金属铝的发展及现状
用粉末冶金技术制造烧结金属摩擦材料已有70年的历史。美国在1929开始研究这项工作。20世纪30年代末，这种材料首次用于D-7和D-8铲运机的离合器片。到目前为止，所有高载荷的飞机，包括米格、波义耳、波音707、747、三叉戟，都使用了烧结金属摩擦衬片材料。在我国，特别是1965以后，烧结金属摩擦材料的研究和生产发展很快。截至目前，国内已有十余家具有一定生产规模的生产企业，年产铜基和铁基摩擦产品约850万件，广泛应用于飞机、船舶、工程机械、农业机械、重型汽车等领域，基本满足国内主机配套和进口设备摩擦片备件的供应和使用需求。
2制造方法和技术研究
2.1制造方法
目前，国内外烧结金属摩擦材料的生产仍主要基于美国S K Wellman及其同事于1937年创造的钟罩炉加压烧结法(压力烧结法)。这种方法的基本程序是:加工钢背板→除油电镀铜层(或铜锡层)；配料混合→压制成薄片→与钢背板烧结成一体→加工凹槽和平面。由于传统的压缩烧成方法存在能耗高、生产效率相对较低、原料粉利用率低、成本高等缺点。因此，一些国家对传统技术进行了一些改进，同时十分重视新技术的研究，在提高或保证产品性能的前提下，探索和寻求提高经济效益的途径。
新的制造工艺层出不穷，其中最引人注目的是喷粉工艺，该工艺具有独特的优势，生产效率高，经济效益显著。用喷涂工艺进行工业规模的烧结金属摩擦材料生产始于20世纪70年代，美国的威尔曼、西德的奥林豪斯和尤里特、奥地利的Miba等企业都有这项技术。80年代中期，杭州粉末冶金研究所从奥地利Miba公司引进了这项技术。
喷涂工艺的基本流程是:将钢背板在溶剂(如四氯化碳)中脱脂→将混合料喷涂在钢背板上→预烧→压槽→最终烧结→精整。
与传统的压力燃烧法相比，喷涂技术主要有以下优点:
(1)实现低能耗无压连续烧结。
(2)采用疏松烧结，可以充分减少粉末，获得高气孔率的摩擦衬片，对提高摩擦系数非常有利。
(3)用功能覆盖和冷压代替切割，经济高效。
(4)用精刨代替切削，材料利用率高，产品厚度和平行度精度高。
(5)极薄摩擦衬片(0.2 ~ 0.35 mm)的摩擦片可按要求制造，但用其他工艺很难达到。
现有数据表明。与烧结工艺相比，喷涂工艺可节省约45%的铜、锡、铅等有色金属粉末，75%的电力和40%的工时。
目前看来，喷涂工艺主要用于制造厚度较薄的铜基摩擦材料，但用于制造铁基摩擦材料，只看到一个例子。
国内外粉末冶金同行还发明了20多种制备方法，投入应用并有前景的主要有:
2.1.1打孔方法
一个流程是先打孔再烧。混合好的配方粉从料斗通过溜槽进入下面有皮带传送带的定量料斗，自动送入压机压制成薄片，然后冲压切割成所需形状，烧结后即为成品。工艺连续加压，无需模压，粉层密度和强度均匀，粉层厚度便于调节。另一种是先烧后冲，即在钢带上撒上粉末，然后松散烧结再冲切成形。其缺点是钢带在炉内烧结时容易变形，导致粉层振动移位，造成粉层厚度不均匀。为了克服这一缺点，专利提出在钢带背面涂覆炭黑，然后进入预氧化烧结炉，以15℃/s快速加热到400℃(铜基)，然后进入慢速加热炉(5℃/s)，在还原气氛中烧结，得到均匀的摩擦衬片。
2.1.2等离子喷涂法
该方法适用于喷涂耐高温摩擦材料。如Co、Mg、Ti、W、Cr以及碳化物和氧化物的混合物，保护气氛为含20%氢气和80%氩气的混合气体，喷涂温度高达1500 ~ 2000℃，喷涂速度为500 ~ 1000 g/h，喷涂层硬度为1000HV。该方法特别适用于制造电磁离合器和制动装置的摩擦片。
对于需要轻量化的摩擦部件，往往用铝代替钢，但铝不耐磨。在其表面喷涂金属陶瓷耐磨层可以获得陶瓷硬度和耐磨性与金属延展性和抗冲击性相结合的优点。陶瓷与金属的重量比为85∶15至75∶25。只要在热喷涂中金属能完全熔化(不超过金属的汽化点)，质量就能得到保证。
2.1.3电解沉积填充法
首先，通过电解沉积在用金属或石墨处理的多孔材料上形成金属骨架。多孔材料通常使用凝聚纤维，如海绵和泡沫。金属骨架成型后，可以将多孔材料留在内部，也可以通过加热使其熔化或燃烧，然后在金属骨架之间的间隙填充摩擦材料，摩擦材料可以是金属，如Pb、Sn，也可以是热固性树脂。金属骨架只占整个体积的10% ~ 30%。摩擦材料填充后成为摩擦衬片，可以通过锡焊或铜焊焊接在钢背上，也可以通过环氧树脂等粘合剂粘接在钢背上。
2.1.4电阻烧结法
在钢背板上镀一层焊料(Cu、Cu-Sn、Cu-Zn、Sn或Ni)，然后将压制好的摩擦衬片放在钢背板上的预定位置，送入加压机，边加压边输入大电流(1为52kA，1为4kA)，烧结十几秒钟。这种方法的优点是钢背板不受高温影响，花键和齿形强度不会降低。
另一项专利介绍，在模具中设计一个电极，在模具充满足够的粉末后，放置电镀钢背板，然后一边压制，一边电流10 ~ 100 Ka(5.454 a/mm2)，烧结模具15s。1例，摩擦衬片面积1840mm2，摩擦衬片厚度4.6mm，电流22kA，8s后电流升至38kA，压力5.4MPa，摩擦层相对密度达到87.8%。
2.1.5感应加热冲击法
加工步骤为:将衬有摩擦材料的预烧结坯体放入承载盘中，在保护气氛下进行感应加热。温度控制在916℃以上，时间一般不少于5分钟。从感应器中取出后，向一个方向冲击，使摩擦层与承力盘粘合。
2.1.6气相沉积法
一般TiC材料的摩擦系数很小，但是气相沉积法制备的摩擦系数很大，可以达到0.4，而且耐高温。当温度在试验台上上升到1090℃时，材料没有下降的迹象。石墨代替钢用作载体。石墨和TiC很轻，适合飞机。其制备方法如下:将石墨制成的载体放入容器中，加热温度高达1050℃，气氛为烃类(甲烷可用)和TiCl，其中TiCl含量不低于0.5%(体积分数)，甲烷和TiCl以1m/min的速度循环一定时间。