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近年来,随着国内外汽车工业的高速发展,汽车的设计时速越来越高,对汽车制动系统中关键部件的摩擦材料提出了更高标准的性能要求。因此,发展力学性能好、摩擦学性能优异、绿色环保的新型摩擦材料,对于推动汽车工业的发展和保障人身安全及财产安全具有重要意义。目前,在众多高档汽车用制动摩擦材料中,陶瓷基摩擦材料因具有耐高温、抗氧化、刹车灵敏、环保等优越综合性能,得到了日本、欧洲及北美汽车厂商和广大消费者的广泛关注并获得快速发展。然而,至今为止,国内外关于高档汽车用混杂纤维增强陶瓷基摩擦材料以及性能研究的公开报道甚少。为开发低成本、高性能的新型陶瓷基摩擦材料提供实验依据和理论基础,本文以工业废渣粉煤灰作为主要陶瓷组分,氧化铝纤维或氧化锆纤维为增强相,从单一氧化铝或氧化锆纤维增强的陶瓷基摩擦材料的研究出发,较系统地研究了氧化铝纤维及氧化锆纤维对陶瓷基摩擦材料性能的影响规律,探讨了其磨损机理。结合单一陶瓷纤维增强陶瓷基摩擦材料的试验研究和理论分析,制备了不同比例、不同含量的氧化铝/氧化锆混杂纤维增强陶瓷基摩擦材料,获得了摩擦系数稳定、磨损率较低、综合性能优异的陶瓷基摩擦材料最佳的混杂纤维比例和含量。主要研究结果如下:1)单一氧化铝或氧化锆纤维增强陶瓷基摩擦材料的密度与孔隙率均随着纤维含量的增加而增大,而硬度则先降低后增大。压缩强度随着氧化铝纤维含量的增加先降低后增大然后再降低,而随着氧化锆纤维含量的增加先降低后增大。2)氧化铝纤维增强的陶瓷基摩擦材料的摩擦系数在摩擦温度为250 ℃以上时,存在轻微的热衰退现象,而氧化锆纤维增强陶瓷基摩擦材料的摩擦系数在摩擦温度在250℃以上时,有小幅度的增加。两者磨损率随着摩擦温度的升高,均表现出增大的趋势,但氧化铝纤维增强陶瓷基摩擦材料在高温下表现出较好的高温耐磨性,而氧化锆纤维增强陶瓷基摩擦材料在摩擦温度为100～250 ℃之间时,陶瓷基摩擦材料的磨损率随着氧化锆纤维含量增多而减小,高温阶段相反,有较好的中低温耐磨性。因此,通过混杂氧化铝纤维和氧化锆纤维能够有效改善和提高陶瓷基摩擦材料的摩擦磨损性能。3)在保持混杂纤维含量为24%的情况下,改变混杂纤维的比例对陶瓷基摩擦材料的物理性能与硬度的变化较小,对压缩强度的影响较为复杂,氧化铝/氧化锆混杂纤维以1:1和3:1比例加入,陶瓷基摩擦材料拥有较高的压缩强度。合适的混杂纤维的比例对于提高其摩擦系数在高温下的稳定性具有显著效果,以3:1比例加入氧化铝/氧化锆混杂纤维增强的陶瓷基摩擦材料拥有稳定的摩擦系数,同时,在磨损率方面能够综合氧化铝纤维和氧化锆纤维在高温与中低温时的耐磨性,具有较低的磨损率。4)在保持氧化铝/氧化锆混杂纤维以3:1比例加入陶瓷基摩擦材料的情况下,混杂纤维含量对陶瓷基摩擦材料物理性能和力学性能的影响与单一氧化铝纤维相似,但混杂纤维含量在16%～24%之间时,陶瓷基摩擦材料的摩擦系数稳定,具有较好的热稳定性能,含8%、16%混杂纤维的陶瓷基摩擦材料的磨损率小,表现出了较好的耐磨性。综上所述,添加16%混杂纤维的陶瓷基摩擦材料拥有较好的综合性能。5)通过观察磨损后的表面形貌发现,未添加纤维增强的陶瓷基摩擦材料的磨损形式主要是磨粒磨损和接触疲劳磨损,添加了单一氧化铝纤维、氧化锆纤维或其混杂纤维后,陶瓷基摩擦材料的磨损形式逐渐转变为以磨粒磨损和粘着磨损为主。