MoS2对铁基摩擦材料烧结行为及力学性能的影响

MoS2作为润滑组元广泛应用于粉末冶金摩擦材料中.采用X射线衍射和能谱微区成份分析的方法,深入系统地探讨了铁基摩擦材料中MoS2的烧结行为,同时研究MoS2对这些材料力学性能的影响.结果表明：在烧结过程中,铁基摩擦材料中MoS2会分解为S与Mo,且分解后的S、Mo活性很大,与材料中其他组元相互作用,或产生液相,促进烧结致密化过程;随MoS2质量分数从0增加到8%,材料的物理-力学性能先升高后降低,MoS2含量为4%的材料性能最佳.     

稀土氧化物对铁基烧结材料性能的影响

本文研究了添加稀土氧化物对铁基烧结材料的影响。探索了稀土氧化物加入后在烧结材料中的作用机理。试验结果:采用一般粉末冶金生产工艺,当加入二氧化铈为0.5％,其性能最优,比未加入CeO_2的材料,其抗拉强度提高1.3～7.7％,冲击性能提高19.2～52.0％,延伸率提高46.1～57.6％。分析表明稀土氧化物主要能使材料晶粒细化且均匀、提高材料结合强度,因而在烧结材料中添加稀土氧化物是使其性能提高的有效手段之一。     

铁基粉末冶金材料烧结程度的判定

烧结过程可改进压制-烧结的铁基材料的物理-力学性能。烧结时因扩散产生颗粒结合与合金化;随着烧结时间增长,强化材料性能。烧结的作用通过显微组织特征(诸如颗粒边界与孔隙边缘)的变化可以看出。烧结的一些改进表现为颗粒边界消失,孔隙边缘变得较平滑和颗粒间尖角特征数量减少。一般将这些特征与特性的外观和它们发生的频率一起当做是烧结程度。用众所周知的体视技术(Stereological practies)与适当制备的金相试样,可以判定烧结程度。关于判定与区分烧结程度不同的材料,将讨论3种试验方法。另外,将用烧结时间不同的铁-铜-碳预混合粉材料的图像来说明这些显微组织的变化。     

铁基粉末冶金材料感应烧结过程研究

以粗铁粉为主要原料,研究了原始颗粒尺寸、压坯密度及感应电流对感应烧结过程及材料性能的影响。结果表明:粉末颗粒尺寸减小、压坯密度增大和电流增大都可以使铁粉产生更多的热量,促进烧结过程的进行。烧结开始时,粉末颗粒自身的硬度下降,加工硬化现象消除,材料硬度大幅度降低;烧结基本完成后,颗粒间结合强度增大,试样的硬度逐渐趋于平稳,并且有小幅上升。材料的耐腐蚀性随烧结时间的延长而提高。     

烧结温度对铁基粉末冶金航空刹车材料组织的影响

铁基粉末冶金刹车材料是飞机上常用的一种刹车材料,通常采用加压烧结工艺制得,在烧结工艺中,烧结温度是最为关键的参数之一.该文作者研究了烧结温度(900,930,950,980和1 020 ℃)对其显微组织、致密化的影响以及由此引起的力学性能(硬度、抗压强度和抗弯强度)的变化.借助于材料组织结构及理论分析,阐述了该材料组织结构、力学性能变化的原因.研究表明:在烧结温度由900 ℃增至930 ℃的过程中,铁由体心立方结构的α-Fe全部转变为面心立方的γ-Fe,碳在γ-Fe中的扩散系数比其在α-Fe中的扩散系数低,使铁、碳合金化程度降低,然而,原子间互扩散系数增加,以及碳在γ-Fe中的溶解度比在α-Fe中的溶解度增大,使烧结得以进行,它们的综合作用则使材料密度、硬度和强度缓慢增加;继续提高烧结温度至1 020 ℃,由于烧结温度、烧结压力及由二者引起的塑性变形作用使材料密度升高,同时,随烧结温度的升高,奥氏体均匀化程度提高,组织中生成了片间距不等、数量更多的珠光体,提高了材料的硬度及强度.     

