Cu–(Fe–C)合金中Fe–C相的固态转变对其摩擦磨损行为及机理的影响

采用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、纳米力学探针、力学性能测试以及室温摩擦磨损实验研究了Cu–(Fe–C)合金的铸态组织、形变态组织、Fe–C相形貌、力学性能和摩擦磨损行为。结果表明，Cu–(Fe–C)合金中弥散分布着微米级和纳米级的Fe–C相，其中微米级的Fe–C相在淬火和回火过程中发生了固态转变，这种固态转变与钢中的马氏体转变和回火转变类似。合金先在850 ℃淬火，然后在200、400和650 ℃回火，Fe–C相由针状马氏体逐渐向颗粒状回火索氏体转变，Fe–C相纳米硬度分别为9.4、8、4.2和3.8 GPa，实现了对强化相硬度的控制。室温摩擦磨损实验结果表明，随着回火温度升高，合金的磨损机制逐渐由犁削向黏着磨损和大塑性变形转变，导致合金的耐磨损性能降低。这一结论可以为通过Fe–C相的固态转变的方法调控Cu–(Fe–C)合金的摩擦磨损性能提供参考作用。      

机械合金化与热等静压制备Cu–Cr–Mo合金

通过机械混合和机械合金化工艺制备Cu–9.3Cr–9.3Mo（质量分数）粉末,并利用热等静压压制Cu–Cr–Mo合金。采用X射线衍射和激光粒度分析等方法表征了粉末物相、组织分布和粒度;通过对相对密度、硬度、电导率等性能检测和微观组织观察分析了合金性能。结果表明,机械合金化过程可诱导Cu–Cr–Mo过饱和固溶体形成,合金的晶格畸变程度提高,晶粒尺寸和粉末颗粒尺寸减小,制备的合金块材硬度高,相对密度和电导率理想,综合性能优异。     

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。     

SiC对C19400铸态合金摩擦磨损性能的影响

试验以SiC含量对C19400铸态合金摩擦磨损性能的影响为研究目的,将SiC(质量分数wSiC,分别为0.2%、0.4%、0.6%、0.8%)添加到C19400铸态合金中,然后对其成分、组织、硬度和摩擦系数进行测试.试验结果表明:在C19400铸态合金中加入SiC能使合金晶粒尺寸减小;合金的硬度随SiC含量增加而提高;C19400铸态合金的摩擦系数随着SiC添加量的增加逐渐降低,当wSiC为0.8%时,合金摩擦系数降低到1.48,比未添加SiC的C19400铸态合金摩擦系数(5.44)降低了72.8%,有效提高了合金的耐磨性能.     

粉末热锻双层材料凸轮的显微组织与力学性能

以Fe–2Cu–1C基粉为凸轮内层材料,并以此基粉为原料加入Cr、Mo、Si等合金元素,作为凸轮外层材料,采用粉末锻造工艺制备双层材料凸轮,研究合金元素和锻造工艺对凸轮显微组织和力学性能的影响。实验结果表明:以Fe–2Cu–1C–1.5Cr–0.85Mo粉体作为外层材料,采用1050℃热锻的凸轮在密度7.56 g·cm–3时,抗弯强度、硬度和摩擦系数分别为1400 MPa、HRB 100和0.35;锻态组织为马氏体、贝氏体、屈氏体、合金块的混合组织。     

微细Cr-Fe合金粉对粉末冶金钢组织与性能的影响

在Fe-0.5Mo预合金粉末中加入平均粒径为4.65μm的Fe Cr55C600高碳Cr-Fe合金粉末,于1 200℃,采用烧结硬化工艺制备Fe-Cr-Mo粉末冶金合金钢。结果表明:随着Cr-Fe合金粉末量的增加,合金烧结试样的硬度增加,强度增加,合金的显微组织以贝氏体为主。当添加微细颗粒的Cr-Fe合金粉末,使Cr质量分数达到1.7%时,合金烧结试样的综合性能达到最优,抗拉强度为1 210 MPa,硬度为30 HRC,显微组织主要为细小的下贝氏体和马氏体,此时合金中Cr/C质量比约为1.54。     

