自润滑材料滑动摩擦特性与自润滑机理

通过研究含油量低、中、高三种铜石墨自润滑材料的滑动摩擦过程, 发现摩擦系数μ与滑动距离ｎ 的关系曲线由三部分构成, 即ｄ μ／ｄｎ ＜ ０（ 自润滑开始工作阶段） ,ｄ μ／ｄｎ →＋ ０（ 自润滑稳态工作阶段） ,ｄ μ／ｄｎ →∞（ 自润滑失稳向干摩擦过渡阶段） 。依据自润滑材料与润滑油的特性和摩擦过程的物理变化, 确立自润滑材料滑动摩擦自润滑机理为： 在法向载荷和摩擦热的作用下, 由于油的流动性、孔隙的可压缩性和油受热膨胀等特性, 使材料内部贮油被迫流向摩擦表面起润滑作用; 摩擦热、出油量、摩擦系数三者之间具有自反馈调节作用, 使稳态工作时保持低且稳定的摩擦系数; 摩擦面的油在滑动过程中不可避免地有所损耗, 在自反馈调节作用下, 通过提高摩擦面温度可向摩擦面补充油, 待摩擦面温度达到或高于油的闪点后, 摩擦面的油将大量挥发, 摩擦由自润滑向干摩擦过渡, 自润滑失效     

粉末冶金法制备NiCr基高温自润滑合金PM304涂层

将粉末粒径为50-100μm的60％Ni80Cr20合金粉末与20％Cr2O3,10％Ag和10％BaF2／CaF2共晶等3种粉末(自润滑相)配料后进行高能球磨,并将球磨粉末冷等静压到Ni基高温合金轴表面,经真空烧结成PM304涂层．测试结果表明,1100℃烧结2 h后,PM304涂层的组织细小致密,润滑相Cr2O3粒子尺寸为100 nm左右、BaF2／CaF2粒子尺寸为1μm左右、Ag粒子尺寸小于5μm,涂层的相对密度为94％,拉伸强度为47 MPa(比相同配料比、离子喷涂制备的PS304的最高拉伸强度高出33％)．在200-800℃温度范围PM304的平均热膨胀系数为12．6×10-6℃．与PS304涂层相比, PM304涂层与Ni基高温合金在20-650℃相对摩擦时,具有较低的摩擦系数．     

Ni-Cr／BN自润滑材料摩擦磨损机理分析

采用粉末冶金热压方法制备了不同BN含量的Ni-20Cr自润滑材料，用扫描电镜和金相显微镜观察了磨损表面和断口形貌，研究了不同热压温度、不同BN含量对材料力学和摩擦学性能的影响。研究结果表明：随着温度的升高，Ni—Cr／BN固体自润滑材料的孔隙率减少，力学和摩擦学性能增强；Ni-Cr／10％BN摩擦性能比Ni—Cr／11％BN差的原因可能是BN含量的减少使摩擦表面不能形成连续的润滑膜或者润滑膜在摩擦时剥落后不能及时补充，使平均摩擦系数和磨损量增加。     

石墨/铝基自润滑材料的研究

通过化学镀的方法在石墨颗粒表面涂覆了1层均匀连续的镍镀层,并采用铸造法将2％的镀镍石墨颗粒加入Al-11％Si中间合金中,在750℃下保温搅拌1 min.研究了镀镍石墨含量对铸造石墨/铝基自润滑材料性能的影响.采用电子万能试验机、布氏硬度仪、MM-200摩擦磨损试验机和Olympus金相显微镜等仪器对材料的组织和性能进行了表征.结果表明,在基体中加入2％的镀镍石墨后,共晶硅尺寸减小,基体的硬度提高4％,强度提高11.41％,同时材料的摩擦系数降低21％,磨损率降低47.65％.     

