近日，重大科技成果转化项目“年产2万片高寒地区用动车组制动闸片生产线的开发与建设”通过了哈尔滨科技厅组织的专家评审。鉴定由哈尔滨新干线轨道交通科技有限公司自主研制的动车组制动闸片产品总体技术达到国际先进水平，核心性能技术参数国际领先。

高铁闸片技术是高铁九大核心技术中制动技术的核心部件，用于列车突发情况的紧急制动和常规进站制动。新干线公司研发团队将新型高性能陶瓷材料“三元陶瓷”成功应用于高铁闸片产品开发，经过台架测试验证，闸片的抗高温软化能力、制动效能、摩擦系数稳定性、耐磨性、抗低温性能等核心技术参数，居国际领先地位。

高铁制动系统的关键核心安全部件

高铁刹车片又称高铁刹车皮，在高铁刹车系统中，刹车片为最关键的安全零部件，其对高铁刹车效果起决定作用。钢板、粘接隔热层以及摩擦块为高铁刹车片主要组成部分。高铁闸片是高铁、动车组制动装置系统关键核心安全部件。

作为重要高铁零部件，高铁刹车片市场需求与我国铁路运输行业发展密切相关。近年来，受益于经济快速发展以及国家政策支持，我国铁路网建设进程不断加快。据交通运输部发布的《2021年交通运输行业发展统计公报》显示，2021年我国铁路营业里程达到15.0万公里，其中高铁营业里程达到4.0万公里。随着高铁覆盖率不断提高，我国高铁刹车片市场需求日益旺盛。

高铁刹车片种类丰富，按照原材料不同，可分为粉末冶金闸片、铸铁闸片以及树脂基闸片三种。粉末冶金闸片为高铁刹车片新兴产品，与其他高铁刹车片相比，其在耐高温、耐磨、耐冲击等方面更具优势，有望成为高铁刹车片市场主流。粉末冶金闸片生产技术壁垒较高，在下游需求拉动下，我国众多高铁刹车片生产企业纷纷布局粉末冶金闸片赛道，行业国产化进程不断加快。

根据新思界产业研究中心发布的《2022-2027年高铁刹车片行业市场深度调研及投资前景预测分析报告》显示，高铁刹车片原材料为金属材料、合成树脂等。随着粉末冶金闸片行业景气度不断提高，还原铁粉逐渐成为高铁刹车片主要原材料。2021年我国还原铁粉产量达92.8万吨，同比增长16.2％。受益于原材料供应充足，我国高铁刹车片产量不断提升。2021年我国高铁刹车片产量达329.6万片，同比增长10.7％。

由于技术难度大、门槛高，高铁制动装置技术长期被国外百年知名企业所垄断，本土企业自主研发能力有待提高。

“三元陶瓷”成功应用于高铁闸片

近年来，我国高铁飞速发展，高铁营运里程居世界第一，占世界高铁总里程的60%以上，但作为高铁九大核心技术之一的高铁闸片的研发远没跟上我国高铁的发展，目前我国高铁闸片有70%以上需要进口，高铁闸片国产化成为亟待解决的实际问题。

作为高铁刹车片的主要研发人员之一，哈尔滨师范大学朱春城教授所在的技术研发团队，经过6年多的努力，克服高寒及风沙环境条件下传统闸片基体强度不足、抗热震性和热疲劳性能差等问题，以三元陶瓷作为增强相对铜基闸片材料增强增韧、采用燃烧合成及粉末冶金工艺技术，开发出380km/h以上动车组制动闸片，其各项性能优于国内外同类产品，达到了国际先进水平。该项成果突破粉体及闸片制备的关键核心技术，具有多项独立自主知识产权。

据介绍，时速380公里的高铁在刹车时，闸片摩擦产生的热量高达700度，导致铜制闸片软化，摩擦系数降低，磨损增大。为克服闸片在高温下热衰退现象，研发团队在铜制材料中加入了自主研发20余年的“三元陶瓷”，成功为金属级材料增强增韧，大大提高了闸片的抗高温热衰退性能，攻克了高铁九大核心技术之一的“高铁制动技术”，突破了300公里以上时速高铁闸片高温热衰退技术难题。

朱春城教授自2004年哈工大博士毕业后，一直在我校工作，从事无机非金属材料研究及自蔓延燃烧合成金属陶瓷复合材料、三元陶瓷化合物的研究工作，采用SHS 工艺制备Ti3AlC2、Ti3SiC2等多种化合物，合成十余种三元陶瓷材料，制备出国内最大尺寸的三元钛铝碳陶瓷，采用第一性原理计算该材料的热力学参数，填补了钛铝碳陶瓷热力学数据的空白。

其主持或参加多项国家自然科学基金及国家重大项目的研制工作，申请国家发明专利13项（其中发明专利授权10项），获得黑龙江省（自然类）科技二等奖、教育部科技进步二等奖、国防科技进步二等奖等多项奖励。

三元陶瓷从千元降到百元

“想要实现超越，必须自主研发创新技术。”“我们有扎实的基础让外商降价！”“我们还有一个优势，就是攻下了若干技术难关，包括确保制动距离、合适的摩擦系数、如何耐超高温等一系列难题。”

“刹车片的核心科技就在这块新材料上，耐高温、耐磨损，而且还不影响列车的制动盘。”团队成员指着掌心大小的一块材料说，“正是拥有合适的摩擦系数、高耐热性能、低磨损率和良好的制动匹配性、制动盘磨耗小等特点，我们的技术在国内高铁制动闸片领域处于绝对领先地位，在国际上也处于领先水平。”

据了解，在2012年之前，我国在高铁刹车片领域还处于空白阶段，近年来，随着高铁行业的迅猛发展，该领域开始有了变化。“门槛很高，技术、资金的要求也很高，而且还得有CRCC证书，由此可见，这块制动刹车片的含金量。”

“三元陶瓷”为该项目的关键核心技术，市面上三元陶瓷价格高昂，不适合工业使用，该团队研发的三元陶瓷低成本化生产技术，将数千元的三元陶瓷成本降低到百元。团队研发的三元陶瓷对金属复合材料增强增韧技术还成功应用于直升机防护装甲，在保证原材料硬度前提下增强其韧性，使其防护性能大幅提高，目前已运用于某型号装备。同时，该团队开发研制了国内首台1:1高铁闸片测试系统，解决了闸片测试设备少、费用高等难题，满足了研制和生产检测急需。

目前，该项目已取得国家铁总CRH380B型号高铁闸片“试用证”，获得了15项国家发明、实用新型专利，已具备量产能力，将建成年产4万片高铁闸片生产线。具备完全自主知识产权的“三元陶瓷”技术，除了应用于动车组闸片外，还可应用于其他摩擦制动材料、碳陶材料和其他多功能材料领域。

文章来源： 科技日报，哈尔滨师范大学，新思界网，牡丹晚报