时速400km及以上高速列车制动摩擦材料的界面结构调控及摩擦匹配性能
批准号:
52075555
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
李专
依托单位:
学科分类:
摩擦学及机械表界面科学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李专
中文摘要
高速化、轻量化和智能化己成为新一轮高速列车发展的必然趋势,锻钢制动盘的热裂是当前列车提速及安全制动的主要威胁之一。碳陶制动盘是时速400km及以上高速列车的首选制动盘,但摩擦副的制动性能不仅取决于制动材料本身的特性,更取决于摩擦界面特征演变与其温度和热机耦合应力的交互作用,以及材料的摩擦匹配性能。因此,本项目以碳陶制动盘配对铜基粉末冶金闸片摩擦副为研究对象,采用缩比实验、仿真模拟和台架考核相结合,开展400km/h及以上高速列车制动摩擦副的界面结构调控和摩擦匹配性能研究,基于摩擦学、力学和材料学相关理论,揭示闸片摩擦组元和润滑组元的高速制动协同作用机制,阐明热-力-流耦合作用下摩擦界面行为及微结构演变规律,建立制动摩擦材料的匹配准则,实现极端工况下制动摩擦材料性能上的突破。项目研究将丰富高速列车摩擦副的摩擦磨损机理,为其摩擦、磨损和噪声控制等提供理论依据,同时为其安全服役奠定应用研究基础。
英文摘要
High-speed, light-weight and intelligent have become the inevitable trend of the development of a new round of high-speed trains. The hot cracking of forged steel brake discs is one of the main threats to the current speed-up and safe braking of high-speed trains. Carbon fiber reinforced carbon and silicon carbide dual matrix composite (C/C-SiC) is a new generation of high performance brake materials after carbon/carbon composites, and it is well known that the C/C-SiC brake disc is the preferred brake discs for high-speed trains of 400km/h and above, but the braking performance of friction pairs depends not only on the characteristics of the brake material itself, but also on the interaction between the evolution of the friction interface characteristics and its temperature and thermomechanical coupling stress, as well as the friction matching properties of the material. Therefore, this project takes C/C-SiC brake disc paired with copper-based powder metallurgy brake pad friction pairs as the research object, and uses a combination of shrinkage experiment, simulation and bench evaluation to develop the interfacial structure regulation and tribological matching performance of friction pairs for high-speed trains of 400km/h and above. Based on the related theories of tribology, mechanics and materials science, the synergistic mechanism of high-speed braking of copper-based powder metallurgical friction components and lubrication components will be revealed. The friction interface behavior and microstructure evolution under the action of thermal-mechanical-fluid coupling will be clarified. The matching criteria and regulation mechanism of the brake system materials under different environmental and working conditions will be established. The performance of brake friction materials under extreme conditions will be achieved a breakthrough. The project research will enrich the friction and wear mechanism of high-speed train friction pairs, and provide a theoretical basis for their friction, wear and noise control, etc..Which will lay the foundation of application for the safe service of high-speed trains at speeds of 400km/h and above.
项目组通过四年的研究工作,以碳陶制动盘配对铜基粉末冶金闸片摩擦副为研究对象,采用缩比实验、仿真模拟和台架考核相结合,开展了400km/ h及以上高速列车制动摩擦副的界面结构调控和摩擦匹配性能研究。基于摩擦学、力学和材料学相关理论,揭示了闸片摩擦组元和润滑组元的高速制动协同作用机制,阐明了热-力-流耦合作用下摩擦界面行为及微结构演变规律,建立了制动摩擦材料的匹配准则,实现极端工况下制动摩擦材料性能上的突破。项目研究丰富高速列车摩擦副的摩擦磨损机理,为其摩擦、磨损和噪声控制等提供理论依据,同时为其安全服役奠定应用研究基础。.依托本项目的工作基础及研究成果,项目主持人入选中组部国家“万人计划”青年拔尖人才、湖南省科技创新领军人才;获湖南省杰出青年基金资助、湖南省高校“双带头人”标兵、湖南省优秀研究生导师团队等荣誉。在国内外著名学术期刊发表论文四十余篇,其中项目主持人以通讯作者身份发表三十余篇。申请国家发明专利十余项,获得授权发明专利八项;参与制定行业及团体标准3件;作为主持人组织国内学术会议4场,参加国内外先进陶瓷、材料摩擦学等学术会议30余人次;培养材料学、摩擦学学科博士毕业研究生3名、硕士毕业研究生9名。.项目主持人在2024年度获得“十四五”国家重点研发计划“高端功能与智能材料”重点专项“低成本医用钛合金超细粉的高效制备及精密注射成形技术”项目(编号:2024YFB3815000)和课题三“高性能注射成形钛合金快速步进脱脂烧结关键技术研究”(编号:2024YFB3815003)的支持;2021年度获得“十四五”国家重点研发计划“先进结构与复合材料”重点专项揭榜挂帅任务“400km/h高速列车用碳陶(C/C-SiC)制动盘及配对闸片关键技术”课题三“耐高温低磨耗制动闸片制备关键技术” (编号:2021YFB3703803)的支持;以及“湖南省杰出青年基金”(编号:2021JJ10057)、湖南省高新技术产业科技创新引领计划“动车组碳陶制动盘及闸片产业化”(编号:2021GK4035)、湖南省智能农机装备创新研发“揭榜挂帅”项目“农机耐磨减阻触土部件研制应用”(编号:2023NJ0002)的支持。.
摩擦材料的摩擦学行为及应用基础研究
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批准号:2021JJ10057
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2021
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负责人:李专
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依托单位:
基于碳陶制动盘配对用铁基粉末冶金闸片材料的设计及摩擦学性能和机理
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批准号:2020JJ4116
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2020
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负责人:李专
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依托单位:
碳陶摩擦材料制动盘在热-机械耦合环境下的疲劳行为及损伤演变机理
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批准号:51575536
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项目类别:面上项目
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资助金额:63.0万元
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批准年份:2015
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负责人:李专
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依托单位:
纳米碳管改性C/C-SiC材料与金属配对摩擦副的摩擦磨损行为及机理研究
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批准号:51205417
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2012
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负责人:李专
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依托单位:
国内基金
海外基金