自润滑材料滑动摩擦磨损性能与机理

研究了低、中、高3种含油量的铜石墨自润滑材料的滑动摩擦磨损过程,发现其磨损量很微小,处于稳态工作时的磨损量最低。依据摩擦系数的变化,利用SEM分析表面形貌和剖面结构,得到自润滑材料滑动摩擦第Ⅰ阶段对应的磨损机理是磨粒磨损,第Ⅱ和第Ⅲ对应的是疲劳磨损,疲劳裂纹的扩展方向接近试样表层拉应力区域的最大剪切圆轨迹,疲劳磨屑最终脱落是法向力的作用结果,依此,确立形成疲劳磨屑的判据。     

高韧高强铁基粉末冶金耐磨材料的制备

研究了一种高韧高强铁基粉末冶金耐磨材料的制备工艺.用光学显微镜、扫描电镜和力学性能检测设备分析了工艺参数对该材料原始层显微组织和性能的影响及添加增韧层对材料性能的影响.结果表明,烧结温度显著影响材料的组织和性能.当烧结温度过低,烧结过程中没有出现液相,孔隙较多,碳化物主要团聚在晶界上,性能差;烧结温度升高,烧结过程出现液相,促使烧结致密化.在1270℃烧结时,材料达到较高致密度,性能最好;烧结温度再升高,碳化物明显粗化,晶粒长大,甚至会因为液相量过多而使材料明显变形,性能急剧下降.该材料经1050℃淬火,540℃回火后,硬度提高,但韧性差,在添加增韧层后,可获得一种集高硬度、高强度和高韧性为一体的铁基粉末冶金耐磨材料.     

石墨/铜铁基自润滑复合材料的摩擦学性能研究

采用感应加热烧结粉末冶金的方法,以铜铁合金为基体,添加石墨制备石墨/铜铁基自润滑复合材料,对比研究了添加石墨前后2种材料的组成、结构、表面形貌及摩擦学性能,并分析了磨损机理。研究结果表明:添加石墨能起到润滑作用,使材料的摩擦因数减小,磨损率降低;添加的石墨一部分转化成新态,其余则进入材料的空隙中,在摩擦过程中形成润滑膜起到减摩的作用;添加石墨后,摩擦材料的磨损机制由粘着磨损变为磨粒磨损。     

铜/塑自润滑材料的结构优化及性能

利用ANSYS有限元法对铜/塑自润滑滑块进行了结构优化.在正压力不变的条件下,对两种不同截面的滑块进行了承载力和摩擦对比实验.结果表明:圆柱截面滑块的极限承载力为82.1 kN/cm,而菱形截面滑块的极限承载力为65.9 kN/cm,两种不同截面自润滑滑块的干摩擦因数均小于0.1,与有限元法的优化结果一致.     

PTFE基自润滑薄层材料的研究

针对在苛刻条件下使用的滑动部件低摩擦、高抗磨性的要求,用粉末冶金及车削加工法研制出一种具有良好摩擦学及力学性能、适于在宽的温度范围和较高负荷下使用的PTFE基薄层材料．以五种金属分别与之配副考察使用效果。同时研究了速度、负荷对其摩擦磨损性能的影响,并讨论了薄层材料的摩擦磨损机制。     

高强度自润滑涂层PM304的制备

通过高能球磨与粉末冶金技术制备高强度自润滑PM304涂层,PM304涂层相对密度达到93%、抗拉伸强度达47 MPa,相比等离子喷涂制备的PS304涂层,相对密度与抗拉伸强度明显提高.并且,涂层中的自润滑成分尺寸细小且分布均匀,其中Cr2O3粒子尺寸为100 nm左右,BaF2/CaF2粒子为1 μm左右.     

耐高温自润滑材料PM304的磨损性能

通过高能球磨与粉末冶金制备出耐高温自润滑材料PM304。PM304的组成成分与PS304相同，但PM304组织致密，3种自润滑成分尺寸细小。研究发现，环境温度与组织结构对PM304的摩擦磨损性能有较大影响。室温时，PM304的磨损率很大，摩擦表面显示严重的微观脆性断裂；随着温度升高至200-600℃，由于BaF2／CaF2与Ag具有较高的热膨胀系数，在压力与摩擦力的作用下，溢出的BaF2／CaF2与Ag发生塑性变形并在摩擦表面形成光亮层，导致PM304的磨损率减小。     

铁基粉末冶金含油材料摩擦学性能

采用粉末冶金方法制备多孔含油铁基材料,在自制的HDM-10型端面摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损试验,考察了含碳量及材料密度对含油铁基材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：铁基粉末冶金含油材料的含碳量应选择0．6～0．8％（质量）为宜,组织为珠光体加少量铁素体,综合摩擦学性能最佳;密度与含油铁基材料的摩擦学性能有密切关系,有一最佳的密度选择范围。     

