● 摘要
本文系统地研究了制备工艺对汽车用半金属摩擦材料的综合性能的影响，并对材料的显微组织和失效机理进行了讨论。 对采用不同工艺参数制备的半金属摩擦材料的硬度、冲击强度、线热膨胀系数、摩擦磨损性能以及湿热腐蚀性能的测试结果表明，成型压力、模压温度和后续热处理方式对于摩擦材料的综合性能具有重要的影响：增大成型压力，材料的力学性能增强，热性能下降；升高模压温度，材料的力学性能、热性能和摩擦磨损性能均明显增强；热处理阶段采用在空气中冷却方式，材料的力学性能、热性能和摩擦磨损性能均增强；而采用不同成型压力和模压温度制备试样对材料的腐蚀性能无明显影响；对摩擦材料表面进行高温火焰烧蚀处理，可以有效地改善其综合性能，从而增加材料在使用过程中的安全性。 基于制备工艺对材料综合性能影响规律的总结，本文优选制备工艺为：成型压力35MPa，模压温度170℃，保压时间为10分钟，放气次数为4次，后续热处理方式为220℃下恒温3小时，处理后在空气中冷却。制得的材料综合性能优秀，摩擦系数平均处于0.33～0.45的范围内，完全符合国家标准的要求，可适应多种车型的使用要求，磨损率数据在0.25×10-7cm3/(N•m)～0.40×10-7cm3/(N•m)的范围内，比较平稳且远远低于国家标准。 采用扫描电子显微镜（SEM）观察摩擦材料在摩擦过程中不同温度阶段的摩擦表面形貌、磨屑形貌，以及冲击断裂断口形貌，采用X射线光电子能谱（XPS）分析摩擦后材料表面元素价态，讨论材料的摩擦磨损、断裂等失效机理。结果表明，磨粒磨损和粘着磨损机理贯穿于材料摩擦的全过程，但在低温阶段以磨粒磨损为主，在中温阶段以粘着磨损为主，并出现疲劳磨损，在高温阶段以疲劳磨损为主，基体树脂的耐热性对该阶段的摩擦磨损性能也有较重大的影响；经过摩擦后材料表面的主要金属元素铁、铜、锌以氧化物形式存在，摩擦过程中金属元素发生了氧化，并与摩擦材料表面的膜结构的形成有关；材料的断裂可能是由于基体开裂、界面脱粘协同作用的结果。