机械工程材料论文-复合材料论文.docx

汽车刹车盘复合材料选择与加工作者：吴闯（湖北汽车工业学院）前言：随着社会的进步，人们对生活水平的要求越来越高，绿色环保也越来越重视，汽车轻量化是降低油耗，实现节能减排的重要措施。复合材料的比重小，比强度和比模量大，用适当的复合材料代替原来比重大的零件是轻量化的重要措施之一。本文主要讨论碳纤维和芳纶纤维的性能及在汽车刹车盘的使用情况。Preface: with the progress of the society, the level of peoples life demand is higher and higher, the green environmental protection is becoming more and more attention, automotivelightweighting is to reduce fuel consumption, realize the importance of energy conservation and emissions reduction measures. Composite proportion of small, specific strength and modulus than the big, with appropriate composite material was used to replace the than major parts is one of the important measures of lightweight. This article focuses on the performance of carbon fiber and aramid fiber and in the usage of car brake discs.关键词碳纤维芳纶纤维刹车盘轻量化1工作条件、失效方式及性能要求1.1工作条件刹车系统的原理是将刹车盘同轮毂装配在一起, 通过与制动衬片进行干摩擦, 产生巨大的摩擦力，将高速行驶车辆的动能转化为热能。有时候汽车从时速 100km 刹车到静止仅需要十几秒甚至更短，可见刹车系统承受着巨大的负荷。刹车盘是刹车系统中的一个重要部件，它的性能直接影响刹车效果的好坏。在刹车过程中，刹车盘一直承受着磨损、摩擦的作用，压力过大，则会发生变形或开裂。刹车是个循环不断的过程，使刹车盘一直处在冷热交替的过程中，易产生疲劳裂纹。1.2失效方式汽车刹车盘的失效方式主要有以下几种情况：温度过高导致刹车盘的材料性能改变；不耐磨，刹车片表面镜化，左右磨损程度不一致；被污染或者进入空气中的水分；开裂。1.3性能要求材料在高温时，滑移变得相对容易，易发生塑性变形，使材料强度、硬度下降，所以要尽量限制材料的温度范围。刹车仅需几秒，刹车后刹车盘表面温度骤降，而内部温度相对较高，易产生热应力，若此应力大于材料的强度，则发生开裂，刹车失效，危及生命安全。汽车制动是依靠盘与片之间的摩擦力，盘与片在高温、高压下作用，磨损非常剧烈，若磨损过大或不均匀，则整个系统不稳定，轻则出现一些噪音，重则出现事故。随着生活水平的提高，人们对刹车鸣叫越来越反感，有些人甚至认为是刹车性能的问题。综上所述，刹车盘作为保安件所具备的性能包括良好的导热性、抗热裂性、耐磨性及低的刹车噪音。2零件材料的初步选择根据刹车片工作的条件和性能要求知，所选材料具有一个合适而且稳定的摩擦系数、合适的硬度、寿命要长即其磨损率要比较低、低磨屑毒性、较高的孔隙率、抗高温高速热衰退性能好、制动过程平稳、无噪音和一定的耐腐蚀性等特点。根据这些条件我从玻璃纤维、钢纤维、芳纶纤维、碳纤维中进行了性能对比。2.1玻璃纤维复合材料性能分析玻璃纤维属于无机非金属材料，具有良好的耐热性能、抗腐烛性能、电绝缘性能，机械强度较高。丝状玻璃纤维具有很好的柔软性，强度也比较大，但是也存在一些缺点如耐磨性能较差、材质较脆等等。相对芳给纤维、碳纤维其成本相对较低，产品非常的丰富，能满足各类摩擦材料的基本要求。石棉虽然具有优异的物理化学性能、抗拉强度高、耐热性能好等特点，但由于它具有致癌作用己经被各国禁止使用，而玻璃纤维具有与石棉相近的物理化学性能因此它将会成为替代石棉的首选材料并且玻璃纤维的工业化生产对人体无害，使其在摩擦材料中得到广泛的使用。研究表明：玻璃纤维摩擦材料具有良好的抗冲击性能和抗压缩性能。玻璃纤维对改善摩擦材料的磨损性能具有好的作用，然而有的研究也表明：玻璃纤维对温度和载荷等因素的变化表现很敏感。2.2钢纤维性能分析钢纤维具有良好的力学性能、导热性能和较高摩擦系数。其缺点是比重大、表面容易氧化锈烛、对对偶件有较大的伤害。2.3芳纶纤维性能分析芳纶纤维性能优秀在摩擦材料中对孔隙率提高和噪音的降低具有显