中國粉體網訊 高速鐵路是我國領先于世界發達國家的先進集成技術之一，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，確保運行安全的關鍵制動部件。而粉末冶金技術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，經過成型和燒結等一系列工藝制成材料或制品的技術。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，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。這一步驟至關重要，直接影響閘片最終性能的一致性。科研人員通過優化混粉設備和工藝參數，如控制混粉時間、轉速等，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。
燒結工藝：將成型后的坯體進行燒結，使其致密化。燒結過程一般在保護性氣氛中進行，以防止金屬氧化。通過控制燒結溫度、時間和升溫速率等參數，可獲得理想的組織結構和性能。清華大學的研究成果指出，優化燒結工藝后，銅基閘片的摩擦系數波動范圍縮小，制動穩定性顯著提高。
粉末冶金應用于剎車片的優勢
優異的摩擦性能：粉末冶金剎車片能夠在不同的溫度和速度條件下，保持相對穩定的摩擦系數，摩擦系數波動控制在±0.05內，確保剎車的平穩性和可靠性。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構和制造工藝，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，剎車片會產生大量的熱量，粉末冶金材料可承受瞬時1000℃高溫而不發生性能劣化，遠超傳統樹脂基材料的600℃極限，有效保證了剎車系統的正常運行。
可設計性強：通過調整粉末的成分和配比，可以根據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：中國高鐵剎車片發展歷程
1. 技術空白期的被動局面（2012年前）
在高鐵發展初期，我國完全依賴德國進口剎車片，面臨核心技術封鎖。德國企業不僅以1.6萬元/對的高價壟斷市場，還設置”以舊換新”等苛刻條款，甚至限制備件供應，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，而核心技術缺失使我國在關鍵部件供應鏈上處于被動地位。
2. 國產化破冰之路（2012-2019年）
隨著天宜上佳、浦然等企業突破粉末冶金閘片技術，國產替代進程加速。2019年國產剎車片產量達56.3萬片，雖僅占總供應量的18.9%，但已打破外資壟斷格局。此階段國產產品通過UIC和IRIS國際認證，標志著質量達到世界標準。
3. 完全自主時代（2020年至今）
截至2024年，國產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%）等龍頭企業主導的競爭格局。國產產品不僅滿足350km/h運營需求，更實現從原材料到工藝的完全自主，單位成本較進口產品下降40%。
中國高鐵剎車片的發展歷程是一部充滿挑戰與突破的奮斗史，粉末冶金技術的應用為其發展注入了強大動力。隨著技術的不斷進步和企業的持續創新，相信中國高鐵剎車片產業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狀與展望
每日經濟新聞、北京日報、智研咨詢
（中國粉體網編輯整理/留白）
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