粉末冶金烧结硬化凸轮材料的摩擦磨损性能研究

本研究将铁基Fe-Cr-Mo-Cu-Si-P-C粉末冶金材料用于组合烧结式粉末冶金中空凸轮轴的凸轮制备,使用MR-H5型高速环块磨损实验机进行摩擦磨损性能测试,并通过白光干涉形貌法对该凸轮材料在不同转速下的摩擦磨损性能进行研究。结果表明,凸轮材料烧结后密度可达7.5 g/cm3以上,硬度HRC达到53.7;材料的磨损状况与转速密切相关,在1 000~2 000 r/min转速范围内,磨损机制主要为磨粒磨损,随着转速提高,微凸体啮合程度不断降低,摩擦因数降低。磨损量则呈现先增加后减少的趋势。当转速达到3 000r/min时,以粘着磨损为主,材料磨损严重。在同样的实验条件下,该粉末冶金凸轮材料的磨损量仅为传统球墨铸铁凸轮材料的1/3,显示了优异的耐磨性。     

航空摩擦材料混料时间研究

研究了某特定航空摩擦材料混料时间对混合料松装密度和颗粒形貌以及对烧结材料硬度、摩擦磨损性能和微观组织的影响。在特定配料条件下 ,结果表明 ,混料过程使聚集的颗粒分散 ,表面光滑 ,并有割断或磨碎原始颗粒的作用。随着混料时间的增加 ,烧结摩擦材料的硬度降低、摩擦系数增加、材料的磨损量增加 ,而对偶材料的磨损量下降。混料时间为 0～ 8h时 ,混合料松装密度和烧结材料的组织均匀性随混料时间的增加而增加 ,随后不再增加。对所选择的摩擦材料 ,混料 8h可以获得均匀的混合料和组织均匀的烧结材料 ,混合料的松装密度为 1 6 3g/cm3;混料 6～ 10h时 ,烧结材料具有良好的摩擦磨损性能 ,其摩擦系数为 0 192～0 2 0 5 ,总磨损量 (材料磨损 +对偶磨损 )为 3 78～ 3 90 μm/次 ,使用后期无材料崩块现象 ,材料的烧结硬度为 6 2 5～ 6 6 8HRF。     

镍与石墨含量对新型铜基粉末冶金受电弓滑板材料性能的影响

采用粉末冶金法,在N2和H2混合气氛保护下烧结,制备以石墨和镍等为主要合金元素的新型铜基受电弓滑板材料,研究石墨含量对该材料电阻率、冲击韧性、硬度、摩擦因数和磨损性能的影响,以及镍含量对其硬度和冲击韧性的影响,并分析烧结过程中形成的弥散相和固溶体对材料的增强增韧效果。结果表明:石墨对材料密度影响较明显,石墨含量越高,材料的电阻率越大,冲击韧性越小,并且摩擦因数越小,减磨和耐磨性越好,但石墨含量超过5%时材料性能下降;随镍含量增加,受电弓滑板材料的硬度和冲击韧性都提高,但电阻率增大。石墨和镍的含量(质量分数)均为3%时,材料的电阻率为0.22μΩ·m,硬度为HB60,冲击韧性为7.1J/cm2,摩擦因数为0.19,能满足铜基受电弓滑板的使用要求。     

粉末冶金渗铜钢的摩擦磨损性能

通过压制、预烧和熔渗,制备1种液压零件用粉末冶金渗铜钢。用UMT 3型摩擦磨损实验机评价该材料在边界润滑条件下的耐磨性,研究基体密度对渗铜钢摩擦磨损性能的影响,并与目前常用的耐磨合金进行摩擦磨损性能对比。结果表明:在边界润滑条件下,渗铜量相同,基体材料密度分别为6.40、6.60、6.80 g/cm3的粉末冶金渗铜钢摩擦副的摩擦因数相差不大,4 h的质量磨损量分别为1.70、1.50和3.10 mg;而传统耐磨合金中硬度较低的HMn58 2铜合金磨损量为24.10 mg,磨损较快。     

