本发明专利技术提供一种金属间化合物增强型粉末冶金摩擦材料，所述粉末冶金摩擦材料包含：铜40‑60％、铁10‑20％、金属间化合物粉5‑10％、铬铁8‑12％、石墨5‑12％、二硫化钼3‑5％、硫酸钡1‑2％、二氧化硅2‑4％、氧化铝1‑3％、氮化硅2‑4％；本发明专利技术所述金属间化合物粉末冶金摩擦材料制备方法包括：(1)按比例称取各原料混合后，添加粘结剂，搅拌；(2)将步骤(1)得到的混合物冷压成型；(3)将步骤(2)得到的压坯在保护气氛下烧结处理，后冷却；本发明专利技术的金属间化合物粉末冶金摩擦材料采用金属间化合物颗粒作为基体增强相，有效克服现有技术中存在的不足，较大提升了制动闸片的综合性能，特别是其的高温摩擦性能、剪切强度和耐磨性。
【技术实现步骤摘要】
一种金属间化合物增强型粉末冶金摩擦材料及其制备方法和用途
本专利技术属于摩擦材料领域，具体涉及一种用于高速列车闸片的金属间化合物粉末冶金摩擦材料及其制备方法。
技术介绍
高速列车用制动闸片材料的发展主要经历了合成材料、碳材料和粉末冶金材料三个阶段。其中，合成材料闸片是最早使用且使用时间最长的制动材料，但由于其制动性能在高温条件下显著下降、磨损率急剧增加，已不适用于时速200km/h以上的高速列车；碳材料闸片则是近年重点发展的新型摩擦材料，已在民用飞机和赛车上得到广泛应用，其具有比重小、强度高、模量大、热膨胀系数小、耐高温等诸多优点，然而碳材料的摩擦系数会随着制动温度的上升而急剧增大，造成磨耗量较大，且对潮湿和盐雾环境很敏感，难以满足列车全天候和复杂工况的服役需求；粉末冶金闸片是通过将粉末压制成型后烧结而成的一种复合材料，其实现了金属或非金属的合金化，集多种金属及非金属的优点于一身，导热性能好，摩擦系数稳定，成为目前在线运营的高速列车上装配的主流制动摩擦材料。随着我国高速铁路建设的蓬勃发展，列车的运营速度将继续提升，服役条件也将更加苛刻，这对列车制动闸片的综合性能提出了更高的要求。铜基粉末冶金摩擦材料相较于传统的铁基粉末冶金摩擦材料具有良好导热性，且制动时不易与铸铁材质的制动盘发生粘结；但以铜代替铁作为基体必然会牺牲摩擦材料的部分强度而致使铜基粉末冶金闸片在制动过程中频繁出现掉角、掉块的现象，造成安全隐患；此外，铜基粉末冶金摩擦材料属于多孔材料，硬度小，在高速下制动磨耗较高，需频繁更换，产品寿命普遍较短，使用成本较高。现有技术中，常采用添加合金元素的方法来提高铜基粉末冶金摩擦材料的基体强度，例如中国专利CN201210082460.4中公开了添加了锌元素；中国专利CN201510427053.6中添加了锡元素；中国专利CN201510541995.7中添加了铝、镁、银、锡等元素。但上述专利中所添加的低熔点金属在烧结时无法与基体完全化合，剩余的少量单质易在制动产生的高温下软化或熔化而发生粘着磨损现象，甚至以火花的形式飞溅，在摩擦表面留下凹坑，加剧了磨损。此外，现有技术中通过增加陶瓷颗粒的种类或数量来提高制动闸片的高温摩擦性及耐磨性，实现降低磨耗的目的。例如中国专利CN201310203965.6中添加了Cr2AlC颗粒；中国专利CN201410765239.8中添加了莫来石；中国专利CN201510427053.6中添加了锆英石等。从微观形貌上看，陶瓷颗粒与基体结合强度很差，且陶瓷属于硬脆相，受力时易发生碎裂产生磨粒磨损，大尺寸的陶瓷颗粒还会划伤制动盘面，造成“以加剧对偶件磨损为代价来降低闸片自身磨耗”的假象，违背了盘片摩擦副以消耗闸片为主的设计初衷。众多研究机构针对上述问题采用新型强化手段对闸片的综合性能进行提升。中国专利CN20130148199.8中以弥散的Al2O3强化铜合金作为基体提高了基体的强度、疲劳性能及耐磨性能。