镍-石墨高温自润滑材料的熔炼制备及其组织性能

采用真空中频感应熔炼、电弧熔炼和高频感应熔炼辅助3 m落管无容器快速凝固方法,制备出镍-石墨两相自润滑合金.研究表明:在石墨型中浇铸,石墨呈片状生长;在金属型中浇铸,石墨有球化趋势;在电弧炉中熔炼并凝固,石墨基本呈球状组织形态,在3 m落管中经深过冷快速凝固后石墨呈球状组织.从而得出,石墨在生长过程中,(1010)棱面与(0001)基面的再辉温度差是影响石墨生长形态的重要因素.该材料具有高的冲击韧性和较低的电阻率,与45#退火钢及GCr15轴承钢干摩擦磨损时,摩擦因数分别稳定在0.23和0.15.     

Fe-C-Si合金凝固过程中石墨的球化机理研究

采用热分析试验方法研究了Fe-C-Si合金凝固过程中过冷度的变化对石墨生长形态的影响,探讨了石墨结晶时的再辉温差与石墨生长形态间的相互关系,通过座滴法研究了液固界面能对石墨生长形态的影响.结果表明,稀土元素Ce促使石墨球化的凝固特征是显著降低了形核温度,但在添加Ce的情况下,只要提供一个小的过冷条件,石墨形态将由球状转变为片状,这种转化完全依赖于结晶时过冷度的大小,这表明过冷度的大小是影响石墨生长方式和最终形态的关键因素之一.凝固曲线表明石墨以片状形态生长时的再辉温差大,以球状生长时较小,这反映了石墨以片状生长时的速度高于球状生长时的速度.同时液态合金在石墨(0001)基面上的液固界面能高,石墨趋于球状形态生长;在(1010)棱面上的液固界面能低,石墨趋于片状形态生长.     

Al含量对Fe-xAl-4.0C-3.5Si合金组织及性能的影响

采用熔炼法制备了Fe-xAl-4.0C-3.5Si(x=6.3,7.4,8.9,11.1)系高温固体自润滑材料,研究了Al加入量对合金组织、力学性能及摩擦磨损性能的影响.结果表明:随着Al加入量的降低,合金中α-Fe(Al)固溶体的量增多,Fe3AlC0.5化合物的量减少,有利于改善材料的冲击韧度并提高合金的三点弯曲强度.Al加入量越少,凝固组织中石墨的面密度越大,可以减弱Al对液态合金中碳原子的排斥作用,有利于减小摩擦因素.其中Fe-7.4Al-4.0C-3.5Si合金因具有高的石墨面密度和Fe3AlC0.5硬质相均匀分布的组织特点,其耐磨与减摩性能最好,经900 ℃、15 h退火处理后,摩擦因数保持在0.32的较低水平,磨损率是QT400-18L球墨铸铁的1/5.     

Al含量对 Ni-Al-C合金凝固组织和性能的影响

研究了Al含量对Ni-Al-C系自润滑材料凝固组织的影响,测试了合金的力学性能和摩擦磨损性能。结果表明:当Al含量为4.25%时,凝固组织中的石墨含量较高,且以共晶石墨形态为主,基体为单相-γNi(Al);随着Al含量的增加,凝固组织中的石墨含量有所降低,共晶石墨减少,初生相中石墨占多数并有球化的趋势;当Al含量为6.85%时,合金基体由-γNi(Al)固溶体和少量(γ γ′)共晶组织组成;当Al含量为8.13%~9.94%时,凝固组织由γ-′Ni3Al相、(γ γ′)共晶相和石墨组成,-γNi(Al)固溶体消失;当Al含量为12.74%时,合金基体转变为单相γ-′Ni3Al,其网状晶界由高硬度的Ni3AlC0.5相生成。Al含量较低的合金具有较好的韧性,提高Al含量有利于提高材料的强度和耐磨性。Al含量为8.13%的合金基体组织主要由(γ γ′)共晶组成,晶粒尺寸显著细化,其综合力学性能显著提高,摩擦因数小,磨损率低。     

