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| 東北大學(xué)成功合成可用于火車(chē)高磨合成閘瓦的硫酸鈣晶須材料 |
| 來(lái)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： |
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（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）在近日召開(kāi)的第十四屆非金屬礦加工利用技術(shù)交流會(huì )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(chē)高磨合成閘瓦中的應用的相關(guān)研究。
晶須是具有均一的橫截面、完整的外形、完善的內部結構，長(cháng)徑比達到5～1000甚至更高的纖維狀單晶體。由于晶須在結晶時(shí)原子結構排列高度有序，使得其內部存在的缺陷非常少，因而其強度接近于材料原子間價(jià)鍵的理論強度，其機械強度等于鄰接原子間力，是一種強度很高的材料。晶須可作為一種高強度、高模量、耐熱、耐磨的高性能新型增強材料，可對基體材料實(shí)現增強，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(jiàn)的礦物晶須，東北大學(xué)的韓躍新教授帶領(lǐng)的團隊，以石膏（CaSO4·2H2O）為原料,采用水熱法合成了超細硫酸鈣晶須。制備超細硫酸鈣晶須的最優(yōu)工藝條件為反應溫度120℃、料漿初始pH值9.8~10.1、料漿質(zhì)量分數5%、原料粒度18.1μm。在此條件下,制備出了平均直徑為0.19μm,長(cháng)徑比為98的超細硫酸鈣晶須產(chǎn)品，添加到火車(chē)高磨合成閘瓦中表現出了優(yōu)異的性能。
高磨合成閘瓦是火車(chē)制動(dòng)器的核心部件。要實(shí)現火車(chē)的制動(dòng)，閘瓦要有一定的摩擦系數，同時(shí)要給閘瓦施加壓力。高摩閘瓦一般的摩擦系數 應該在0.3以上。我國每年需要火車(chē)閘瓦數千萬(wàn)塊，價(jià)值數十億元人民幣。國外使用的閘瓦絕大部分材質(zhì)為無(wú)石棉的合成閘瓦：99％為無(wú)石棉、樹(shù)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(mén)哈達摩擦材料廠(chǎng)聯(lián)合研制的添加硫酸鈣晶須的“HD型鐵路貨車(chē)高摩合成閘瓦”先后通過(guò)了鐵道部的審查和驗收，并且在使用中表現出了優(yōu)異的性能。硫酸鈣晶須在其中體現出了優(yōu)良的增強和散熱性能。
（1）導熱性好、溫升低：制動(dòng)臺架試驗表明，車(chē)輪踏面最高溫升為167℃，一般溫升在70-106℃，遠低于《鐵路貨車(chē)高摩擦系數合成閘瓦技術(shù)條件》規定的不高于400℃的溫升值。
（2）耐磨性好：制動(dòng)臺架上一次停車(chē)制動(dòng)試驗，閘瓦的磨耗量總和為0.08cm3/mJ，遠低于標準規定的磨耗量總和不大于1.5cm3/mJ的規定。
（3）摩擦系數變化平穩：制動(dòng)臺架實(shí)驗數據和曲線(xiàn)表明，隨著(zhù)速度和溫度的變化，閘瓦的摩擦系數變化十分平穩。
（4）通過(guò)在一些機車(chē)和一些企業(yè)自備車(chē)上數年的運行結果表明：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：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(huì )造成環(huán)境污染，不會(huì )影響生產(chǎn)工人和列車(chē)檢查人員的身體健康。
2006年7月，硫酸鈣晶須增強的高摩合成火車(chē)閘瓦開(kāi)始在神華公司神木北段至黃驊港線(xiàn)使用，3800輛車(chē)裝用30400塊閘瓦；該路段車(chē)輛運轉周期為2.7天，月運行約2萬(wàn)公里，年運行里程約23萬(wàn)公里。該線(xiàn)路狀況復雜，橋梁、隧道、小曲線(xiàn)、長(cháng)大坡道居多，全長(cháng)815公里，其中坡度達到12‰的連續坡道有300多公里。為了保證運用安全，避免出現磨托等故障，神華公司規定閘瓦的運行限度為20mm，比《鐵路貨車(chē)運用維修規程》規定的閘瓦運用限度14mm更嚴格。
朱一民教授在第十四屆非金屬礦加工利用技術(shù)交流會(huì )上做報告 |
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