稀土氧化物对铁铜基粉末冶金轴承材料性能的影响

采用粉末冶金的方法在Fe-40CuSn基体里加入不同含量的稀土氧化物,研究了稀土氧化物对铁-铜基粉末冶金轴承材料力学性能和摩擦磨损性能的影响。通过测试材料的径向压溃强度、含油密度、表观硬度(HB)以及通过材料的摩擦磨损试验、轴承的温升试验等结果表明:含0.2%稀土氧化物的粉末冶金轴承材料的力学性能和摩擦性能最好;在不同的载荷条件下,轴承材料的摩擦因数随着载荷的增加呈现先减小后增大的趋势,而磨损量则随着载荷的增加而缓慢增加,表明该体系材料可以承受一定的负载且摩擦性能良好;通过不同烧结温度对比发现,该体系的合适烧结温度为880℃。     

铝含量对铜基石墨粉末冶金材料性能的影响

采用冷压-烧结-复压的方法在900℃下制备不同铝含量的铜基石墨复合材料,研究在干、湿2种摩擦条件下铝含量对复合材料摩擦学性能与磨损机制的影响。结果表明:铝含量增加,有利于提高复合材料的硬度和抗弯强度,但复合材料相对密度呈现先增后降的趋势;在干、湿摩擦条件下,较高的铝含量均使得复合材料耐磨性能得到极大提高,这是因为高铝含量的复合材料具有更高的强度,能有效抵抗微凸体犁削,并且能支撑保护更多石墨,避免金属基体与对偶件直接接触;在铜基石墨复合材料中添加铝后材料的强度增大,使剥落磨损和磨粒磨损减弱,氧化磨损逐渐加强,且湿摩擦时因水的作用使氧化磨损更加剧烈。     

石墨种类对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响

采用柔性石墨、造粒石墨和鳞片石墨分别制备粉末冶金烧结摩擦材料,研究不同种类片状石墨对摩擦材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：不同种类石墨制备的摩擦材料的密度和力学强度差异,将影响材料基体在制动过程中的组织形态,使摩擦界面呈现不同的磨损形式,其中柔性石墨摩擦材料的主要磨损机制为氧化磨损,造粒石墨摩擦材料的主要磨损机制为犁削磨损和磨粒磨损,鳞片石墨摩擦材料的主要磨损机制为犁削磨损和黏着磨损;造粒石墨制备的摩擦材料在不同速度下制动和重复单次制动时的摩擦因数波动值较小,摩擦因数稳定性好,且具有适中的磨耗量,综合摩擦磨损性能最佳。     

铬对铜基粉末冶金材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金工艺制备铜铬基粉末冶金摩擦材料,在制动压力0.5～0.76 MPa、制动速度1000～3000 r/min范围内,探讨干、湿2种状态下铬对材料摩擦磨损性能的影响。结果表明,随铬含量增加,材料的摩擦因数和磨损量降低,且随制动压力增加,摩擦因数降低;在低摩擦速度时,湿摩擦因数低于干摩擦,高速时则相反。铬降低了材料的摩擦因数和磨损量的原因在于铬增加了材料的硬度而起到了降低摩擦面的损伤程度和表面粗糙度的作用。在较低的摩擦速度条件下,由于水分的润滑作用充分,导致摩擦因数降低,在高速摩擦条件下,水分冷却作用明显,导致表面微凸体间的啮合强度增加而使摩擦因数高于干摩擦。     

烧结压力对铜基粉末冶金闸片材料摩擦学性能的影响

在不同烧结压力下制备了铜基粉末冶金闸片材料,研究了烧结压力对其孔隙率和硬度的影响;采用高速摩擦磨损试验机,选择15CrMo钢作为配副材料,研究了铜基粉末冶金闸片材料的摩擦学特性,并用扫描电镜观察分析了材料显微组织及磨损表面形貌。结果表明:随着烧结压力从0 MPa增大到1.25 MPa,试验材料的孔隙率降低而硬度得到提高,摩擦因数和磨损率都同步减小;再继续增大烧结压力对孔隙率和摩擦磨损性能的影响不大。     

