汽車半金屬剎車材料的熱能轉換功能及其磨損問題分析

高尚君?董洋洋

摘 要 近年來，隨著我國半金屬摩擦材料的不斷發展，其在汽車剎車件上的應用也更加廣泛，并不斷呈現出更好的性能與效果。然而其應用仍舊存在著不同程度的磨損問題，影響到汽車半金屬剎車材料的使用壽命。本文主要對汽車半金屬剎車材料的應用、熱能轉換功能以及材料磨損等問題進行分析，以期不斷推進汽車半金屬剎車材料的發展。

關鍵詞 汽車;半金屬剎車材料;熱能轉換功能;磨損

隨著汽車應用范圍的不斷擴大，針對其剎車設備的研究也成為未來發展的技術方向。以汽車半金屬剎車材料為依據，對比其應用實踐，分析其熱能轉換功能的發揮以及磨損數據等實際情況，也有助于推進汽車半金屬剎車材料的發展和汽車剎車件的改良，進而提升汽車行駛的安全性。

1汽車半金屬剎車材料的熱能轉換

據有關調查顯示，我國大多數汽車半金屬剎車材料的應用中，都會隨著其摩擦持續時間的增加，而導致汽車輪胎的溫度不斷升高，進而發生熱能轉換效果。這種情況的存在，會因為汽車剎車材料的不同而產生不同的熱能轉化量，并且也會受到剎車材料磨損情況的限制。以汽車半金屬剎車材料為主要研究對象，其主要的熱能轉換功能有以下兩個方面：

1.1 熱能轉化原理

在實踐當中，如果汽車處于剎車狀態下，其剎車材料會受到汽車持續動能的影響，在輪胎與地面摩擦的前提下，將會通過摩擦將動能轉化為熱能。這種熱能轉換功能的載體通常是汽車剎車摩擦材料發揮作用，而現階段這種載體基本上是由半金屬剎車材料構成。在熱能轉換原理中，汽車半金屬剎車材料重要改進方面表現為更好的導熱效果以及對輪胎和地面摩擦的溫度控制效果[1]。

1.2 材料基礎

調查顯示，目前汽車半金屬剎車材料基本是一種復合材料，是由酚醛樹脂經過改性之后，和阻隔材料、潤滑材料、礦物質、纖維（金屬、剝離以及碳）物質等共同構成其主要成分。這種汽車半金屬剎車材料所必經工序為熱壓成形處理和固化處理。由此，其在汽車剎車過程中，才能保證良好的摩擦導熱效果，并在穩定的摩擦系數影響下，保持較低的磨損、較為明顯的導熱控制狀態。總之，汽車半金屬剎車材料熱能轉換功能的實現，一方面離不開其半金屬材料的選擇和處理方式;另一方面也將受到半金屬材料處理工藝和技術的影響。

2汽車半金屬剎車材料的磨損分析

結合汽車半金屬剎車材料的熱能轉換功能，分析其磨損情況主要是從汽車半金屬剎車材料的磨損因素出發，探究降低磨損的主要對策。根據目前的研究結果，影響汽車半金屬剎車材料磨損效果的主要因素集中在有機黏結劑、金屬纖維以及礦物材料等方面，主要磨損影響因素以及對策如下：

2.1 有機黏結劑影響

在汽車半金屬剎車材料的組成成分當中，有機黏結劑通常表現為酚醛樹脂這一熱固性材料，并通過改變其性能可以提高熱穩定性，進而在熱能轉換時降低摩擦損耗。現階段，對于酚醛樹脂的改性研究，基本上是通過加入腰果殼油、甲酚、滲硼等來提升其抗高溫性以及熱穩定性。針對傳統樹脂材料應用所存在的膠結性限制，很容易在處理加工過程中出現膠結不穩定脫落的情況，進而增加剎車部件的磨損效果。與此同時，受到剎車材料熱能轉換功能的影響，還將受到摩擦的影響進一步降低膠結效果，進而加大磨損。由此，在實踐中推進酚醛樹脂材料的應用和性能改進則成為提升汽車半金屬剎車材料應用性能的重要因素[2]。

2.2 金屬纖維影響

在金屬纖維中，鋼纖維、銅纖維等纖維物質都將會影響到汽車半金屬剎車材料的磨損情況。以鋼纖維為例，其影響內容主要在于鋼纖維的應用對剎車起到增強骨架、抗熱、傳熱以及調劑摩擦的作用。隨著鋼纖維粗細度的改變可以有效提升其性能，并進一步降低磨損程度和制動噪聲的影響。但是，當鋼纖維的直徑過大時，也將造成材料的磨損力增加，使得剎車制動噪聲升高。

在金屬纖維改進過程中，主要是以銅纖維代替鋼纖維的方式，發揮其更優越的性能。實踐中，銅纖維的優點表現為：材料的磨損系數較為穩定，可以在多種溫度環境下保持穩定的摩擦系數，并降低磨損率。而選用紫銅纖維材料，可以進一步提升材料的可塑性，并具有更低的磨損率和較低的填料脫落率。對不同的銅纖維材料在應用性能上做出排序，以紫銅纖維為最佳，黃銅纖維其次，鋼纖維最后。

2.3 礦物材料

礦物材料對于汽車半金屬剎車材料的磨損影響，主要是礦物材料的摩擦性質決定著整個剎車材料的摩擦效果。由于礦物材料選擇應用的種類較多，其內部結構、形態也存在影響，就導致其性能表現結果也有所不同。現階段，在汽車半金屬剎車材料中的礦物應用中，滑石粉、水泥、石灰、冰晶石、長石、云母以及氧化鋅等物質應用最為廣泛，并具有較好的防磨損效果。

2.4 降低磨損的工藝處理

結合汽車半金屬剎車材料的熱能轉換原理以及磨損的影響因素，在降低磨損處理工藝上，是通過原材料處理和配方改良來提升半金屬剎車材料的性能，進而降低磨損率。

首先，在原材料處理上，是通過選擇性能更好的有機膠結材料，提升整個汽車半金屬剎車材料的膠結性。在原材料表面處理上，主要是針對油污、油脂進行處理，保持表面的清潔，進而更好地在熱壓操作中發揮其膠結性。

其次，在配方更改上則是考慮到不同金屬纖維作為半金屬的增強材料以及其他潤滑材料的性能應用;同時結合溫度因素，分析在持續摩擦下磨損情況、熱能轉換情況。以中溫摩擦為例，其可以在材料表面形成穩定的氧化膜，從而提升材料的膠結性和附著力，達到減少材料磨損的效果[3]。

3結束語

綜上所述，對于汽車半金屬剎車材料的熱能轉換功能以及磨損情況的分析，主要是基于半金屬剎車材料的性能以及影響效果展開探究，并結合其不同的配方和材料應用類型來推進汽車半金屬剎車材料的性能改良，從而減少磨損，提高使用壽命。

參考文獻

[1] 薛麗芳.汽車新型半金屬剎車片材料摩擦及磨損特性研究[J].熱加工工藝，2015，44（8）：39-41，45.

[2] 羅成，賀奉嘉，蘇堤，等.半金屬汽車剎車材料中蛭石作用的研究[J].汽車工藝與材料，2001，（11）：23-26.

[3] 羅成，蘇堤，賀奉嘉，等.氧化膜對半金屬汽車剎車材料摩擦磨損性能的影響[J].中南工業大學學報（自然科學版），1999，（3）：71-74.