粉末冶金制备碳纤维增强铁-铜基摩擦材料的组织与性能

以铁-铜为主组元,以石墨和MoS2为润滑组元,以Al2O3、SiC、锆英砂为摩擦组元,并添加不同质量分数的碳纤维,将原料混合均匀后经600 MPa冷压成形,然后在氢气气氛下热压烧结2 h(980℃,2~3 MPa),制备得到碳纤维增强铁-铜基摩擦材料,并对其硬度、相对密度、显微组织、摩擦磨损性能进行研究。结果表明:铁-铜基体上均匀分布着耐磨的陶瓷相及润滑组元,铁-铜基体有部分固溶,碳纤维掩埋在基体和摩擦组元间。当碳纤维质量分数为2%~4%时,所制备的摩擦材料硬度为HV 102.2~118.6,相对密度为90.4%~92.6%,摩擦系数为0.56~0.60,磨损失重量最小。该摩擦材料的磨损主要为磨粒磨损,伴随少量粘着磨损。碳纤维可以强化基体,钉扎摩擦组元,在摩擦磨损过程中隔断犁沟,降低材料磨损。     

Al_2O_3含量对铜基粉末冶金摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金方法制备铜基摩擦材料,研究Al_2O_3的添加量对材料的摩擦磨损性能的影响。结果表明:Al_2O_3对材料摩擦磨损性能的影响与摩擦速度密切相关;随着Al_2O_3含量增加,材料的摩擦因数提高,密度降低,硬度增加,磨损量先减小后增大,Al_2O_3质量分数为9%时,复合材料的摩擦因数较高且稳定,磨损量最小。不含Al2O3的材料摩擦表面出现大量凹坑,磨损严重,随着Al_2O_3含量提高,凹坑数量减少,弥散分布的Al_2O_3粒子能强化基体表面强度,从而导致材料磨损量降低。     

石墨含量对粉末冶金凸轮轴性能的影响

以铁基粉末冶金材料Fe-5Cr-2Cu-1Si-1Mo-0.5P-XC作为凸轮材料,采用烧结焊技术实现粉末冶金凸轮与16Mn钢管的连接。研究石墨添加量(质量分数1.5%~2.5%)对粉末冶金凸轮材料烧结致密化、硬度及凸轮与钢管之间扭矩的影响。结果表明:随石墨含量的增加,烧结坯尺寸收缩率、密度、硬度急剧增加,石墨含量大于1.9%后各性能参数值增加趋势减缓,最大值分别为5%、7.496 g/cm3和53.77 HRC;随石墨含量的增加,扭矩先急剧增大后略有下降,石墨含量为1.9%时扭矩达到最大值980 N.m。     

含石墨的青铜-钢背双金属材料的微摩擦学特征

通过粉末冶金工艺制备了含石墨的青铜-钢背复合材料,采用多功能微摩擦磨损测试仪和扫描电镜等检测分析手段,研究了石墨含量对材料的硬度、显微组织和摩擦磨损性能的影响,并考察了摩擦磨损机理。结果表明:随着石墨含量的增加,材料的硬度逐渐降低;材料的摩擦磨损性能是随着石墨含量的增加先逐渐提高,后逐步降低;在石墨含量为3%(质量分数)时,材料的平均摩擦系数、最大摩擦系数和摩擦系数变化幅度等摩擦磨损性能最佳;在既定试验条件下,合适的石墨含量和材料硬度是保证石墨能够在摩擦面上成膜良好和充分发挥固体润滑剂作用的关键。     

钛含量对铜基粉末冶金摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金方法制备铜基摩擦材料,研究钛的添加量对材料的摩擦磨损性能的影响。结果表明:随着钛质量分数由3%增加到12%,铜基摩擦材料的相对密度提高,硬度增加。钛的添加导致晶格畸变,材料硬度提高。随着摩擦速度增加,材料的摩擦因数减小。钛添加到铜基摩擦材料中,降低了铜基摩擦材料的摩擦因数和磨损量,原因在于钛提高了材料的硬度,增加了表面微凸体强度,减少了犁削程度,从而降低了摩擦面的损伤程度,提高了材料的耐磨性。     

钨含量对铜基摩擦材料性能的影响

为了探究钨含量对制动用铜基摩擦材料性能的影响,采用热压烧结工艺制备了不同钨含量的铜基摩擦材料,对其物理性能、力学性能和摩擦磨损性能进行了测试.研究表明,铜基摩擦材料的密度随着钨含量的增加而增大,而剪切强度和硬度先增大后减小.钨提高了材料磨损表面微凸体接触的结点强度,从而提高了材料的摩擦因数.适量的钨可以有效地减少磨损表...     

