中国粉体网讯  随着时代的不断发展，我国汽车工业更加繁荣，汽车制造逐渐向轻量化、高质量、高安全以及高寿命方向发展，对于当前的汽车制动装置的性能也提出更高的要求，要求其装置材料具有良好的摩擦系数、耐磨性、密度以及抗拉性，进而保证汽车的安全性与稳定性。新型陶瓷基摩擦材料作为一种新的材料，可以有效地提升汽车制动的安全性与稳定性，逐渐被应用到汽车的刹车片上。

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1 陶瓷基摩擦材料分类及特点

陶瓷基摩擦材料是指加入了一定比例的陶瓷组分或具有陶瓷性能的氧化物且整体表现出部分陶瓷性能的摩擦材料。它一般由陶瓷纤维、不含铁的填料物质、粘接剂和少量的金属组成，是一种新品种摩擦材料。目前，国内外关于陶瓷摩擦学的研究主要集中在SiC，Si₃N₄，Al₂O₃，BN及ZrO₂等少数几种陶瓷材料上。其中，以C/C－SiC复合材料和Al₂O₃陶瓷摩擦材料应用最为广泛，C/BN复合材料在摩擦材料方面比较有发展潜力，以下简单介绍这三种材料。

1.1C/C－SiC复合材料

C/C－SiC复合材料，即碳纤维增强碳、碳化硅双基体复合材料。作为制动摩擦材料，C/C－SiC具有许多优势，它综合了碳纤维增强体优越的力学性能和陶瓷基体良好的化学和热稳定性能，不仅具备了C/C复合材料的高热导率、低热膨胀系数、优异的高温机械性能等优良特性，还具备致密化程度高、使用寿命长、对环境适应性强等C/C复合材料所不具有的性能。C/C－SiC复合材料作为新一代高性能制动摩擦材料，在高速列车、航空航天和重型汽车等高负载制动领域具有广泛的应用前景。

然而，C/C－SiC复合材料也存在一些不足。如当采用反应熔体浸渗法制备C/C－SiC复合材料时，材料中大量的残余Ｓi可能发生熔融而导致粘着效应，致使摩擦材料的摩擦性能不稳定；材料的硬度大，低速条件下摩擦材料的摩擦系数高；高能载刹车过程易产生高频震动，制动平稳性差；摩擦材料组织结构不均匀，分布不均匀的物相严重影响C/C－SiC复合材料摩擦性能的稳定性。

总之，C/C－SiC复合材料虽然是一种具有潜力的制动摩擦材料，但是其工业化制备和性能的研究还不成熟，仍然处于实验室阶段，如何降低C/C－SiC复合材料制造成本，推动其产业化应用是亟待解决的主要问题。

1.2Al₂O₃陶瓷摩擦材料

Al₂O₃陶瓷摩擦材料具有抗高温、耐磨损及化学稳定性好等优点。氧化铝原料来源广，价格低廉，氧化铝陶瓷摩擦材料的使用寿命是以聚合物为基体摩擦材料的3-5倍，价格却为它的75％。用氧化铝陶瓷取代纤维／树脂基材料可使摩擦材料的高速反应能力得到改善。此外，氧化铝陶瓷的耐高温、抗腐蚀、耐磨损等特性满足了现代汽车工业对制动摩擦材料高性能化的使用要求，开发以氧化铝为基体的陶瓷基摩擦材料引起了国内外研究者们广泛的兴趣。

但是以氧化铝陶瓷摩擦材料的脆性问题是制约其应用的主要问题，为此国内外相继有人对氧化铝陶瓷的增韧进行了研究。在氧化铝陶瓷材料中加入纤维(氧化铝纤维、碳化硅纤维、氮化硅纤维、碳纤维以及一些复相纤维)起到增韧的作用。氧化铝陶瓷由于其价格低廉、硬度高及操作工艺简单而被选为常用的制动材料之一。

1.3C/BN复合材料

BN是一种重要的非氧化物陶瓷材料，其理论密度只有2.27g/cm³，在所有陶瓷中最低。素有“白石墨”之称的六方氮化硼是BN的重要晶型之一，具有很多与碳相似的性质，如密度、热导率、比热、化学潜热、惰性气氛下的化学稳定性、晶体结构等。C/BN复合材料的摩擦系数稳定，几乎不随温度和摩擦时间的变化而变化。由于BN在空气中850℃左右才开始氧化，在致密的C/BN复合材料中，BN对增强体碳纤维具有很好的隔氧保护作用。此外，BN的存在有利于在摩擦表面形成稳定的薄层磨损膜而使C/BN材料具有更好的耐磨性。

C/BN这一材料体系所表现出的优异性能一直被摩擦领域高度重视。但由于起步较晚，以及原材料不易获得，因此还未见实际应用的报道。但作为一种高性能刹车材料，对其性能作系统的研究和优化，探索其实际应用，将是未来发展的重要方向。

2 陶瓷基刹车片生产工艺流程

原料→称重配料→混合→预成形（模具）→烧结→磨削→开槽（钻孔）→喷涂→修饰→检验→喷码→包装

3 陶瓷基刹车片组分及作用

陶瓷基刹车片主要是由增强纤维、矿物填料、粘结剂等经过生产加工而制成的产品。

纤维在陶瓷基刹车片中作为增强骨架材料，对刹车片的强度、摩擦性能和耐磨损性起着重要作用，陶瓷基刹车片常用的增强纤维有硅酸铝纤维、氧化铝纤维、碳纤维、氧化锆纤维。

陶瓷基刹车片中矿物填料可改善刹车片的物理力学性能，还可调节摩擦性能和产品成本。陶瓷基刹车片所用矿物填料主要有：重晶石、膨胀蛭石、海泡石、刚玉、锆石、石墨、滑石、硅灰石、沸石、硅藻土、水镁石、类水滑石等。

粘结剂对增强纤维、填料等各组分有良好的浸润性能，将这些材料粘合在一起，与其形成稳定的化学键，是刹车片的基体。陶瓷基刹车片所用的粘结剂为酚醛类树脂（改性树脂）和合成橡胶粉。

陶瓷基刹车片因具有很多的优良性质而受到了人们的欢迎，特别是其具有良好的耐腐蚀性以及耐用性，是清洁环保型各项性能稳定的产品，而且在使用的过程中不会产生大量的噪音，所以能够保证人们的行车舒适性。目前，陶瓷基的摩擦材料已经运用到了很多的领域当中，并且其将会迎来更大的发展前景。

参考文章：

【1】林明松，谢军.汽车刹车片用新型陶瓷基摩擦材料性能研究.山东工业技术.2019.

【2】黎小辉等.汽车制动材料研究现状与发展趋势.材料研究与应用.2020.

【3】黄飞虎.高性能刹车材料的研究现状与发展趋势.2012.

【4】李云鹏.从制动副的摩擦磨损特性看陶瓷基刹车片的性能优势.非金属矿.2011.

【5】徐子勤等.陶瓷基刹车片的研制及应用.2020.04.

【6】韩乐.解析汽车刹车片中的陶瓷基摩擦材料.材料科技与应用.2019.

（中国粉体网编辑整理/星耀）

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