中國粉體網(wǎng)訊  高速鐵路是我國領(lǐng)先于世界發(fā)達國家的先進集成技術(shù)之一，截止2024年底投入運營的里程已達到4.8萬公里，居世界第一。剎車片（閘片）是決定列車行駛速度、緊急制動能力，確保運行安全的關(guān)鍵制動部件。而粉末冶金技術(shù)在高鐵剎車片的制備中扮演著不可或缺的角色。

粉末冶金技術(shù)制備高鐵剎車片

粉末冶金是一種將金屬粉末或金屬與非金屬粉末混合，經(jīng)過成型和燒結(jié)等一系列工藝制成材料或制品的技術(shù)。目前高鐵上最常用的閘片是銅基閘片。

銅基閘片制備

原料選擇：銅基閘片以銅粉為主要原料，通常會添加錫、鉛、石墨、二硫化鉬等添加劑。其中，錫能提高材料的強度和硬度；鉛可改善材料的摩擦性能和切削加工性；石墨和二硫化鉬則是良好的固體潤滑劑，能降低摩擦系數(shù)，提高閘片的耐磨性能。

混粉工藝：采用機械混合法將各種原料粉末充分混合均勻。這一步驟至關(guān)重要，直接影響閘片最終性能的一致性。科研人員通過優(yōu)化混粉設(shè)備和工藝參數(shù)，如控制混粉時間、轉(zhuǎn)速等，確保各成分均勻分布。

成型工藝：常用的成型方法有模壓成型和等靜壓成型。模壓成型是將混合好的粉末放入模具中，在一定壓力下使其成型，該方法適用于制作形狀簡單、批量較大的閘片。等靜壓成型則是利用液體介質(zhì)均勻傳遞壓力的特性，對粉末進行全方位加壓，使粉末在各個方向上均勻受壓而壓實成型，更適合制作形狀復(fù)雜、對密度要求較高的閘片。實驗證明，等靜壓成型制備的閘片密度比模壓成型高5%-10%，從而提升了其耐磨性能。

燒結(jié)工藝：將成型后的坯體進行燒結(jié)，使其致密化。燒結(jié)過程一般在保護性氣氛中進行，以防止金屬氧化。通過控制燒結(jié)溫度、時間和升溫速率等參數(shù)，可獲得理想的組織結(jié)構(gòu)和性能。清華大學(xué)的研究成果指出，優(yōu)化燒結(jié)工藝后，銅基閘片的摩擦系數(shù)波動范圍縮小，制動穩(wěn)定性顯著提高。

粉末冶金應(yīng)用于剎車片的優(yōu)勢

優(yōu)異的摩擦性能：粉末冶金剎車片能夠在不同的溫度和速度條件下，保持相對穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，摩擦系數(shù)波動控制在±0.05內(nèi)，確保剎車的平穩(wěn)性和可靠性。無論是在高速行駛還是緊急制動時，都能提供足夠的制動力。

良好的耐磨性：由于其特殊的材料結(jié)構(gòu)和制造工藝，粉末冶金剎車片具有出色的耐磨性能，使用壽命長，減少了更換頻率，降低了維護成本。

耐高溫性能強：在高速制動過程中，剎車片會產(chǎn)生大量的熱量，粉末冶金材料可承受瞬時1000℃高溫而不發(fā)生性能劣化，遠超傳統(tǒng)樹脂基材料的600℃極限，有效保證了剎車系統(tǒng)的正常運行。

可設(shè)計性強：通過調(diào)整粉末的成分和配比，可以根據(jù)不同的使用場景和需求，定制出具有特定性能的剎車片，滿足多樣化的市場需求。

從”卡脖子”到自主突破：中國高鐵剎車片發(fā)展歷程

1. 技術(shù)空白期的被動局面（2012年前）

在高鐵發(fā)展初期，我國完全依賴德國進口剎車片，面臨核心技術(shù)封鎖。德國企業(yè)不僅以1.6萬元/對的高價壟斷市場，還設(shè)置”以舊換新”等苛刻條款，甚至限制備件供應(yīng)，嚴重制約高鐵運營效率。這一階段，剎車片作為耗材的年更換量達4次/列，而核心技術(shù)缺失使我國在關(guān)鍵部件供應(yīng)鏈上處于被動地位。

2. 國產(chǎn)化破冰之路（2012-2019年）

隨著天宜上佳、浦然等企業(yè)突破粉末冶金閘片技術(shù)，國產(chǎn)替代進程加速。2019年國產(chǎn)剎車片產(chǎn)量達56.3萬片，雖僅占總供應(yīng)量的18.9%，但已打破外資壟斷格局。此階段國產(chǎn)產(chǎn)品通過UIC和IRIS國際認證，標志著質(zhì)量達到世界標準。

3. 完全自主時代（2020年至今）

截至2024年，國產(chǎn)剎車片市場占有率突破50%，形成天宜上佳（41.8%）、北京浦然（20.3%）等龍頭企業(yè)主導(dǎo)的競爭格局。國產(chǎn)產(chǎn)品不僅滿足350km/h運營需求，更實現(xiàn)從原材料到工藝的完全自主，單位成本較進口產(chǎn)品下降40%。

中國高鐵剎車片的發(fā)展歷程是一部充滿挑戰(zhàn)與突破的奮斗史，粉末冶金技術(shù)的應(yīng)用為其發(fā)展注入了強大動力。隨著技術(shù)的不斷進步和企業(yè)的持續(xù)創(chuàng)新，相信中國高鐵剎車片產(chǎn)業(yè)將在未來取得更加輝煌的成就，為中國高鐵走向世界提供堅實的保障。

參考來源：

王曄：高鐵制動用粉末冶金摩擦材料的制備及性能研究

高鳴等：高速鐵路剎車片的研究現(xiàn)狀與展望

每日經(jīng)濟新聞、北京日報、智研咨詢

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/留白）

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