MoS2对Cu-Fe基摩擦材料高速下摩擦性能的影响

利用扫描电镜、万能试验机和MM1000-Ⅱ型摩擦磨损性能试验机研究了MoS_2含量对Cu-Fe基摩擦材料的物理力学性能和高速下摩擦磨损性能的影响.结果表明:MoS_2在烧结过程中并未分解,或未与其它组元发生反应.随着MoS_2含量的增加,摩擦材料的抗压强度、抗弯强度、剪切强度和体积密度逐渐下降,气孔率逐渐上升,摩擦系数和磨损量则呈现先降低后增加的变化趋势.添加MoS_2提高了材料的耐磨性能,摩擦系数和磨损量分别在MoS_2含量为4%和2%时达到最小值.     

Fe含量及摩擦组元对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响

以电解Cu粉、还原Fe粉、石墨等为主要原料,采用粉末冶金加压烧结工艺制备了Cu基粉末冶金摩擦材料,研究了Fe含量及SiO2、Al2O3、SiC等摩擦组元对烧结合金的显微组织、力学性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明:Fe主要影响摩擦材料的力学性能,随Fe含量的增加,摩擦材料的硬度、抗压强度和抗弯强度显著提高,Fe含量为15%(质量分数,下同)时具有高摩擦系数、较低磨损量和稳定的摩擦过程;添加摩擦组元SiC后的材料强度最高、摩擦系数最大、磨损量最小,但增加了对偶材料的磨损,加SiO2后材料摩擦系数最小、磨损量最大,Al2O3所起作用介于二者之间。     

锰方硼石对铜基摩擦材料摩擦性能的影响

为了拓展锰方硼石的应用领域,提高铜基摩擦材料性能,将锰方硼石高能球磨处理30min后(颗粒尺寸<1μm),按照0.5%和1.0%的质量分数分别添加于铜基摩擦材料,用SPS烧结制得试样;并与不含锰方硼石的摩擦试样进行比较,分析3种样品的硬度、相对密度、摩擦系数及磨损率。结果表明:当锰方硼石的质量分数为0.5%时,摩擦试样的硬度较大,摩擦系数最平稳(平均摩擦系数为0.218)且磨损率最低;SEM分析发现其磨损机理为粘着磨损和磨料磨损。     

铁铜基湿式烧结摩擦材料

研究了铁粉含量对烧结湿式铜基摩擦材料的影响,获得一种铁铜基湿式烧结摩擦材料。将该材料在MH-2试验台上与铜基湿式摩擦材料进行了摩擦磨损性能对比试验。     

粉末烧结Cu-C-SnO2多孔材料摩擦磨损特性研究

铜-石墨复合材料是一种优良的导电耐磨材料,但铜与石墨润湿性很差,导致材料的耐磨性能不足。本文通过向原料中加入与石墨亲和性良好的SnO₂,利用粉末冶金的方法制得Cu-C-SnO₂多孔材料,研究了烧结温度及成分配比对烧结体孔隙率、物理特性及摩擦磨损性能的影响。结果表明：烧结体的孔隙率随烧结温度升高而降低,随石墨/SnO₂质量比增大而增大,随非金属/Cu质量比增大而减小;烧结体的密度、硬度、渗油率等与孔隙率密切相关,随孔隙率升高,密度和硬度呈降低趋势,渗油率呈上升趋势;但试样硬度受Cu₂O产生和Cu颗粒再结晶的影响而变化复杂,在烧结温度830℃附近出现突变。干摩擦条件下,试样摩擦磨损特性受材料硬度和石墨相自润滑作用等多重因素影响而变化复杂,随试样硬度和石墨含量的升高而降低;渗油后试样的摩擦磨损特性则主要受油膜润滑控制,与干摩擦相比,相对摩擦因数和磨损率均显著减小,试样磨损率随渗油率的增大而减小,但在石墨/SnO₂质量比0.155附近存在突变。     

超细硬质合金WC晶粒大小对其摩擦磨损性能的影响

为了研究超细硬质合金WC晶粒大小对其摩擦磨损性能的影响,采用不同烧结工艺制得WC平均晶粒度分别为0.25、0.35、0.50μm的三种合金。通过密度天平、硬度计、摩擦磨损试验仪、三维轮廓扫描仪和扫描电镜等对合金进行表征分析。结果表明,合金的相对密度和硬度随着WC晶粒尺寸的增大而呈降低的趋势。WC平均晶粒度为0.25μm的合金,硬度高,往复摩擦过程能有效抵抗对磨球的作用,磨痕深度较浅,显示出较好的耐磨性能。当WC平均晶粒尺寸增加到0.35μm时,对磨球的侵入深度明显增加,合金的耐磨性能降低。继续增加WC平均晶粒尺寸到0.50μm,合金的硬度持续降低,磨损形貌中出现WC颗粒的破碎相,对磨球的侵入深度进一步增加,耐磨性能最差。     