但Al2O3的存在提高了基体铜的扩散起始位能，使体积扩散难以启动，阻碍粉末颗粒间烧结颈处的空位流动，延缓了烧结颈的长大，对铜的烧结有很强的抑制作用，降低了基体的连续性。中国专利CN201610632723.2在基体中添加具有珠光体组织的共析钢研磨粉，研制出摩擦系数稳定且磨耗低的闸片，但研磨粉中的珠光体组织在烧结时将发生奥氏体转变，破坏初始的珠光体组织甚至生成不可控的未知组织，对闸片的综合性能带来负面影响。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术的目的是采用金属间化合物颗粒作为基体增强相，以有效克服现有技术中存在的不足，提升制动闸片的综合性能，特别是其的高温摩擦性能、剪切强度和耐磨性。用于实现上述目的的技术方案如下：本专利技术提供一种金属间化合物增强型粉末冶金摩擦材料，所述粉末冶金摩擦材料包含：铜、铁、金属间化合物粉、铬铁、石墨、二硫化钼、硫酸钡、二氧化硅、氧化铝、氮化硅。优选地，按质量百分比计，所述粉末冶金摩擦材料包含：铜40-60％、铁10-20％、金属间化合物粉5-10％、铬铁8-12％、石墨5-12％、二硫化钼3-5％、硫酸钡1-2％、二氧化硅2-4％、氧化铝1-3％、氮化硅2-4％；优选地，按质量百分比计，所述粉末冶金摩擦材料包含：铜45％、铁12％、金属间化合物粉10％、铬铁8％、石墨8％、二硫化钼5％、硫酸钡2％、二氧化硅3％、氧化铝3％、氮化硅4％。优选地，所述粉末冶金摩擦材料由铜、铁、金属间化合物粉、铬铁、石墨、二硫化钼、硫酸钡、二氧化硅、氧化铝、氮化硅组成；优选地，按质量百分比计，所述粉末冶金摩擦材料由铜40-60％、铁10-20％、金属间化合物粉5-10％、铬铁8-12％、石墨5-12％、二硫化钼3-5％、硫酸钡1-2％、二氧化硅2-4％、氧化铝1-3％、氮化硅2-4％组成；优选地，按质量百分比计，所述粉末冶金摩擦材料由铜45％、铁12％、金属间化合物粉10％、铬铁8％、石墨8％、二硫化钼5％、硫酸钡2％、二氧化硅3％、氧化铝3％、氮化硅4％组成；优选地，所述金属间化合物粉为铁铝金属间化合物粉；优选地，所述铁铝金属间化合物粉包含铁和铝；优选地，按质量百分比计，所述铁铝金属间化合物粉包含铁60-75％和铝25-40％；优选地，按质量百分比计，所述铁铝金属间化合物粉包含铁65％和铝35％。优选地，所述铁铝金属间化合物粉通过包括以下步骤的制备方法制得：按比例称取纯铁(纯度>99.8％)和铝粉(纯度>99.8％)，在氩气保护和高温下球磨，过筛，得到铁铝金属间化合物粉；优选地，所述高温为670-780℃；优选地，所述球磨的转速为80-100r/min，优选100r/min；优选地，所述球磨的时间为24-48h；优选地，所述得到的铁铝金属间化合物粉的粒度为600-800目。优选地，所述铁铝金属间化合物粉通过包括以下步骤的固液反应球磨法制得：按比例称取纯铁球(纯度>99.8％)和铝粉(纯度>99.8％)，在氩气保护、670-780℃温度下，以80-100r/min的转速，球磨24-48h后，过筛，得到粒度为600-800目的铁铝金属间化合物粉。本专利技术所述金属间化合物增强型粉末冶金摩擦材料在制备制动闸片中的用途。本专利技术还提供一种制动闸片，所述制动闸片由本专利技术所述金属间化合物增强型粉末冶金摩擦材料制成。本专利技术所述金属间化合物增强型粉末冶金摩擦材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)按比例称取铜、铁、金属间化合物粉、铬铁、石墨、二硫化钼、硫酸钡、二氧化硅、氧化铝、氮化硅混合后，添加粘结剂，搅拌；(2)将步骤(1)得到的混合物冷压成型；(3)将步骤(2)得到的压坯在保护气氛下烧结处理，冷却。