Fe含量对Cu-Fe基P/M摩擦材料摩擦磨损性能的影响(一)

研究了Cu-Fe基P/M摩擦材料金属基体中Fe、Cu含量变化对材料物理机械性能及摩擦磨损性能的影响。结果表明:在所有其它组份及含量不变的情况下,随Fe含量增加(Cu含量相应减少)。材料的抗弯强度和抗压强度及硬度逐渐增大。Fe含量为20％(质量分数)的材料具有摩擦系数高、磨损较少、摩擦过程稳定等优异性能。     

石墨添加量对热压镍铬钼-石墨复合材料性能的影响

本论文研究了热压制备添加石墨的镍铬钼复合材料的力学性能及摩擦磨损特性。结果表明，随着石墨添加量的增加，复合材料的抗拉强度和伸长率逐渐下降，硬度逐渐上升，摩擦系数逐渐变大。其中添加石墨后的复合材料硬度明显高于不添加石墨的基体合金硬度，石墨添加量（质量分数）为1％时复合材料的磨损率最低。新材料中由于添加石墨而形成的硬质碳化物及游离石墨的存在，正是这种力学性能及摩擦磨损变化规律的根本原因。     

石墨含量对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金压烧技术制备了含不同质量分数石墨的铜基摩擦材料,研究了石墨含量对摩擦材料微观组织、磨损性能和磨损机理的影响。结果表明:铜基体的连续性随石墨含量增加而降低,动摩擦系数随石墨含量的增加先增加后降低,磨损量随着石墨含量的增加而减小;材料的磨损机理为犁沟式磨料磨损;石墨质量分数为16%时,试样动摩擦系数和静摩擦系数最高并且稳定,具有最好的摩擦磨损性能。     

原位合成低含量SiC-Cu复合材料的导电和拉伸性能研究

以铜粉、硅粉和石墨粉为原料, 采用高能球磨和等离子烧结技术, 原位合成了SiC–Cu复合材料。为研究SiC质量分数对复合材料导电和抗拉性能的影响, 利用场发射扫描电子显微镜(field-emission scanning electron microscope, FESEM)和能谱仪(energy disperse spectroscopy, EDS)表征SiC–Cu复合材料的相组成及断口显微组织形貌, 并对其电导率和抗拉强度进行测试。结果表明, 采用原位反应烧结可以成功制备出SiC–Cu复合材料; 当SiC理论质量分数低于1%时, SiC–Cu复合材料的电导率随SiC理论质量分数的增加逐渐下降, 电导率最大值为70.2%IACS; 同样条件下, SiC–Cu复合材料的抗拉强度呈先升高后降低的趋势, 在SiC理论质量分数为0.3%时, 抗拉强度有极值, 极值为207.4 MPa。     

高铬白口铸铁低速重载条件下的干滑动摩擦磨损特性

研究了不同类型碳化物和不同基体组织的高铬白口铸铁在低速（滑动速度为0.4187～1.0467m/s），重载（接触应力为1～21MPa）条件下与淬火40Cr钢（硬度HRC51～53）配副的干滑动摩擦磨损特性，结果表明，在（Fe,Cr)7C3、（Fe,Cr）3C和（Fe,Cr）33C63种碳化物中，（Fe,Cr）7C3有利于提高高铬白口铸铁的耐磨性，（Fe,Cr）3C有利于降低摩擦系数，共析组织，奥氏体和马氏体3种基体相比，共析组织基体使合金具有较高的摩擦系数，而奥氏体基体合金的耐磨性最好，存在一个临界摩擦应力，当摩擦应力大于此值时，磨损率急剧上升。     

Ni—Cr／hBN自润滑复合材料的摩擦学性能研究

采用粉末冶金技术制备Ni—Cr／hBN自润滑复合材料,研究hBN含量及摩擦栽荷对Ni—Cr／hBN复合材料的性能及摩擦磨损行为的影响．结果表明：随hBN含量增大,Ni—Cr／hBN复合材料的密度、抗弯强度和摩擦系数均逐渐减小．当载荷为20N时,Ni—Cr／hBN复合材料的磨损速率随hBN含量的增大而减小：当栽荷为60N和100N时,磨损速率随hBN含量增大呈先减小后增大的趋势．当hBN含量不变时。磨损速率随载荷增大而逐渐增大．通过探讨Ni—C汕BN自润滑复合材料的润滑与磨损机理可知。材料的摩擦系数取决于hBN的含量,而磨损速率与材料的力学性能有关．当hBN含量为9％（质量分数）,摩擦载荷为60N时,Ni—Cr／hBN自润滑复合材料具有最佳的摩擦学综合性能．     