蠕虫状+球状石墨铸铁玻璃模具材料的试验

通过采用RE、K、Na对铁液进行变质处理,获得蠕虫状 球状石墨和铁素体基体的蠕墨铸铁,用作玻璃模具材料.对其力学性能、高温氧化性、抗生长性和热疲劳性能进行了介绍,并对玻璃模具氧化失效的原因进行了探讨.试验证明:蠕虫状 球状石墨铸铁模具具有较好的组织稳定性和尺寸稳定性;蠕虫状 球状石墨铸铁材料的热疲劳循环次数>42次;生长率<0.42%;氧化速率口0.07 g/m2·h;使用寿命是低合金灰铸铁模具的5倍,达到62万件膜.     

稀土元素Ce对石墨球化作用的研究

通过凝固过程中的热分析试验,研究了稀土元素Ce对Ni-C二元过共晶合金凝固过程中过冷度及石墨生长形态的影响.结果表明,加入稀土元素Ce,初生相石墨结晶时的过冷度显著增大,凝固组织中的石墨形态由片状生长转变为球状生长;但加入Ce后,若提供一个小的过冷条件,石墨将以片状形态生长,表明凝固时的过冷是促进石墨球状生长的主要因素;稀土元素Ce并非是石墨球化的充分条件.     

石墨与MoS2配比对空间对接用摩擦材料性能的影响

采用粉末冶金技术制备含石墨与MoS2的空间对接机构用铜基摩擦材料,研究石墨与MoS2的配比(石墨与MoS2的质量比)对材料的显微组织、物理性能和摩擦学性能的影响。结果表明:随着MoS2含量的增加(石墨含量相应地减少),材料的显微组织逐渐趋向均匀,其密度与表观硬度逐渐增加;当石墨与MoS2的质量比为4:8时,摩擦材料具有较高的摩擦因数、较高的摩擦因数稳定度和较小的磨损量,且大气与低真空中的摩擦因数相差较小;大气与低真空下的对比实验验证了材料具有良好的真空摩擦学性能。     

镀铜石墨含量对Fe-25Cu基摩擦材料组织结构及摩擦性能的影响

目的 为改善石墨与铜铁基摩擦材料的结合方式,探究不同含量的镀铜石墨对铜铁基摩擦材料组织结构的影响,并研究加入不同含量的镀铜石墨时,摩擦材料的摩擦性能和摩擦机理。方法 采用热压烧结法制备Fe-25Cu基摩擦材料,利用扫描电镜、X射线衍射等表征手段进行表征,并利用摩擦磨损试验机测试摩擦材料的摩擦性能,分析摩擦因数。摩擦试验后的材料利用扫描电镜进行表面观测,分析摩擦磨损机理。计算材料摩擦后的磨损量,以此分析镀铜石墨含量对摩擦材料的影响。结果 相同转速下随着镀铜石墨含量的增加,平均摩擦因数降低,当镀铜石墨的质量分数为9%时,摩擦因数曲线最平稳;随着镀铜石墨含量的增加,摩擦因数逐渐降低,磨损率先减少后增加。当加入9%的镀铜石墨时,该材料的摩擦性能最好,此时材料的摩擦因数为0.436,磨损率最低为0.023 mm;黏着磨损和磨粒磨损是添加镀铜石墨的摩擦材料的主要摩擦机理。结论 在Fe-25Cu基摩擦材料中镀铜石墨与基体的结合情况优于石墨与基体的结合,同时加入镀铜石墨Fe-25Cu基摩擦材料的摩擦因数高,磨损量小。     

镍-铁-石墨-硅自润滑材料及其性能

采用熔炼法制备出镍-铁-石墨-硅自润滑材料,并研究了铁含量对镍-铁-石墨-硅自润滑材料的力学性能、干摩擦磨损性能及油润滑摩擦磨损性能的影响.结果表明:随着铁含量的增加,合金中石墨量逐渐增多,自润滑性能逐渐提高,材料的冲击韧性和抗拉强度逐渐降低,硬度值先减小后增大;材料的干摩擦因数和油润滑摩擦因数均随着铁含量的增加而逐渐降低,磨损率随着硬度值的增大逐渐减小,其中Ni-60Fe-3.5C-1Si合金(质量分数,%)的摩擦因数最小,干摩擦因数和油润滑摩擦因数分别保持在0.18和0.05.     

