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2015年国内刹车片市场销售额为127.1亿元，比2014年增长11.9％，销售额呈现逐年增长趋势。钛酸盐在摩擦材料行业市场应用广泛且市场前景广阔，上世纪90年代开始就有大量专利提到将钛酸钾晶须(PTW)用于摩擦材料，因其优异的力学、耐磨性和耐热性等性能愈来愈受到关注。但PTW特别是片晶状钛酸盐大规模制造工艺和技术一直被日本所垄断，国内钛酸盐工艺和制备仍存在技术瓶颈或生产成本高昂的限制，与日本等发达国家仍有不小的差距。另外刹车片产生的环境污染和危害人体健康问题日益引起人们的普遍关注，制动过程中产生细小粉尘悬浮在大气中，直接对人类健康造成危害，特别是其中含有重金属粉尘，如铜，还会随雨水进入周围环境中，污染水源。因此开发低成本、高性能、环保刹车片显得十分的迫切。 针对国外钛酸盐的技术垄断和价格高昂，本文考察用低成本的钛酸铁钠片晶(TFN-P)替代大塚钛酸钾镁（TERRACESS）在摩擦材料中应用的可能性，并对比了两种片晶的摩擦磨损性能;初步探索出钛酸钾颗粒(PTP)的工艺，并与TERRACESS性能对比;针对刹车片向高性能、环保型刹车片发展的趋势和基于石墨烯优异的导热性能和机械性能，考察其完全替代或部分替代铜在刹车片中的使用的可能性，以期降低重金属铜的使用和降低对环境和人类的危害;同时也为国内刹车片的发展与性能优化提供一定的思路和参考。 本文研究了TERRACESS和TFN-P填充摩擦材料的性能，发现两者填充刹车片后，硬度和压缩性能相当;Chase检测表明，两者摩擦性能都达到FF级水平;定速实验表明，TFN-P填充的刹车片具有更优异的高温耐磨性能，与TERRACESS相比，在300℃、350℃磨损率分别下降了19％、53％;台架试验表明TERRACESS样品速度压力灵敏度较低，制动平稳性较好;TFN-P样片高温衰退表现较好，高温制动性较强;TERRACESS样品在磨损率上略占优，耐磨性略好。综合比较，TFN-P具有更优异的性价比，可以替代TERRACESS在刹车片中推广应用适用于国内低端市场以及汽车售后市场，降低企业生产成本。目前该产品已经在镇江迪博科技有限公司批量生产销售。 初步探索出了PTP的工艺制备，通过对比其与TERRACESS、TFN-W，研究发现填充PTP的摩擦材料主要表现为较高的摩擦系数和较低的磨损率;TERRACESS样品在摩擦系数平稳性上表现较好;填充TFN-W的样品摩擦磨损表现较差，摩擦系数小、磨损率高。对摩擦磨损总结如下:在平均摩擦系数:μPTP＞μTERRACESS＞μTFN-W;在体积磨损率和质量磨损上WPTP＜WTERRACESS＜WTFN-W，MTERRACESS＜MPTP=MTFN。在力学强度上，TERRACESS的样品则表现最好，具有较高的硬度和冲击强度;PTP与TFN-W表现相当。综合比较，说明PTP更适合高载荷汽车的需要。 通过对石墨烯填充摩擦材料摩擦磨损性能研究发现:添加0.5wt％含量的石墨烯在250℃以上高温区域表现最好，摩擦系数随温度升高而升高且未出现高温衰退;另添加0.5wt％石墨烯的摩擦材料磨损率得到有效降低，增强了样品的耐磨损性。实验发现，石墨烯全部替代铜后，摩擦系数下降，磨损率上升，高温区出现热衰退现象，摩擦磨损性能下降。部分替代时摩擦系数在中低温阶段表现相当，在高温阶段表现稍弱，磨损率在整个阶段表现不相上下。通过研究表明石墨烯不能完全替代铜在刹车片中的使用，但可以进行部分替代，降低铜对环境的污染。