摩擦材料配方优化方法的*新研究

摩擦材料是由基体材料、增强体、填料等多元组份配合而成的复合材料。其性能不仅受组分材料性能的影响，同时也受制于组分的配比。因此，配方设计一直是提高复合材料性能的

主要途径。先前，研制摩擦材料的方法，主要凭个人经验，结合一些实验技巧来确定配方，存在着工作量大、周期长、试验费用高和偶然性大等一系列问题。目前，摩擦材料配方的设计与优化问题已引起国内外众多学者的重视，并提出了一些卓有成效的优化方法。

1、摩擦材料的相关性数学模型

f:ΣMixi→P

其中xi为各组分的比例，ΣMixi。

2、摩擦材料配方优化方法的*新研究

长期以来，摩擦材料的原材料的选择一直依靠经验，没有什么科学依据，通常选用正交试验法来决定材料的配方，它是根据正交性准则，考虑数据的均衡分散性和整体可比性，通过较

少次的试验选出配料的具体较优组合。如曾泽斌采用正交试验找出片状蛭石摩擦材料的*佳

配方[2]，华南理工大学的陈东用正交设计优化了半金属摩擦材料的配方[3]等。此法可缩短新材料的研制周期，具有试验点少、计算简便、易于分析等特点。但忽略了配方中各组分之间的相关性，不能建立数学模型供进一步分析，由于正交试验数等于水平数的平方，因而只适用于水平数不多的试验。为更好解决摩擦材料配方优化问题，国内外学者提出了一些新的方法。

2.1均匀设计+多元线形回归

南京理工大学车剑飞采用四因素五水平的均匀设计法设计了无石棉摩擦材料配方[4]，南

理工的宋晔开发出了基于均匀设计和多元线形回归的FMDS系统[5]，试验表明工作量和试验费用显著减少，摩擦材料性能大幅度提高。与正交试验法相比，均匀设计法不再考虑数据的整齐可比性，而只考虑试验点在试验范围内均匀分散。这就可以从全面试验中挑选更少的点作为代表点进行试验，而由此得到的结果仍能反映体系的主要特征。均匀设计法通过一套精心设计的表来安排实验，每表还附有一个使用表，用来指示如何从均匀设计表中选择适当的列来设计实验，以使试验方案的均匀度*高。特别适用于多因素多水平试验，能有效减少试验数目。

摩擦材料是由基体材料、增强体、填料等多元组份配合而成的复合材料。其性能不仅受组分材料性能的影响，同时也受制于组分的配比。因此，配方设计一直是提高复合材料性能的

主要途径。先前，研制摩擦材料的方法，主要凭个人经验，结合一些实验技巧来确定配方，存在着工作量大、周期长、试验费用高和偶然性大等一系列问题。目前，摩擦材料配方的设计与优化问题已引起国内外众多学者的重视，并提出了一些卓有成效的优化方法。

1、摩擦材料的相关性数学模型

f:ΣMixi→P

其中xi为各组分的比例，ΣMixi。

2、摩擦材料配方优化方法的*新研究

长期以来，摩擦材料的原材料的选择一直依靠经验，没有什么科学依据，通常选用正交试验法来决定材料的配方，它是根据正交性准则，考虑数据的均衡分散性和整体可比性，通过较

少次的试验选出配料的具体较优组合。如曾泽斌采用正交试验找出片状蛭石摩擦材料的*佳

配方[2]，华南理工大学的陈东用正交设计优化了半金属摩擦材料的配方[3]等。此法可缩短新材料的研制周期，具有试验点少、计算简便、易于分析等特点。但忽略了配方中各组分之间的相关性，不能建立数学模型供进一步分析，由于正交试验数等于水平数的平方，因而只适用于水平数不多的试验。为更好解决摩擦材料配方优化问题，国内外学者提出了一些新的方法。

2.1均匀设计+多元线形回归

南京理工大学车剑飞采用四因素五水平的均匀设计法设计了无石棉摩擦材料配方[4]，南

理工的宋晔开发出了基于均匀设计和多元线形回归的FMDS系统[5]，试验表明工作量和试验费用显著减少，摩擦材料性能大幅度提高。与正交试验法相比，均匀设计法不再考虑数据的整齐可比性，而只考虑试验点在试验范围内均匀分散。这就可以从全面试验中挑选更少的点作为代表点进行试验，而由此得到的结果仍能反映体系的主要特征。均匀设计法通过一套精心设计的表来安排实验，每表还附有一个使用表，用来指示如何从均匀设计表中选择适当的列来设计实验，以使试验方案的均匀度*高。特别适用于多因素多水平试验，能有效减少试验数目。

除了上述对摩擦材料配方优化方法以外，还有一些其它方法如化学计量学的应用[8]、遗传

算法应用[9]和多因素判据优化[10]等等，都起到一定的优化作用。

3、摩擦材料配方优化技术的发展趋势

新型摩擦材料的诞生和良好摩擦性能研究是现代社会发展的迫切要求，众所周知摩擦材料的配方决定了摩擦材料的性能，所以摩擦材料配方的优化工作日趋重要。综合目前的研究技术，摩擦材料的优化工作未来的发展方向将会集中在如下方面：

（1）融合多种优化方法。如将混料回归试验、灰色理论或者统计分析法和模糊优化合为一体，既可解决数学模型的建立问题又可考虑各组分之间的相关性，还可在几种相似优化方

案中进行模糊评价，这样可扬长补短。

（2）引入新理论。如对组分数据处理方面可采用神经网络技术和遗传算法结合的形式来

处理。

（3）开发新的摩擦材料配方分析软件。运用*编程语言开发出多功能的人机界面，集

配方实验安排、回归分析、优化求解和综合评价于一体，取代传统的SPSS软件在这方面的应用。

结束语

重点介绍了目前关于摩擦材料配方优化方法的*新研究，深入探讨了摩擦材料配方优化技术未来的发展趋势，指出融合多种方法、开发新型分析系统将会是摩擦材料配方设计与优化的新途径。