【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于粉末冶金摩擦材料领域，具体涉及一种含氮化物的铜基粉末冶金摩擦材料及其制备方法，尤其是用于制造高速列车制动闸片的材料。本专利技术属于战略性新型产业目录之3 新材料产业中的3.3 高性能复合材料产业重点方向下3.3.3 其他高性能复合材料轨道交通绿色复合材料。
技术介绍
1、在各类摩擦材料中，铜基粉末冶金摩擦材料以其优异的力学性能、导热能力和耐磨性从中脱颖而出，已成为最为可靠且应用最广的高速列车制动闸片材料。铜基粉末冶金摩擦材料能够充分发挥铜基体、摩擦组元及润滑组元各自的优点以及它们之间的协同作用，且直接利用粉末冶金技术生产实现最终成形，使得铜基粉末冶金闸片在350 km/h速度等级的高速动车组制动方面被广泛使用。铜基体主导着材料的强度、韧性和导热性等整体性能；增磨相起到增磨作用，增磨相具有很高的硬度和强度，能够增加摩擦系数，同时防止基体制动时脱落；润滑相起到润滑作用，可稳定摩擦系数，提高摩擦材料的工作稳定性和耐磨性，也有利于降低对偶材料的磨损并使摩擦副工作平稳。随着动车组运行速度的不断提高，摩擦制动产生的热量越来越高，摩擦面的瞬时温度能够达到900℃以上，对摩擦材料的高温稳定性、高温抗氧化性提出了更高的要求。作为高速列车制动系统的核心部件，制动闸片使用摩擦材料的性能的优劣直接影响了列车行驶速度和制动过程的安全性和稳定性。目前常用的铜基摩擦材料在这种服役条件下易于出现摩擦系数不稳定、磨损量大等问题，亟需开发新的摩擦材料，弥补现有摩擦材料的不足。
2、在铜基粉末冶金摩擦材料方面，已有一些相关专利的报道。如公开
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种可提高铜基体的强度，提高摩擦材料的摩擦系数稳定性和减少磨损量的含氮化物的铜基粉末冶金摩擦材料及其制备方法。
2、本专利技术的目的是以下述方式实现的：
3、一种含氮化物的铜基粉末冶金摩擦材料，包括以下质量百分比的各原料，复合铜粉56-65%、铁粉12-16%、锡粉1-4%、鳞片石墨9%、六方氮化硼粉1-3%、氮化铝粉3-9%和铬铁粉3-9%，且氮化铝粉和铬铁粉的总量不高于12%；所述复合铜粉是将铜粉与增强颗粒粉末质量比为100:1-3，在行星式高能球磨机中进行球磨得到，增强颗粒粉末为高熵合金粉末或氧化物粉末。
4、高熵合金粉末粒径为400目，为feconicral、feconicralcu、feconicrti中的一种。
5、氧化物粉末粒径为100-200 nm，为al2o3、sio2、zro2中的一种。
6、球磨机的转速为200-350 r/min，球磨机中钢球和粉末的重量比是5:1，球磨时间为2-4 h。
7、所述铜粉为200目的电解铜粉，铁粉为200目的还原铁粉，铬铁合金粉和锡粉均为100目，鳞片石墨为80目，六方氮化硼粉为200目，氮化铝粉为400目。
8、含氮化物的铜基粉末冶金摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：
9、（1）制备复合铜粉：将铜粉与增强颗粒粉末按照质量比为100:1-3，在行星式高能球磨机中进行球磨，球磨机的转速为200-350 r/min，球磨机中的钢球和粉末的重量比是5:1，球磨时间为2-4 h；
10、（2）混料：将步骤（1）制得的复合铜粉以及铁粉、锡粉、氮化铝粉和铬铁粉放入v型混料机中混料2-4 h，在混料结束前10-20 min加入鳞片石墨和六方氮化硼粉；
11、（3）冷压：将步骤（2）中混料好的粉末放入冷压模具中，采用立式液压机冷压成型，压强为400-600 mpa，保压时间为40-60 s；
12、（4）烧结：冷压成型后试样放入高温高真空热压烧结炉中进行烧结，烧结温度为900-1000℃，在真空或氩气气氛下保温2-3 h。
13、步骤（2）中v型混料机的转速为10-20 r/min。
14、步骤（3）中立式液压机工作时的下降速率为10-15 mm/min。
15、步骤（4）中烧结过程的温度曲线设置为：10-20min从室温升至 200℃，保温5-10min；40-60min从200℃升温到800℃，保温10-20min；10-30min从800℃升到900-1000℃，试样保温2-3h，然后水冷到100℃以下，随炉冷却到室温。