铁基粉末冶金材料的热处理

热处理是铁基粉末冶金材料常用的强化手段之一。本文介绍铁基粉末冶金材料的淬火、化学热处理、蒸汽处理及一些特殊热处理工艺,并讨论它们在铁基粉末冶金材料中的特点及与致密材料的区别。     

新型镶嵌式自润滑轴承材料的摩擦磨损性能研究

制备以聚四氟乙烯(PTFE)、石墨、铅粉、玻璃纤维(GF)掺和成自润滑剂的铜基镶嵌式自润滑轴承材料样品,采用立式万能摩擦磨损试验机,在干摩擦条件下考察其摩擦磨损性能,并用三维视频显微镜对摩擦表面进行形貌观察和分析.结果表明,在PTFE中掺入不同配比石墨、铅粉、GF形成的自润滑剂,可不同程度地降低铜基自润滑轴承材料样品摩擦系数和磨损率,且GF的加入还能大幅度降低摩擦配副的磨损率.其中镶嵌有40%PTFE+20%石墨+20%铅粉+20%GF自润滑剂的铜基自润滑轴承材料样品具有较佳的综合摩擦磨损性能.     

粉末冶金制备碳化硅增强铁基复合材料工艺优化

以碳化硅粉体与铁粉为主要原料,采用粉末冶金法制备碳化硅增强铁基复合材料,通过正交实验法设计实验方案,研究制备过程中原料配比(碳化硅含量)、烧结温度及保温时间工艺参数的影响,获得了采用冷压成型高温烧结工艺的优化工艺参数为:配比5%,烧结温度1 000℃,保温时间2 h。     

电阻缝焊法制备铁基WC/金属双层涂层及其摩擦行为

通过电阻缝焊法,使用超硬铁基合金粉末(SHA)和2种粒度(3.5和55μm)的WC粉末在Al7075板表面制备了铁基WC/金属双层涂层。采用SEM和EPMA等手段对双层涂层的显微组织进行了分析;采用纳米压痕仪对双层涂层中微小组织进行了纳米硬度测试;最后通过球盘摩擦(ball-on-disc)实验对比了WC和SUS304 2种磨球对双层涂层的摩擦磨损行为的影响。结果表明,该铁基WC/金属双层涂层的总厚度达600μm,从涂层到基体的结构依次为:WC粉末/铁合金(耐磨层)+铁基/铝合金(金属中间层)+铝合金基体。当以WC为磨球时,使用微细和粗大WC粉末的涂层,其磨损机制分别为严重的磨粒磨损和脆性断裂伴随少量磨粒磨损;当以SUS304为磨球时,使用微细WC的涂层基本未发生磨损,而粗大WC粉末的涂层则发生少量磨粒磨损。以SUS304为磨球时,涂层的磨损率均低于以WC为磨球时涂层的磨损率。     

11体系铁基超导材料实用化研究进展

自被发现以来,铁基超导体因其较高的临界电流密度、较低的各向异性以及极高的上临界磁场而受到科学家们的广泛关注,具有极好的应用前景,同时也是研究高温超导机制的重要抓手。“11”体系作为结构最简单的铁基超导材料,其不含有毒元素As以及对掺杂敏感等特点使其成为领域内的研究的热点。本文从线带材、涂层导体和薄膜两个角度综述了“11”体系铁基超导材料实用化的研究进展。     

激光熔覆制备MoS2/Ni基自润滑复合涂层组织及磨损性能

通过在镍基合金中添加MoS2固体自润滑相,利用激光熔覆技术在20CrMo钢基材表面制备MoS2/Ni基复合涂层,获得与基体冶金结合且无气孔、裂纹等缺陷的熔覆层.使用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)对激光熔覆层组织、成分进行表征,用MMG-10型高温高速摩擦磨损试验机对MoS2/Ni基涂层的摩擦性能进行测试.研究结果表明,在试验温度20～800 ℃范围内,复合自润滑涂层的摩擦系数比Ni基合金涂层显著降低,随MoS2含量增加,摩擦系数呈降低趋势;在MoS2同含量的复合材料中,其摩擦系数随试验温度升高呈先降后升的趋势,含8%MoS2复合自润滑涂层的摩擦系数,在600 ℃时达到最小值0.2.