铜基粉末冶金材料是高速铁路列车最常用的刹车闸片材料,其优异的摩擦性能主要来源于铜基体、增强组元、摩擦组元和润滑组元的协同作用。随着高铁列车运行速度的不断提高,闸片将受到更高的压力、剪切力和热载荷。为制备出高性能制动闸片以适应更加恶劣的制动条件,需对各组元在制动过程中的作用机理和对摩擦膜演变过程的影响进行系统性分析与研究。本文通过组分设计对摩擦材料成分进行调控,采用缩比销盘实验,结合显微硬度计、扫描电镜、能谱仪和激光共聚焦显微镜等手段对磨损表面进行表征,研究了各组元对材料摩擦磨损性能的影响,为成功制备满足高速铁路列车制动要求的粉末冶金闸片奠定基础。具体如下:研究了铁粉种类和含量对铜基复合材料摩擦磨损性能的影响。结果显示磷铁与基体的湿润性较差,羰基铁更适合用于增强基体。羰基铁含量的提高有利于摩擦膜的形成,但过量的铁粉会产生大量的铁的氧化物,使得摩擦膜松散、易剥落;滑动速度增大会促进物质的逸出,使摩擦表面难以形成较厚的摩擦膜;滑动速度越快,应力越高,摩擦膜越容易产生裂纹,导致磨损损失迅速增加。研究了石墨种类和含量对铜基复合材料摩擦磨损性能的影响。结果表明,适当的引入胶体石墨对摩擦膜的显微硬度和抗塑性变形能力有显著影响,胶体石墨易与铁反应形成渗碳体。渗碳体强度高,亚表面渗碳体对摩擦面起着强大的支撑作用,同时渗碳体参与了摩擦膜的形成,增强了摩擦膜的强度。但是过多的胶体石墨对基体的连续性破坏较大。胶体石墨含量为1%镀铜石墨含量为19%时,在350 km/h高速制动下,具有较好的摩擦学性能。研究了铬铁种类和含量对铜基复合材料摩擦磨损性能的影响。发现含有粗铬铁的摩擦材料,在制动速度超过250 km/h后磨损十分严重。摩擦材料的硬度随着粗铬铁含量的增加而降低,只含细铬铁的摩擦材料基体硬度达到16.95 HBW,而只含粗铬铁的摩擦材料基体硬度只有10.72 HBW,仅含细铬铁的摩擦材料能够使得摩擦系数更平稳。综合考虑选取10%含量细铬铁作为摩擦组元。本文研究依照粉末冶金工艺,通过对高速列车制动摩擦材料成分（增强、润滑和摩擦组分）配比研究,制备不同的摩擦材料试样,对试样小样在模拟高铁刹车工况下进行耐磨性、摩擦系数及稳定性测试,并对组分的结合界面进行微观观察,筛选出综合性能最优的高铁制动摩擦材料配方,对制备满足要求的高铁刹车片具有指导意义。