[发明专利]高速列车用纤维增强铜基制动闸片及制备和摩擦制动性能

权利要求书

1.一种高速列车用纤维增强铜基粉末冶金制动闸片，其特征在于：所述铜基粉末冶金制动闸片的组成成分包括金属粉末、非金属粉末和纤维组元；

其中，所述金属粉末的质量百分比为80-98.5%，

非金属粉末的质量百分比为1-20%，

纤维组元的质量百分比为0.5-5%；所述金属粉末的各个组分的质量百分比为：铜粉：45-65%；铁粉：15-30%；锐钛矿型二氧化钛粉：1-10%；二硫化钼粉：1-5%；铬粉：1-10%；高碳铬铁粉：1-10%；

所述铜粉的粒径为48-75μm，所述铁粉的粒径为45-150μm，所述二氧化钛粉的粒径为10μm，所述二硫化钼粉的粒径为45-150μm，所述铬粉的粒径为10-48μm，所述高碳铬铁粉的粒径为10-48μm；

所述非金属粉末的各个组分质量百分比为：片状石墨粉：1-10%；粒状石墨粉：1-10%；所述片状石墨粉的粒径为180-380μm，所述粒状石墨粉的粒径为106-300μm；

所述纤维组元为刚性的氧化铝纤维或碳化硅纤维，柔性的碳纤维中的一种：其中，当选用刚性的氧化铝纤维时，质量百分比为：1-5% ；当选用碳化硅纤维或柔性的碳纤维时，质量百分比为：0.5-3%。

2.根据权利要求1所述的纤维增强铜基粉末冶金制动闸片，其特征在于：所述纤维组元为刚性的氧化铝纤维或碳化硅纤维和柔性的碳纤维混合时：刚性的氧化铝纤维或者碳化硅纤维与柔性的碳纤维的比例为1:0.5-1:1，混合纤维的含量为1-4%。

3.根据权利要求2所述的纤维增强铜基粉末冶金制动闸片，其特征在于，纤维状组元：氧化铝纤维：直径5-20μm，长度10-100μm；碳化硅纤维：直径0.1-0.5μm，长度10-50μm；碳纤维：直径0.2-0.6μm，长度5-50μm。

4.根据权利要求3所述的纤维增强铜基粉末冶金制动闸片，其特征在于，其特征在于：刚性的氧化铝的长径比为5:1-20:1，刚性的碳化硅纤维或柔性的碳纤维的长径比为10:1-100:1。

5.根据权利要求1所述的纤维增强铜基粉末冶金制动闸片，其特征在于：所述粒状石墨粉与片状石墨粉的质量比为1:1-1:1.5。

6.根据权利要求1所述的纤维增强铜基粉末冶金制动闸片，其特征在于：所述铬粉与高碳铬铁粉的质量比为1:1-1:1.5。

7.一种制备如权利要求1-6任一项所述的纤维增强铜基粉末冶金制动闸片的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤一，粉末的混合：按照设计的成分配比，将原料粉末加入双锥喷雾混料器中，开启导热油泵，将混料筒加热到80-140℃之间；将粘结剂在60-100℃的温度下溶于溶剂中，形成粘结剂溶液，粘结剂溶液被加热到80-120℃，然后在压力为0.1MPa-1MPa气体的携带下进入双锥喷雾混料器中，将粘结剂溶液以喷雾喷洒的方式加入不断翻滚的物料中，混合6-10h，得到粘结化处理粉末；

步骤二，粉末的压制：将粘结化处理粉末在400~500MPa的压力下冷压成形，得到冷压坯体；

步骤三，闸片的烧结：将冷压坯体在热压烧结炉中进行烧结，烧结温度为850℃-950℃，保温60-120分钟，热压压力为2MPa-4MPa，烧结气氛为氢氮混合气氛；冷却至100℃以下取出，冷却过程保持压力恒定，得到烧结坯。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的粘结剂的成分质量配比为40%-70%的乙撑双硬脂酰胺；10%-20%的石蜡；15%-30%的聚酰胺蜡；2%-5%的月桂酸；20%-40%的硬脂酸；2%-5%的异辛酸；5%-10%的聚丙烯酸甲脂。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的溶剂为正庚烷；所述的粘结剂溶液中粘结剂的含量为0.1wt%-0.7wt%，粘结剂的溶解温度为60℃-100℃。

10.一种如权利要求1或7所得到的 列车用纤维增强铜基粉末冶金制动闸片的摩擦制动性能检测方法，其特征在于，具体包括三个阶段：

第一阶段.低压低速阶段：制动压力0.35MPa，制动速度为0-200km/h，速度每隔20-50km/h取一个实验测试速度，每个制动速度下重复进行至少3次，起始温度小于60℃；

第二阶段.高压高速阶段：增大制动压力到0.35-0.6MPa，制动速度为200-400km/h，每个制动速度下重复进行至少3次，起始温度不超过60℃；

第三阶段在最大制动压力和最高制动速度下连续10次紧急制动，制动间隔不超过1min，记录每一次制动的平均摩擦系数及整个测试结束后总的磨损量。