铁基粉末冶金材料的激光宽带淬火

利用连续波CO2激光器，对铁基粉末冶金材料进行了宽带激光相变硬化实验。研究了激光相变硬化工艺参数对铁基粉末冶金材料的显微组织、显微硬度、硬化层深度和耐磨性的影响。结果表明，对铁基粉末冶金材料进行宽带激光淬火存在最佳的能量密度，可使硬化层分布均匀，耐磨性明显提高。     

粉末冶金压坯激光整体烧结后的组织与性能

应用连续ＣＯ２激光器对铜基、铁基粉末压坯（有效厚度≤１０ｍｍ）施行整体辐射烧结，然后对其显微组织、孔隙度、硬度、冲击韧性、拉伸性能及耐磨性进行观测与分析。结果表明，激光整体烧结件具有较常规烧结件优良的组织与性能。     

激光硬化粉末烧结钢的组织结构及耐磨性

两种Fe-Ni-Cr-Cu-Mo-C系粉末烧结钢宽带激光硬化处理表明,激光硬化的粉末烧结钢表面层的组织结构由马氏体、贝氏体、残余奥氏体和游离态石墨等组成.激光硬化处理显著改善了粉末烧结钢的耐磨性.     

MoS2对铁基摩擦材料烧结过程的影响

研究了MoS2对铁基粉末冶金摩擦材料烧结过程的影响.研究结果表明,作为润滑组元广泛应用于粉末冶金摩擦材料中的MoS2,在氢气保护下的加压烧结过程中发生分解反应,分解后的Mo和S与材料中其他组元相互作用,影响摩擦材料的性能.     

铁基气门导管材料性能的控制

介绍了在铁基气门导管的生产过程中,加强关键工序的质量管理,以确保产品材料性能的合格与稳定。     

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。     

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。     

Study on the friction and wear properties of the surface nanocrystallized 1.0C-1.5Cr steel induced by the surface mechanical attrition treatment

Nano-structured layers are fabricated on the surface of 1.0C-1.5Cr steel by using the surface mechanical attrition treatment(SMAT)technology,and the microstructures of the surface nano-crystallization layers are characterized by means of X-ray diffraction(XRD)and transmission electron microscopy(TEM).The friction and wear properties are also investigated by a UMT-2 friction and wear tester.Experimental research has indicated that the average diameter of nanocrystalline grains in the surface layer after being treated for 15 min is in the range of 10-20 nm,and ferrite and cementite grains can not be identified by their morphologies.The wear-resistance of the specimen treated for 15 min has been doubled,compared with that of the matrix due to the grain refinement to a nano-sized scale.The lowest friction coefficient is 0.27,which is for the specimen treated for 30 min,resulting from the dissolution of the cementite phase and the formation of a relative homogenous structure.The SMAT technique for enhancing the wear-resistance of the 1.0C-1.5Cr steel has an optimum processing time,which is in the range of 15-30 min.The dominant wear mechanism of the specimen treated for 15 min changes from adhesive wear into particle wear.     

多场耦合烧结Fe-2Cu-2Ni-1Mo-0.8C合金的摩擦磨损性能

采用电场、磁场、应力场和温度场多场耦合成形与烧结一体化技术制备高致密Fe-2Cu-2Ni-1Mo-0.8C合金,利用光学显微镜和扫描电镜对该合金的显微组织以及磨损表面进行观察和分析,重点研究耦合外加脉冲磁场对合金耐磨性能的影响。结果表明,在电场、应力场和温度场三场耦合放电等离子烧结技术的基础上进一步耦合适合的脉冲磁场,可明显改善烧结合金微观组织和合金元素分布的均匀性,不仅提高合金的耐磨性,同时还可显著提高合金的耐磨性能均匀性。在峰值电流、基值电流、频率、占空比分别为2700A、360A、50Hz和50%的脉冲电流以及烧结压力为30MPa的条件下烧结铁基合金粉末3min,耦合外加脉冲磁场强度为2.36×106A/m时,烧结材料的耐磨性能最佳,合金的磨损机制主要为粘着磨损。     