轧辊用铸造石墨化钢的研究

<正> 石墨化钢是初轧开坯机轧辊远景材料之一,它可以代替目前所用的一系列过共析钢。石墨化钢组织中的游离石墨,将会提高热轧辊的抗热裂能力,改善与轧材的咬合条件。铸件中石墨化钢的组织通常是在热处理过程中形成的,可是由于热处理的结果,在获得球状石墨的同时,制品的成本也提高了。因此,现在迫切的任务是使石墨化钢在铸态下获得球状石墨。乌克兰冶金科学研究所为了将铸态(不经热处理)石墨化钢轧辊用于型材轧机,在     

Effect of amide type modified rapeseed oil as lubricating additive on friction and wear behavior of steel-steel and steel-aluminum alloy systems

A new type of environmentally friendly lube additive-amide type modified rapeseed oil was synthesized and characterized by infrared spectrum. Its effect on the friction and wear behavior of steel-steel and steel-aluminum alloy systems were investigated with a four-ball machine and an Optimol SRV friction and wear tester respectively.The morphographies of the worn surfaces were analyzed by means of scanning electron microscopy(SEM). The worn surfaces of the 2024Al alloy block were analyzed by means of X-ray photoelectron spectroscopy(XPS). The results show that the modified rapeseed oil as additives can obviously decrease the wear rate and friction coefficient of steel pair and steel-aluminum frictional pair. Its lubrication mechanism is inferred that a high strength complex protection films form on the worn surface of the Al alloy due to the adsorption or tribochemistry reaction of a long chain additive molecule and high reaction activity of N element.     

Tribological Analysis of Copper-Coated Graphite Particle-Reinforced A359 Al/5 wt.% SiC Composites

Copper-coated graphite particles can be mass-produced by the cementation process using simple equipment. Graphite particulates that were coated with electroless copper and 5 wt.% SiC particulates were introduced into an aluminum alloy by compocasting to make A359 Al/5 wt.% SiC(p) composite that contained 2, 4, 6, and 8 wt.% graphite particulate composite. The effects of SiC particles, quantity of graphite particles, normal loading, sliding speed and wear debris on the coefficient of friction, and the wear rate were investigated. The results thus obtained indicate that the wear properties were improved by adding small amounts of SiC and graphite particles into the A359 Al alloy. The coefficient of friction of the A359 Al/5 wt.% SiC(p) composite that contained 6.0 wt.% graphite particulates was reduced to 0.246 and the amount of graphite film that was released on the worn surface increased with the graphite particulate content. The coefficient of friction and the wear rate were insensitive to the variation in the sliding speed and normal loading.     

新型Ni-Cu-C合金中石墨的球化处理及其性能

采用熔炼法制备出新型Ni-Cu-C固体自润滑材料, 研究了稀土镁球化剂对Ni-Cu-C合金中石墨的球化作用. 结果表明: 在加入铜量0～50%范围内, 用0.75%的稀土镁球化剂可以使结晶的石墨有效球化; 石墨经球化处理后, 形核密度提高, 分布均匀; 铜的固溶作用提高了合金基体的硬度, 增大了材料的电阻率, 在加入量大的情况下, 对石墨有一定的球化作用, 但降低石墨的含量; Ni-Cu-C合金的自润滑性能随石墨含量的提高及球化而得到改善; 与退火态45#钢和GCr15轴承钢进行干摩擦磨损时, Ni-20%Cu-3.5%C合金的摩擦因数分别保持在0.12和0.13.     