含碳量及硫化处理对铁基粉末冶金材料摩擦磨损性能的影响

在HDM-10型端面摩擦磨损试验机上分别进行恒定载荷与变动载荷摩擦磨损试验，考察了含碳量及硫化处理对铁基粉末冶金材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：铁基粉末冶金材料中碳的质量分数选择0．6％～0．8％为宜，其组织为珠光体加少量铁素体。综合摩擦学性能最佳；硫化处理后，材料摩擦学性能获得改善，承载能力明显提高。     

粉末冶金摩擦材料冲击和被动围压动态性能比较

比较了粉末冶金摩擦材料冲击和被动围压的动态性能，实验在分离式Hopkinson压杆(SHPB)上进行，应变率范围为10^2～10^3／s，通过试验得到了该材料在2种工况下的动态应力应变曲线。结果发现：1)没有围压时该材料有应变率弱化效应，但没发现绝热剪切现象；2)没有围压时材料的初始裂纹和孔隙在受到冲击时形成大范围的多源裂纹及孔洞分布群迅速扩展，材料的破坏模式为冲击脆性破坏；3)在被动围压下，同等应变率作用下只有微裂纹出现，在基体上出现了大量孪晶。     

铜基粉末冶金摩擦材料高温摩擦疲劳性能测试

在高温摩擦疲劳试验机上对铜基粉末冶金材料进行了性能测试。发现：(1)在100℃～350℃区间,随温度的升高,摩擦因数在降低;(2)在500℃时,摩擦因数最高,且发生了粘着磨损;(3)在450N,300℃时,磨痕表面出现了球状的石墨颗粒层,这起到了极好的润滑作用,使得300℃时,磨损较低。     

球磨时间对FeS/铁基合金轴承材料组织与性能的影响

以铁基粉末和FeS粉末为原料,通过机械合金化和粉末冶金技术制备FeS/铁基合金轴承材料,通过对混合粉末和烧结后试样的微观组织以及性能检测,分析不同球磨时间下FeS/铁基合金轴承材料组织和性能的变化.结果表明:机械合金化使FeS与铁基体的结合更稳定,随着球磨时间的增加,FeS粉末在铁基粉末中的分布更均匀,烧结后试样的密度...     

铜对高硼铁基轴承材料组织及摩擦学特性的影响

采用粉末冶金压制烧结工艺制备了含铜量不同的高硼铁基自润滑轴承复合材料,并在HDM20型端面摩擦磨损试验机上对其进行了验证试验,利用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱分析仪分析了铜对高硼铁基烧结轴承材料组织结构、摩擦磨损特性的影响及作用机理。结果表明:铁基烧结轴承材料内部形成的硼化物会使基体结合强度变差,劣化其力学及摩擦学特性;而铜能在高硼铁基复合材料中形成合金相,起到黏结作用,铜的质量分数为20%时材料内部组织的结合强度、密度及硬度协调适宜,综合摩擦学性能优良。     

烧结工艺对PTFE自润滑轴承材料摩擦性能的影响

聚四氟乙烯(PTFE)-铜粉-钢背复合材料是一种广泛应用的三层结构自润滑轴承材料,具有良好的减摩耐磨性能。探讨了烧结工艺对其摩擦磨损特性的影响,试验结果表明:在372±4℃时烧结成形的材料的摩擦系数较小,承载能力较大,磨损量较小,表现出了最佳的摩擦磨损特性。     

石墨含量对铜基滑动轴承材料摩擦特性影响的数值模拟

采用离散元软件建立了不同石墨含量铜基滑动轴承材料的数值模型,模拟了铜基复合材料与45#钢摩擦副的滑动摩擦过程,探究了石墨含量对铜基轴承材料的抗压强度和摩擦学行为的影响.结果表明:随着石墨含量的增多,材料的抗压强度持续降低;铜基石墨复合材料与45#钢滑动摩擦过程中会在45#钢表面附着转移石墨颗粒,转移石墨颗粒的形成可以有...     