表面机械研磨纳米化GCr15钢摩擦磨损性能研究

利用表面机械研磨处理（SMAT）技术对GCr15钢制备了纳米结构表层。通过X射线衍射及透射电镜分析了其组织结构,利用UMT—2M型摩擦磨损试验机测试了GCr15钢处理前后的摩擦磨损性能。分析结果表明,试验中处理时间为15 min是提高其摩擦磨损性能的最佳工艺条件。磨痕形貌的扫描电镜观察表明,随着磨损深度的增加,主导磨损机制由黏着磨损转变为磨粒磨损。     

铁基烧结零件所需原辅材料性能探讨

烧结零件的力学性能,主要由零件密度、材料组成、材料特性、材料制备工艺等所决定。通过优化材料组成和制备工艺,可以降低零件的综合成本。所谓的新材料新工艺新技术,在零件制造的第一步——原材料,就已经展露出其特有的优势。着重综述了铁基粉末冶金零部件采用的各类原材料,对其力学性能、加工性能、使用性能的应用现状以及发展前景进行分析和探讨,力求探索优化烧结零件性能的有效途径。     

新型自润滑模具材料的制备和高温性能研究

以铁镍基合金为基体, 添加硬质相Cr₂O₃及固体润滑剂CaF₂, 利用粉末冶金工艺制备了高温自润滑热锻模具材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及显微硬度计, 研究了烧结工艺对铁镍基自润滑材料力学性能的影响, 分析了Cr₂O₃和CaF₂对铁镍基自润滑材料烧结性能的影响, 并得到了最佳烧结工艺。结果表明: 当烧结工艺为1320℃、保温2 h时, 制备得到的铁镍基自润滑材料力学性能优越; 硬质相Cr₂O₃质量分数从0增加到30%, 试样相对密度下降4.0%, 硬度从HV 227.3增加到HV 342.8;固体润滑剂CaF₂质量分数从0增加到10%, 试样相对密度和硬度均下降; 通过600℃摩擦磨损实验发现, 随CaF₂质量分数的增加, 试样摩擦系数和磨损率先降低后升高; 当添加质量分数20% Cr₂O₃和8% CaF₂时, 自润滑模具材料的综合性能最佳。     

Cr-Fe为摩擦组元的铜基粉末冶金摩擦材料的摩擦磨损性能

以Cr-Fe取代传统材料中的陶瓷相作为硬质相(即摩擦组元),制备铜基粉末冶金摩擦材料,通过扫描电镜观察分析该材料的微观结构,在MM3000摩擦磨损试验机上检测材料的摩擦磨损性能,并与以Al2O3作为摩擦组元的铜基粉末冶金摩擦材料进行对比。结果表明,以Cr-Fe取代陶瓷相作为摩擦组元,可改善硬质相与基体间的结合状态。随摩擦速度提高,材料的摩擦因数呈先下降后上升的趋势;与Al2O3陶瓷相作为摩擦组元相比,用Cr-Fe为摩擦组元的铜基粉末冶金摩擦材料的摩擦因数提高12%~27%,且稳定性提高10%~20%,线磨损量降低20%~70%。     

Microstructural modelling of electrical conductivity and mechanical properties of sintered ferrous materials

Abstract

The role of microstructure on mechanical properties of sintered ferrous materials was studied using a method based on electrical conductivity measurement. The method was accompanied by quantitative fractography to evaluate the dewaxing and sintering process in iron compacts. The effects of manufacturing parameters, such as compacting pressure in the range of 150–800 MPa, sintering temperature from 400 to 1300°C, sintering time up to 8 h, and lubrication mode were investigated. Several mathematical models were checked to obtain the best one for prediction of electrical conductivity changes as a function of manufacturing parameters. The mechanical properties of the sintered compacts were also evaluated to establish a relationship between conductivity, total porosity, pore morphology, and mechanical behaviour. The results show that the electrical conductivity/resistivity of sintered materials is closely related to its microstructure, so that measuring these properties can replace destructive test methods for prediction of mechanical strength of sintered materials with homogeneous matrix microstructure. The application of the method is shown for sintered Fe, Fe–0·8%C, and Fe–1·5%Mo–0·7%C compacts.     

炭/炭复合材料的摩擦学性能与摩擦磨损机理的研究现状

综合评述了C/C复合材料摩擦磨损性能的各项影响因素及摩擦机理的研究现状,指出C/C复合材料摩擦磨损研究存在的问题,并提出了在进一步研究中值得重点关注的课题。