Cr的添加方式与含量对粉末冶金烧结钢组织及力学性能的影响

在Fe-1.75Ni-1.5Cu-0.5Mo-0.6C粉末中,分别以添加430L不锈钢粉和CrFe合金粉的方式加入Cr元素,采用高温烧结硬化工艺制备含铬烧结钢Fe-1.75Ni-1.5Cu-xCr-0.5Mo-0.6C(x=0.5,1.0,1.5),研究铬的添加方式与含量对烧结钢组织与力学性能的影响。结果表明,与添加CrFe合金粉的方式相比,采用添加430L不锈钢粉的方式时,Cr的强化效果更好。采用该方式制备的含Cr烧结钢,随Cr含量增加,抗拉强度先上升后下降,伸长率不断下降,硬度不断提高,含铬量1.0%的材料具有良好的综合性能,生坯密度和烧结密度分别为7.18g/cm3和7.20g/cm3,抗拉强度、伸长率和硬度分别达到910MPa、2.0%和30HRC;烧结钢组织主要以珠光体、贝氏体和马氏体为主的混合组织;烧结钢的拉伸断裂以韧–脆混合断裂为主。     

气压烧结无粘结相超细硬质合金WC-0.27VC-0.53Cr3C2的配碳研究

无粘结相WC基硬质合金具有WC-Co合金无可比拟的优异的耐磨性和抗腐蚀性,目前是硬质合金重要的研究领域之一.研究了纳米配碳对高能球磨WC-0.27VC-0.53Cr3C2纳米复合粉气压烧结制品的致密化及相结构的影响,初步探讨了合金的硬度、断裂韧度等性能.研究结果表明:球磨时间达到15h时,粉末BET粒度和晶粒尺寸分别为77nm、20nm,粉末碳含量下降约0.2％(质量分数,下同),氧含量增加约0.5％(质量分数,下同).随配碳量的增加,合金的致密度先增高后减低;配碳量为0.6％时,合金的相对密度最高,约为99.5％;配碳量＜0.6％时,合金中产生了W2C相,但W2C含量随配碳量增加而逐渐减少.本研究中粉末适宜配碳量为0.6％,此时合金的晶粒度为204.5nm,硬度(HV0.5)和断裂韧度分别为29.6GPa和7.07MPa·m1/2.     

石墨对Cu-12Al-6Ni粉末合金组织和性能影响

研究了石墨的添加对Cu-12Al-6Ni粉末合金组织和性能影响。结果表明：随着石墨含量增加,合金中的孔隙、Al4Cu9和NiAl相逐渐增多;合金的烧结密度、硬度和抗拉强度随着石墨的增加逐渐减小,而合金的摩擦因数和磨损量都先增大后减小,当石墨含量为0.5%时磨损达到最大,当石墨含量为1%时摩擦因数达到最大,当石墨添加2%时,磨损量比不添加石墨合金降低了约32%。     

碳含量对WC-9Ni-1Cr细晶硬质合金组织结构及性能的影响

通过添加W粉或C粉调整WC原料粉末的总碳含量(质量分数)为6.04%~6.16%,采用低压烧结法制备WC-9Ni-1Cr细晶硬质合金。采用光学金相显微镜、X射线衍射、扫描电镜等,研究碳含量对WC-9Ni-1Cr细晶硬质合金组织结构及性能的影响。结果表明:在WC-Ni系合金中添加适量的Cr元素,得到无磁WC-Ni硬质合金,并且其无磁特性不随合金中碳含量的变化而发生转变。WC粉末的总碳含量为6.04%~6.16%时WC-9Ni-1Cr细晶硬质合金为二相区的正常组织,只存在WC相和Ni相,没有石墨夹杂或η相;而且在此二相区范围内WC的碳含量变化对WC-9Ni-1Cr细晶硬质合金的耐腐蚀性没有明显影响。随WC粉末的碳含量增加,合金硬度(HRA)与密度都逐渐降低,但降低幅度较小,而合金的抗弯强度逐渐提高。碳含量由6.04%增加至6.16%时,抗弯强度由2 250 MPa提高到2 850 MPa,提高26.6%。     