烧结工艺对铜基粉末冶金摩擦材料的影响

采用粉末冶金的方法烧结铜基摩擦材料,研究烧结温度、烧结压力、保温时间和成型压力对摩擦材料性能的影响。结果表明：随着烧结温度的升高,材料的密度、强度和硬度都降低,孔隙度增大;随着烧结压力的增大,硬度先增大后减小,压力达到20 MPa 时,硬度最大;随着保温时间的延长,抗压强度增大;随着成型压力的增大,抗压强度先增大后较小,成型压力为42 MPa 时,抗压强度最大。当材料的物理力学性能处于最佳范围时,材料的摩擦因数才达到最大,物理力学性能过高或过低都不利于摩擦因数的提高;对偶磨损量主要取决于摩擦材料的摩擦因数,随着摩擦因数的增大而增大。     

双金属轴承材料表面黏结润滑涂层摩擦学性能研究

在HDM-10型端面摩擦磨损试验机上进行油润滑及规律变载条件下的摩擦磨损试验,考察了石墨﹑MoS2及其复合黏结润滑涂层的摩擦磨损性能.结果表明:固体润滑涂层显示了较好的减摩耐磨性能,摩擦副正常阶段的摩擦系数在0.09以下,摩擦温升小,涂层的承载载荷都超过了2 800 N,最高达到4 800N;石墨与MoS2有较好的协同效应,当石墨、MoS2与胶黏剂的比例为3∶ 2∶ 10时,涂层的摩擦学性能最佳.     

Al2O3增强粉末冶金铜基摩擦材料摩擦磨损性能研究

为提高铜基粉末冶金摩擦材料的耐磨性及制动效果,使用粉末冶金法（PM）制备氧化铝增强铜基摩擦材料,采用布氏硬度计、扫描电子显微镜（SEM）、能量色散光谱仪（EDS）等测试手段以及摩擦磨损实验,研究氧化铝的掺杂对摩擦材料微观组织和摩擦行为的影响。结果表明：在制备的铜基摩擦材料中,氧化铝硬质颗粒在铜基体中分布均匀,由于硬质相的存在所形成位错钉扎效应对复合材料的硬度有大幅的提升,而对材料的密度有一定的消极作用。摩擦实验结果显示,氧化铝可以提高材料的摩擦因数并增强其耐磨性;且随着载荷的增大Al2O3-Cu复合材料的摩擦因数较高且稳定性较好,磨损率有明显的降低,表明氧化铝的掺杂对铜基材料有显著的增强效果。通过光学显微镜以及EDS分析得出,Cu基材料的主要磨损机制为氧化磨损和黏着磨损,而Al2O3-Cu材料的磨损机制为氧化磨损和磨粒磨损组成的混合磨损。     

表面织构形状对牙轮钻头轴承摩擦学性能影响的实验研究

牙轮钻头滑动轴承作为钻头破岩过程中传递载荷的关键部件,在低速重载的钻井过程中易发生黏着磨损失效。为改善牙轮钻头滑动轴承的耐磨性能,利用纳秒激光雕刻技术,在牙轮钻头滑动轴承轴颈表面加工了面积比为10%、深度为20μm的圆形、矩形、三角形及复合织构;基于赫兹相似理论,设计近似模拟钻头轴承工况的环-块配对副单元实验方案,并在UMT摩擦试验机上开展织构形状对钻头滑动轴承摩擦副摩擦因数、磨损量、温升变化和微观形貌影响规律的实验研究。结果表明:仿生织构的形状及布置方式对减摩和耐磨效果影响极大,其中圆形、矩形织构的减摩和耐磨性能最优,其次为三角形织构,而复合织构反而增大了摩擦因数及磨损量;单一织构对试件磨损量及温升的影响不大,而复合织构在增加摩擦的同时温度有明显升高,不利于井下高温环境下延长牙轮钻头寿命。