При больших скоростях торможение современных машин сопровождается повышением температуры на поверхности трения до 1000 °С, а в объеме фрикционной пары до 500…600 °С.
При таких высоких температурах фрикционные материалы на основе органических веществ обугливаются теряют фрикционные свойства. В этих условиях недостаточными фрикционными свойствами обладают компактные сплавы, которые значительно теряют свои свойства при повышенных температурах. Перспективными для таких условий являются металлооксидные системы.
Широко используют металлокерамические материалы, содержащие, % (мас.): 65…80 Си, 7…10 Sn, 5… 10 Pb, 4…7 Fe; 2…4 Si02; 3…8 % графита. Свинец при нагреве расплавляется, поглощает тепло и снижает трение, препятствуя тем самым дальнейшему повышению температуры. Фрикционные материалы обычно применяют в виде биметаллических элементов, состоящих из фрикционного слоя, спеченного под давлением с основой (лентой или диском). Коэффициент трения по серому чугуну для металлокерамических материалов на железной основе — 0,4…0,55. Такие материалы способны в зоне трения выдерживать температуру до 600 °С. Коэффициент трения можно повысить добавкой в керамические материалы асбеста, карбидов и карбонитридов тугоплавких металлов, различных оксидов и оксисульфидов и других тугоплавких соединений.
Применяют металлокерамические фрикционные материалы в узлах тормозных и сцепления (автомобилестроении, самолетостроении и т.д.).
Перспективным направлением в производстве фрикционных материалов является разработка и использование SiC-композиционных материалов, в состав которых входят волокна бора, SiC или С, т.е. фрикционные материалы с градиентом состава.
Фрикционные материалы изготовляют в виде дисков, колодок, накладок, лент и т.д. Они необходимы для производства автомобилей, самолетов, тягачей, тракторов, металлорежущих станков и других механизмов. Для работы без смазки часто используют фрикционный материал на основе железа, содержащий 15… 17 % Си; 9… 15 % графита; 3…5 % кремнезема; 3…6 % сернокислого бария и до 4 % асбеста.
Наиболее употребляемыми фрикционными материалами, получаемыми методом порошковой металлургии, являются следующие:
- МКВ-50А, содержащий, % (мас.): 64 Fe, 10 Си, 5 В4С, 5 SiC, 5 FeS04 и 3 асбеста;
- CMR80, содержащий, % (мас.): 48 Fe, 23 Си, 6,5 Мn, 10 В2С, 6,5 BN, 3,5 SiC, 2,5 MoS2;
- ФМК-11, содержащий, % (маc.): 64 Fe, 15 Си, 3 Si02, 6 BaS04, 3 асбеста и 9 графита.