少量Mo添加对Fe-0.5Mn-0.5C烧结钢组织和力学性能的影响

采用粉末冶金方法,经1 150℃、H2气氛烧结1 h制得Fe-0.5Mn-xMo-0.5C(x=0,0.25,0.4,0.5)合金。通过金相组织观察、扫描电镜分析及力学性能测试,研究Mo添加对Fe-0.5Mn-0.5C烧结钢显微组织和力学性能的影响规律。结果表明:添加少量的Mo(≤0.5%,质量分数)可以同时提高Fe-0.5Mn-0.5C的烧结密度、抗拉强度、硬度和伸长率。当Mo含量为0.5%时,烧结体的烧结密度、抗拉强度、硬度和伸长率分别达到最大值7.10 g/cm3、426 MPa、92.2 HRB和7.58%。Mo可促进Fe-0.5Mn-0.5C坯体的致密化过程,随Mo含量增加,烧结体的显微组织中珠光体数量增加,片层间距减小;断口形貌图中解理面面积减小,韧窝数量增加。     

真空热压时间和压力对CoCrCuFeNi高熵合金组织与力学性能的影响

采真空热压法在900℃下制备Co Cr Cu Fe Ni高熵合金,研究热压时间和压力对合金微观组织及力学性能的影响。结果表明：烧结压力为10 MPa时,所有Co Cr Cu Fe Ni高熵合金均含双FCC相和少量富Cr相。随热压时间延长,富Cr相的尺寸增大,合金的抗压强度和硬度先升高后降低。热压时间为1.5 h时,随热压压力从10 MPa升高至30 MPa,合金中富Cu的FCC相与贫Cu相分离现象消失。随热压压力增大,高熵合金的抗压强度先升高后降低,但硬度无明显变化。当热压时间为1.5 h、压力为20 MPa时,合金的抗压强度最高,达到1 229 MPa,硬度(HV)为3136 MPa。     

原位自生TiB+TiC增强Ti-Fe基复合材料微观组织和力学性能研究

以Ti粉、Fe粉和B_4C粉末为原料,采用冷等静压+高真空烧结方法制备了不同(TiB+TiC)增强相体积分数的Ti-Fe合金基复合材料(Fe元素质量分数为5%～15%),重点讨论了Fe含量和增强相对复合材料微观组织和力学性能的影响规律。结果表明,在1 150～1 250℃烧结温度下制备出Ti-Fe合金基复合材料致密度随Fe含量与增强相体积分数升高而降低。Fe含量增加使基体中α相层片状结构细化,而B_4C粉末的添加生成原位自生TiC颗粒和TiB纤维增强相,基体结构由层片状转变为等轴状。材料力学性能随Fe含量和增强相体积分数增加而提高。在1 150℃烧结制备的Ti-15%Fe-10vol%(TiB+TiC)复合材料硬度(HV)达到334,抗压强度达到2 040 MPa。     

Fe–Mo–(Ni/Cu)–石墨粉末冶金复合材料的制备及组织性能研究

采用粉末冶金方法制备了Fe–Mo–Ni–石墨(Fe–Mo–Cu–graphite,FMNG)和Fe–Mo–Cu–石墨(Fe–Mo–Cu–graphite,FMCG)材料,对比研究了Ni及Cu组元对Fe–Mo–石墨材料组织、物相、硬度及抗压强度等的影响。结果表明:烧结态FMNG、FMCG材料组织主要由珠光体、铁素体、贝氏体、石墨及夹杂分布的强化相Mo_2C、Fe_3Mo_3C组成;热处理提高了FMCG/FMNG材料的硬度及抗压强度;FMCG材料的抗压强度高于FMNG材料;FMCG材料的硬度低于FMNG材料。