超高碳球墨铸钢热疲劳性能研究

研究了新型耐磨耐热材料——球墨铸钢。通过对钢液进行适当的球化处理，铸态组织直接获得一定数量的球状石墨、碳化物和珠光体，并有效地降低了有害杂质的含量。重点研究了球墨铸钢的热疲劳性能。研究表明：球墨铸钢的耐热性能优于传统铸钢与锻钢40Cr。     

石墨纤维增强Al基复合材料界面反应机制研究

本文利用透射电子显微镜（ＴＥＭ）对不同条件下形成的石墨长纤维增强Ａｌ—Ｔｉ（０．３５ａｔ—％）基复合材料的界面微观结构进行了比较研究，用高分辨透时电子显微术研究了Ａｌ＿４Ｃ＿３的生长规律，结果表明Ａｌ＿４Ｃ＿３顶端与Ａｌ基体间的界面粗糙，其生长机制为连续生长，Ａｌ＿４Ｃ＿３的（０００１）面与Ａｌ基体的界面光滑，其生长机制为沿面生长．两种生长机制在不同的生长驱动力作用下，具有不同的相对生长速率。因此在不同的材料制备工艺条下，Ａｌ＿４Ｃ＿３的形态也表现出不同的特点。讨论了纤维分布情况对界面微观结构的影响，认为适当降低纤维体积含量对进一步改善复合材料性能有利。     

消失模法制备Gr/Al复合材料工艺研究

采用消失模铸造工艺制备Gr／Al复合材料，对该复合材料进行了磨损性能试验。通过对石墨颗粒进行活化或镀铜处理，并加入活性元素镁，改善了铝液与石墨之间的浸润性，提高了石墨收得率。结果表明，该工艺所制得的复合材料中石墨分布均匀、界面结合较紧密。最后对该复合材料的成形机理进行了探讨。     

High Temperature Oxidation Behavior of Flake and Spheroidal Graphite Cast Irons

Flake and spheroidal graphite cast irons with similar composition were subjected to high temperature oxidation to investigate graphite morphology and distribution effects on the oxidation behavior. High temperature oxidation tests were conducted between 400 and 750 °C in air. For comparison low carbon steel was also tested.Graphite morphology obviously affected high-temperature oxidation resistance. The flake graphite cast iron exhibited the worst high-temperature oxidation resistance compared with spheroidal graphite cast iron. Since graphite flakes provide suitable sites for the iron oxide growth and are almost interconnected, the iron oxide grows faster and penetrates along the graphite flakes boundaries resulting in the subsurface oxidation. Due to the severe subsurface oxidation flake graphite cast iron parabolic rate constants are five times higher than that of the spheroidal graphite cast iron. However, spheroidal graphite cast iron parabolic rate constants and oxide layer thickness are similar to those of the low carbon steel. Therefore, graphite flakes have negative effect on the cast iron high temperature oxidation resistance.     

超高碳球墨耐磨铸钢组织研究

研究了一类新型耐磨耐热材料—球墨铸钢。通过研究发明的新型球化剂,对超高碳钢钢液球化处理,铸态组织中除珠光体外,还含有一定数量的球状石墨和碳化物。重点分析了球墨铸钢铸态、退火、正火、锻造后的组织特征。研究表明:球墨铸钢经热处理后球化效果提高、基体组织细化,尤其正火、锻造后可获得大量的球状碳化物,与传统的高碳钢碳化物球化工艺有显著的差异。     

硅对压铸模与铝合金相互作用的影响

为了研究压铸模与铝合金的相互作用 ,探讨Si对压铸模与铝铸件焊合倾向性的影响 ,进行了热浸铝试验。试验结果表明 ,模具钢在纯铝熔体中热浸时 ,主要形成Fe2 Al5相层和针片状的FeAl3 相 ,Fe2 Al5相是反应扩散的主导相。模具钢在A3 80合金中热浸时 ,主要形成FeSiAl3 和Fe2 Al5两种相层。由于Si降低了Al在FeSiAl3 相层中的活度 ,减少了从铝熔体向Fe2 Al5相供应的铝原子数 ,从而抑制了Fe2 Al5相的快速生长。因而 ,Si减弱了铝合金熔体与模具钢间的相互作用 ,从而降低压铸合金的焊合倾向性。热浸温度降低 ,Si对Fe2 Al5相层生长的抑制作用减弱