超音速等离子喷涂NiCr-Cr_3C_2涂层的组织结构与微动磨损性能

采用超音速等离子喷涂法在1045钢表面制备NiCr-Cr_3C_2涂层,分析涂层的微观结构及化学成分以及涂层的晶粒结构,利用MICROMET-6030显微硬度仪和Nano-test 600纳米压痕仪测定涂层的显微硬度与弹性模量,通过油润滑微动摩擦磨损试验测试涂层的微动磨损性能。结果表明,NiCr-Cr_3C_2涂层为明显的层状结构,具有单晶、纳米多晶与过渡区共存的复杂晶体学结构,显微硬度HV0.3高达998,约为基体材料硬度的3倍,弹性模量为224.6GPa;涂层的微动摩擦因数随载荷增大而减小,随温度升高而增大。喷涂层的抗微动摩擦磨损性能较基体优异,摩擦因数及体积磨损量分别比基体降低36.7%和55.6%。涂层的磨损机理以磨粒磨损和疲劳剥落为主。     

激光表面淬火后铁基烧结凸轮的组织与性能研究

本论文研究了铁基烧结凸轮材料经宽带激光表面淬火前后的显微组织、硬度及其摩擦学特性。研究结果表明：经激光表面淬火后，铁基烧结凸轮材料的耐磨性得到了显著的改善，摩擦系数也明显降低。在摩擦过程中，摩擦表而形成一具有高硬度的表面层，在摩擦表而层的最表层还覆盖着一层表面膜。该表面膜的存在可进一步改善铁基烧结凸轮材料的耐磨性。     

混料时间对航空刹车摩擦材料性能的影响

研究了航空刹车唪擦材料混合料的混料时间对烧结后摩擦材料性能的影响。通过检测混合料不同部位的含碳量和烧结材料的硬度及摩擦磨损性能，结果发现，混合料的均匀度与混料时间关系不大，而烧结摩擦材料的硬度随混料时间的增加而降低。混料16h比混料8h的烧结材料硬度下降了10HRF。随混料时间增加，摩擦系数增加，材料的磨损增加，而对偶的磨损下降。通过50次刹车试验的平均总磨损(材料磨损加对偶磨损)、平均摩擦系数和摩擦材料崩块情况对比，表明混料6～10h的烧结材料具有良好的摩擦磨损性能，其摩擦系数为0．192～0．205，总磨损为3．78～3．90μm／次，无崩块，材料的烧结硬度为62．5～66．8HRF。     

新型Ag-5%C电接触材料的制备及其电弧磨损特性的研究

采用将高能球磨、还原剂液相喷雾化学包覆及粉末冶金相结合配以适量碳纳米管做为纤维增强体的工艺 ,制备出新型的Ag 5 %C(质量分数 )电接触材料。该材料具有优异的烧结致密性 ,烧结复压密度可达理论密度的 99.9%,而传统机械混粉工艺及国外发展的烧结挤压工艺同类材料仅能达到 97.0 %～ 98.4%;其硬度达到 64 5MPa ,大大超过同类触头 ;该新型材料由于C在基体中的均匀分布以及高烧结致密性 ,具有很好的导电性能 ,其电导率达到了 3 8 0m·Ω- 1 ·mm- 2 ,远超机械混粉工艺而接近烧结挤压工艺。经由ASTM触头材料试验机进行电磨损分断对比试验 ,发现与常规机械混粉同类触头相比 ,该材料同等条件下电弧磨损量小得多 ,且具有优异的电弧磨损特性 ,其电弧磨损量随分断次数呈指数小于 1的指数函数规律上升 ,即到分断后期其材料损耗量趋于稳定 ,有效抑制了触头分断电涡流磨损现象 ,这种优异的电弧磨损特性对于提高其材料耐电弧磨损性能具有重要意义。该材料有望成为一种可替代烧结挤压和机械混粉同类材料的新型Ag/C触头材料