汽车半金属刹车材料的热能转换功能及其磨损问题分析

高尚君?董洋洋

摘 要 近年来，随着我国半金属摩擦材料的不断发展，其在汽车刹车件上的应用也更加广泛，并不断呈现出更好的性能与效果。然而其应用仍旧存在着不同程度的磨损问题，影响到汽车半金属刹车材料的使用寿命。本文主要对汽车半金属刹车材料的应用、热能转换功能以及材料磨损等问题进行分析，以期不断推进汽车半金属刹车材料的发展。

关键词 汽车;半金属刹车材料;热能转换功能;磨损

随着汽车应用范围的不断扩大，针对其刹车设备的研究也成为未来发展的技术方向。以汽车半金属刹车材料为依据，对比其应用实践，分析其热能转换功能的发挥以及磨损数据等实际情况，也有助于推进汽车半金属刹车材料的发展和汽车刹车件的改良，进而提升汽车行驶的安全性。

1汽车半金属刹车材料的热能转换

据有关调查显示，我国大多数汽车半金属刹车材料的应用中，都会随着其摩擦持续时间的增加，而导致汽车轮胎的温度不断升高，进而发生热能转换效果。这种情况的存在，会因为汽车刹车材料的不同而产生不同的热能转化量，并且也会受到刹车材料磨损情况的限制。以汽车半金属刹车材料为主要研究对象，其主要的热能转换功能有以下两个方面：

1.1 热能转化原理

在实践当中，如果汽车处于刹车状态下，其刹车材料会受到汽车持续动能的影响，在轮胎与地面摩擦的前提下，将会通过摩擦将动能转化为热能。这种热能转换功能的载体通常是汽车刹车摩擦材料发挥作用，而现阶段这种载体基本上是由半金属刹车材料构成。在热能转换原理中，汽车半金属刹车材料重要改进方面表现为更好的导热效果以及对轮胎和地面摩擦的温度控制效果[1]。

1.2 材料基础

调查显示，目前汽车半金属刹车材料基本是一种复合材料，是由酚醛树脂经过改性之后，和阻隔材料、润滑材料、矿物质、纤维（金属、剥离以及碳）物质等共同构成其主要成分。这种汽车半金属刹车材料所必经工序为热压成形处理和固化处理。由此，其在汽车刹车过程中，才能保证良好的摩擦导热效果，并在稳定的摩擦系数影响下，保持较低的磨损、较为明显的导热控制状态。总之，汽车半金属刹车材料热能转换功能的实现，一方面离不开其半金属材料的选择和处理方式;另一方面也将受到半金属材料处理工艺和技术的影响。

2汽车半金属刹车材料的磨损分析

結合汽车半金属刹车材料的热能转换功能，分析其磨损情况主要是从汽车半金属刹车材料的磨损因素出发，探究降低磨损的主要对策。根据目前的研究结果，影响汽车半金属刹车材料磨损效果的主要因素集中在有机黏结剂、金属纤维以及矿物材料等方面，主要磨损影响因素以及对策如下：

2.1 有机黏结剂影响

在汽车半金属刹车材料的组成成分当中，有机黏结剂通常表现为酚醛树脂这一热固性材料，并通过改变其性能可以提高热稳定性，进而在热能转换时降低摩擦损耗。现阶段，对于酚醛树脂的改性研究，基本上是通过加入腰果壳油、甲酚、渗硼等来提升其抗高温性以及热稳定性。针对传统树脂材料应用所存在的胶结性限制，很容易在处理加工过程中出现胶结不稳定脱落的情况，进而增加刹车部件的磨损效果。与此同时，受到刹车材料热能转换功能的影响，还将受到摩擦的影响进一步降低胶结效果，进而加大磨损。由此，在实践中推进酚醛树脂材料的应用和性能改进则成为提升汽车半金属刹车材料应用性能的重要因素[2]。

2.2 金属纤维影响

在金属纤维中，钢纤维、铜纤维等纤维物质都将会影响到汽车半金属刹车材料的磨损情况。以钢纤维为例，其影响内容主要在于钢纤维的应用对刹车起到增强骨架、抗热、传热以及调剂摩擦的作用。随着钢纤维粗细度的改变可以有效提升其性能，并进一步降低磨损程度和制动噪声的影响。但是，当钢纤维的直径过大时，也将造成材料的磨损力增加，使得刹车制动噪声升高。

在金属纤维改进过程中，主要是以铜纤维代替钢纤维的方式，发挥其更优越的性能。实践中，铜纤维的优点表现为：材料的磨损系数较为稳定，可以在多种温度环境下保持稳定的摩擦系数，并降低磨损率。而选用紫铜纤维材料，可以进一步提升材料的可塑性，并具有更低的磨损率和较低的填料脱落率。对不同的铜纤维材料在应用性能上做出排序，以紫铜纤维为最佳，黄铜纤维其次，钢纤维最后。

2.3 矿物材料

矿物材料对于汽车半金属刹车材料的磨损影响，主要是矿物材料的摩擦性质决定着整个刹车材料的摩擦效果。由于矿物材料选择应用的种类较多，其内部结构、形态也存在影响，就导致其性能表现结果也有所不同。现阶段，在汽车半金属刹车材料中的矿物应用中，滑石粉、水泥、石灰、冰晶石、长石、云母以及氧化锌等物质应用最为广泛，并具有较好的防磨损效果。

2.4 降低磨损的工艺处理

结合汽车半金属刹车材料的热能转换原理以及磨损的影响因素，在降低磨损处理工艺上，是通过原材料处理和配方改良来提升半金属刹车材料的性能，进而降低磨损率。

首先，在原材料处理上，是通过选择性能更好的有机胶结材料，提升整个汽车半金属刹车材料的胶结性。在原材料表面处理上，主要是针对油污、油脂进行处理，保持表面的清洁，进而更好地在热压操作中发挥其胶结性。

其次，在配方更改上则是考虑到不同金属纤维作为半金属的增强材料以及其他润滑材料的性能应用;同时结合温度因素，分析在持续摩擦下磨损情况、热能转换情况。以中温摩擦为例，其可以在材料表面形成稳定的氧化膜，从而提升材料的胶结性和附着力，达到减少材料磨损的效果[3]。

3结束语

综上所述，对于汽车半金属刹车材料的热能转换功能以及磨损情况的分析，主要是基于半金属刹车材料的性能以及影响效果展开探究，并结合其不同的配方和材料应用类型来推进汽车半金属刹车材料的性能改良，从而减少磨损，提高使用寿命。

参考文献

[1] 薛丽芳.汽车新型半金属刹车片材料摩擦及磨损特性研究[J].热加工工艺，2015，44（8）：39-41，45.

[2] 罗成，贺奉嘉，苏堤，等.半金属汽车刹车材料中蛭石作用的研究[J].汽车工艺与材料，2001，（11）：23-26.

[3] 罗成，苏堤，贺奉嘉，等.氧化膜对半金属汽车刹车材料摩擦磨损性能的影响[J].中南工业大学学报（自然科学版），1999，（3）：71-74.