高速列车铜基摩擦材料的成分设计研究进展

肖金坤１，李天天１，陈娟２，张超１ （１.扬州大学机械工程学院；２.扬州大学测试中心）

摘要：铜基摩擦材料因具有优异的导热、抗氧化、抗高温粘着、摩擦因数稳定和耐磨损等综合性能，广泛应用于高速列车制动系统中，是高速列车安全运行的保障。铜基摩擦材料是采用粉末冶金工艺制备的由金属与非金属组成的多元复合材料，可以通过对材料成分大范围内的调节，实现材料摩擦磨损性能的调控。然而，随着高速列车向高速高能载方向发展，摩擦材料需要承受强表面氧化、高热负荷和高载荷冲击的共同作用，铜基摩擦材料在服役过程中出现基体高温软化、石墨润滑相烧蚀、摩擦衰退、以及掉边角等问题。近年来研究者从材料成分和工艺出发，通过对基体组元的固溶、弥散强化提高基体强度，采取润滑组元的多元复合拓宽温度适应范围，选择金属或合金摩擦组元替代陶瓷摩擦组元以及陶瓷颗粒表面镀铜等方法改善界面结合提高剪切强度。本文系统总结了铜基摩擦材料的成分设计研究进展，分析了各组元成分、含量的变化和发展趋势，综述了基体组元、润滑组元、摩擦组元以及界面结构的调控对材料摩擦磨损性能的影响，最后提出构建材料成分⁃摩擦层⁃摩擦磨损性能之间关系，为铜基摩擦材料成分设计提供依据。

关键词：铜基摩擦材料；成分设计；摩擦磨损性能；高速列车