的拔出、蛭石的断裂和脱胶为主。