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| 東北大學(xué)成功合成可用于火車高磨合成閘瓦的硫酸鈣晶須材料 |
| 來源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2013-11-13 08:33:56 瀏覽次數(shù)： |
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（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）在近日召開的第十四屆非金屬礦加工利用技術(shù)交流會上，東北大學(xué)的朱一民教授代表韓躍新教授課題組，介紹了東北大學(xué)礦物與粉體技術(shù)研究中心在水熱法合成硫酸鈣晶須及其在火車高磨合成閘瓦中的應(yīng)用的相關(guān)研究。
晶須是具有均一的橫截面、完整的外形、完善的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，長徑比達(dá)到5～1000甚至更高的纖維狀單晶體。由于晶須在結(jié)晶時(shí)原子結(jié)構(gòu)排列高度有序，使得其內(nèi)部存在的缺陷非常少，因而其強(qiáng)度接近于材料原子間價(jià)鍵的理論強(qiáng)度，其機(jī)械強(qiáng)度等于鄰接原子間力，是一種強(qiáng)度很高的材料。晶須可作為一種高強(qiáng)度、高模量、耐熱、耐磨的高性能新型增強(qiáng)材料，可對基體材料實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)，從而得到質(zhì)量較高的產(chǎn)品。
硫酸鈣晶須是目前研究較多的一種常見的礦物晶須，東北大學(xué)的韓躍新教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)，以石膏（CaSO4·2H2O）為原料,采用水熱法合成了超細(xì)硫酸鈣晶須。制備超細(xì)硫酸鈣晶須的最優(yōu)工藝條件為反應(yīng)溫度120℃、料漿初始pH值9.8~10.1、料漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%、原料粒度18.1μm。在此條件下,制備出了平均直徑為0.19μm,長徑比為98的超細(xì)硫酸鈣晶須產(chǎn)品，添加到火車高磨合成閘瓦中表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能。
高磨合成閘瓦是火車制動器的核心部件。要實(shí)現(xiàn)火車的制動，閘瓦要有一定的摩擦系數(shù)，同時(shí)要給閘瓦施加壓力。高摩閘瓦一般的摩擦系數(shù) 應(yīng)該在0.3以上。我國每年需要火車閘瓦數(shù)千萬塊，價(jià)值數(shù)十億元人民幣。國外使用的閘瓦絕大部分材質(zhì)為無石棉的合成閘瓦：99％為無石棉、樹脂基合成閘瓦；鑄鐵閘瓦小于1％；粉末冶金閘瓦小于0.1%。而我國石棉基的高磨閘瓦至今仍占很大比例。
東北大學(xué)與浙江三門哈達(dá)摩擦材料廠聯(lián)合研制的添加硫酸鈣晶須的“HD型鐵路貨車高摩合成閘瓦”先后通過了鐵道部的審查和驗(yàn)收，并且在使用中表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能。硫酸鈣晶須在其中體現(xiàn)出了優(yōu)良的增強(qiáng)和散熱性能。
（1）導(dǎo)熱性好、溫升低：制動臺架試驗(yàn)表明，車輪踏面最高溫升為167℃，一般溫升在70-106℃，遠(yuǎn)低于《鐵路貨車高摩擦系數(shù)合成閘瓦技術(shù)條件》規(guī)定的不高于400℃的溫升值。
（2）耐磨性好：制動臺架上一次停車制動試驗(yàn)，閘瓦的磨耗量總和為0.08cm3/mJ，遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的磨耗量總和不大于1.5cm3/mJ的規(guī)定。
（3）摩擦系數(shù)變化平穩(wěn)：制動臺架實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和曲線表明，隨著速度和溫度的變化，閘瓦的摩擦系數(shù)變化十分平穩(wěn)。
（4）通過在一些機(jī)車和一些企業(yè)自備車上數(shù)年的運(yùn)行結(jié)果表明：HD型高摩瓦不龜裂、不掉塊、不鑲嵌、不粘輥，且防老化性好。
（5）有利于環(huán)境保護(hù)：HD高摩瓦不含石棉和鉛等有害物質(zhì)，在生產(chǎn)和使用中不會造成環(huán)境污染，不會影響生產(chǎn)工人和列車檢查人員的身體健康。
2006年7月，硫酸鈣晶須增強(qiáng)的高摩合成火車閘瓦開始在神華公司神木北段至黃驊港線使用，3800輛車裝用30400塊閘瓦；該路段車輛運(yùn)轉(zhuǎn)周期為2.7天，月運(yùn)行約2萬公里，年運(yùn)行里程約23萬公里。該線路狀況復(fù)雜，橋梁、隧道、小曲線、長大坡道居多，全長815公里，其中坡度達(dá)到12‰的連續(xù)坡道有300多公里。為了保證運(yùn)用安全，避免出現(xiàn)磨托等故障，神華公司規(guī)定閘瓦的運(yùn)行限度為20mm，比《鐵路貨車運(yùn)用維修規(guī)程》規(guī)定的閘瓦運(yùn)用限度14mm更嚴(yán)格。
朱一民教授在第十四屆非金屬礦加工利用技術(shù)交流會上做報(bào)告 |
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