优选地，所述步骤(1)中，所述粘结剂为煤油；优选地，基于所述粉末冶金摩擦材料总重量计，所述粘结剂的添加量为0.5-1.5％；优选1％；优选地，所述搅拌的速度为200-400r/min，优选400r/min；优选地，所述搅拌的时间为20-40min，优选20min；优选地，所述步骤(2)中，所述冷压成型的压力为30-45MPa，优选45MPa；优选地，所述冷压成型中保持压力10-30s，优选10s；优选地，所述步骤(3)中，所述保护气氛为氮氢混合气；优选地，所述烧结处理本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种金属间化合物增强型粉末冶金摩擦材料，所述粉末冶金摩擦材料包含：铜、铁、金属间化合物粉、铬铁、石墨、二硫化钼、硫酸钡、二氧化硅、氧化铝、氮化硅。
【技术特征摘要】
1.一种金属间化合物增强型粉末冶金摩擦材料，所述粉末冶金摩擦材料包含：铜、铁、金属间化合物粉、铬铁、石墨、二硫化钼、硫酸钡、二氧化硅、氧化铝、氮化硅。2.根据权利要求1所述的粉末冶金摩擦材料，其特征在于，按质量百分比计，所述粉末冶金摩擦材料包含：铜40-60％、铁10-20％、金属间化合物粉5-10％、铬铁8-12％、石墨5-12％、二硫化钼3-5％、硫酸钡1-2％、二氧化硅2-4％、氧化铝1-3％、氮化硅2-4％；；优选地，按质量百分比计，所述粉末冶金摩擦材料包含：铜45％、铁12％、金属间化合物粉10％、铬铁8％、石墨8％、二硫化钼5％、硫酸钡2％、二氧化硅3％、氧化铝3％、氮化硅4％。3.根据权利要求1或2所述的粉末冶金摩擦材料，其特征在于，所述粉末冶金摩擦材料由铜、铁、金属间化合物粉、铬铁、石墨、二硫化钼、硫酸钡、二氧化硅、氧化铝、氮化硅组成；优选地，按质量百分比计，所述粉末冶金摩擦材料由铜40-60％、铁10-20％、金属间化合物粉5-10％、铬铁8-12％、石墨5-12％、二硫化钼3-5％、硫酸钡1-2％、二氧化硅2-4％、氧化铝1-3％、氮化硅2-4％组成；优选地，按质量百分比计，所述粉末冶金摩擦材料由铜45％、铁12％、金属间化合物粉10％、铬铁8％、石墨8％、二硫化钼5％、硫酸钡2％、二氧化硅3％、氧化铝3％、氮化硅4％组成。4.根据权利要求1或2所述的粉末冶金摩擦材料，其特征在于，所述金属间化合物粉为铁铝金属间化合物粉；优选地，所述铁铝金属间化合物粉包含铁和铝；优选地，按质量百分比计，所述铁铝金属间化合物粉包含铁60-75％和铝25-40％；优选地，按质量百分比计，所述铁铝金属间化合物粉包含铁65％和铝35％。5.根据权利要求1或2所述的粉末冶金摩擦材料，其特征在于，所述铁铝金属间化合物粉通过包括以下步骤的制备方法制得：按比例称取纯铁(纯度>99.8％)和铝粉(纯度>99.8％)，在氩气保护和高温下球磨，过筛，得到铁铝金属间化合物粉；优选地，所述高温为670-7...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘思涵，王晔，吴智强，毛昆朋，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院金属及化学研究所，铁科纵横天津科技发展有限公司，北京中铁科新材料技术有限公司，中国铁道科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11
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