16、相对于现有技术，本专利技术所述摩擦材料在制动过程中具有稳定的摩擦系数、耐磨性和工作稳定性，同时具有硬度大、强度大和散热好等特点，更适合于制造高速列车制动闸片。
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1.一种含氮化物的铜基粉末冶金摩擦材料，其特征在于：包括以下质量百分比的各原料，复合铜粉56-65%、铁粉12-16%、锡粉1-4%、鳞片石墨9%、六方氮化硼粉1-3%、氮化铝粉3-9%和铬铁粉3-9%，且氮化铝粉和铬铁粉的总量不高于12%；所述复合铜粉是将铜粉与增强颗粒粉末质量比为100:1-3，在行星式高能球磨机中进行球磨得到，增强颗粒粉末为高熵合金粉末或氧化物粉末。
2.根据权利要求1所述一种含氮化物的铜基粉末冶金摩擦材料，其特征在于：高熵合金粉末粒径为400目，为FeCoNiCrAl、FeCoNiCrAlCu、FeCoNiCrTi中的一种。
3.根据权利要求1所述一种含氮化物的铜基粉末冶金摩擦材料，其特征在于：氧化物粉末粒径为100-200 nm，为Al2O3、SiO2、ZrO2中的一种。
4.根据权利要求1所述一种含氮化物的铜基粉末冶金摩擦材料，其特征在于：球磨机的转速为200-350 r/min，球磨机中钢球和粉末的重量比是5:1，球磨时间为2-4 h。
5.根据权利要求1所述一种含氮化物的铜基粉末冶金摩擦材料，其特征在
6.根据权利要求1-5任一所述含氮化物的铜基粉末冶金摩擦材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的含氮化物的铜基粉末冶金摩擦材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中V型混料机的转速为10-20 r/min。
8.根据权利要求6所述的含氮化物的铜基粉末冶金摩擦材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中立式液压机工作时的下降速率为10-15 mm/min。
9.根据权利要求1所述的含氮化物的铜基粉末冶金摩擦材料的制备方法，其特征在于：步骤（4）中烧结过程的温度曲线设置为：10-20min从室温升至 200℃，保温5-10min；40-60min从200℃升温到800℃，保温10-20min；10-30min从800℃升到900-1000℃，试样保温2-3h，然后水冷到100℃以下，随炉冷却到室温。
...【技术特征摘要】
1.一种含氮化物的铜基粉末冶金摩擦材料，其特征在于：包括以下质量百分比的各原料，复合铜粉56-65%、铁粉12-16%、锡粉1-4%、鳞片石墨9%、六方氮化硼粉1-3%、氮化铝粉3-9%和铬铁粉3-9%，且氮化铝粉和铬铁粉的总量不高于12%；所述复合铜粉是将铜粉与增强颗粒粉末质量比为100:1-3，在行星式高能球磨机中进行球磨得到，增强颗粒粉末为高熵合金粉末或氧化物粉末。
2.根据权利要求1所述一种含氮化物的铜基粉末冶金摩擦材料，其特征在于：高熵合金粉末粒径为400目，为feconicral、feconicralcu、feconicrti中的一种。
3.根据权利要求1所述一种含氮化物的铜基粉末冶金摩擦材料，其特征在于：氧化物粉末粒径为100-200 nm，为al2o3、sio2、zro2中的一种。
4.根据权利要求1所述一种含氮化物的铜基粉末冶金摩擦材料，其特征在于：球磨机的转速为200-350 r/min，球磨机中钢球和粉末的重量比是5:1，球磨时间为2-4 h。
5.根据权利要求1所述一种含氮化物...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴深，徐文静，魏世忠，李士强，樊江磊，刘洪坤，周向葵，王艳，李莹，刘建秀，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：
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