[发明专利]一种结构仿生摩擦材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属制动摩擦材料技术领域，具体涉及一种用于制造高速列车及重载高速汽车制动用仿生制动摩擦材料及其制造方法。

背景技术

摩擦材料广泛应用于机械装置的转动和制动领域，是影响机械系统性能、可靠性和安全性的重要材料，如在高速列车、重载列车、重载汽车等运载工具上，制动摩擦材料是运行安全的重要保障，传动摩擦材料是实现动力传输的重要环节。目前各行业对摩擦材料的性能提出了越来越高的要求，同时由于摩擦材料应用越来越广泛，所面临的环境条件越来越复杂多变，一些新的问题，如表面结冰、表面破损等，严重影响摩擦材料的使用，成为亟待解决的问题。目前，通过材料改性和工艺优化方法制备高性能制动摩擦材料方面，国内外均有相关专利报导，如：

1、中国专利，公告号为1149273，公告日为2004.05.12，专利号为01115331.8，发明名称为“含钢纤维的金属陶瓷摩擦材料及制造方法”的发明创造描述了一种摩擦材料及其制造方法；

2、中国专利公开号为CNI032195，公开日为1989.04.05，专利号为87106352.2，发明名称为“一种摩擦片及其制造方法”的发明创造描述了一种摩擦片及其制造方法；

3、中国专利，公开号为CN1257903，公开日为2000.06.28，专利号为99122593.7，发明名称为“一种制动用粉末冶金摩擦材料”的发明创造描述了一种制动用粉末冶金摩擦材料；

4、中国专利，公告号为1272454，公告日为2006.8.30，专利号为03126347.X，发明名称为“一种铜基粉末冶金摩擦材料”的发明创造描述了一种摩擦材料及其制造方法；

5、中国专利，公告号为100467659，公告日为2007.07.11，专利号为200610134187.X，发明名称为“一种铜基粒子强化摩擦材料”的发明创造描述了一种铜基粒子强化摩擦材料；

6、中国专利，专利号200910067243，公告日为2009.12.16，发明名称为“金属基粉末冶金制动闸片材料及制备方法”的发明创造描述了一种金属基粉末冶金制动闸片材料及制备方法；

7、中国专利，专利号200710157159，公告日为2008.5.14，发明名称为“湿式碳-碳摩擦材料和摩擦元件及制造方法”的发明创造描述了一种湿式碳－碳摩擦材料和摩擦元件及制造方法；

8、中国专利，专利号200910158829，公告日为2010.1.20，发明名称为“由碳/碳复合材料制造摩擦部件的方法”的发明创造描述了一种由碳/碳复合材料制造摩擦部件的方法；

9、中国专利，专利号201010529316，公告日为2010.10.11，发明名称为“制造碳/碳复合材料刹车盘环形预制体及其编织工艺方法”的发明创造描述了一种飞机上用制造碳/碳复合材料刹车盘环形预制体及其编织工艺方法；

而采用仿生设计方法也是研制高性能摩擦材料的重要途径，目前仿生制动摩擦材料已经见诸专利报道，如：

1、中国专利，专利号200410011355，公告日为2005.7.27，发明名称为“具有仿生非光滑表面的制动鼓”的发明创造描述了一种用于车辆上的具有高摩擦系数、耐磨、抗热疲劳，具有仿生非光滑表面的制动鼓；

2、中国专利，专利号201310121347.7，公告日为2014.1.24，发明名称为“仿生制动摩擦材料”的发明创造描述了一种具有取向性纤维增强的摩擦材料及其制备方法，具有良好的耐磨性和摩擦稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构仿生摩擦材料及其制造方法。

本发明的结构仿生摩擦材料是由交替排列的摩擦体材料和具有扇形结构或螺旋形结构的仿生支撑体组成；扇形结构或螺旋形结构为仿仿贝壳结构；

所述的摩擦体材料的原料成分按质量百分比如下：Cu-10％Sn预合金粉70％-90％，鳞片状石墨6％-25％，Fe粉0-2％，Ni粉0-2％，Cr粉0-2％，纳米预混合Ti-Al-B-C粉末3％-15％；所述的纳米预混合Ti-Al-B-C粉末的成分按质量百分比如下：Ti粉30％-71％，Al粉15-45％，B粉3％-10％，C粉10％-25％，将上述粉末混合后在频率为100-400赫兹的摆动式球磨机中球磨0.5-2小时。

所述的扇形结构或螺旋形结构的仿生支撑体是由厚度为0.2mm-2mm的纯铜或锡青铜板构成；具有扇形结构的仿生支撑体垂直于摩擦表面，在摩擦表面的投影满足以下数学表达式：