高溫自潤(rùn)滑TiAl基復(fù)合材料軸承摩擦學(xué)設(shè)計(jì)與耐磨性研究.pdf

1、由于Ti-Al合金具有高溫力學(xué)性能好、比強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，適用于真空、航空航天等特殊領(lǐng)域，但是其脆性大、耐磨性差，限制了其應(yīng)用。本文擬采用合金化方法提高其力學(xué)性能，通過在TiAl基體中添加Cr、Nb等元素提高其強(qiáng)韌性，添加固體潤(rùn)滑劑(CaF2、BaF2)改善其摩擦磨損性能。
　　采用真空熱壓燒結(jié)方法制備出輕質(zhì)、耐磨的Ti-Al基自潤(rùn)滑軸承材料。通過對(duì)軸承材料的摩擦學(xué)設(shè)計(jì)、材料的制備、力學(xué)性能測(cè)試，探討了該自潤(rùn)滑軸承材料的摩擦磨損性能。

2、
　　制備出力學(xué)性能和摩擦磨損性能良好的滑動(dòng)軸承材料，并研究了該材料的密度、抗彎強(qiáng)度、硬度、斷裂韌性等力學(xué)性能。研究發(fā)現(xiàn):隨著固體潤(rùn)滑劑的增多，復(fù)合材料的密度呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì);材料的硬度隨著固體潤(rùn)滑劑的增多逐漸下降，未添加潤(rùn)滑劑時(shí)，基體材料的硬度為51HRC，而添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％固體潤(rùn)滑劑后，硬度下降到37HRC。在潤(rùn)滑劑添加量為0～10％內(nèi)，彎曲強(qiáng)度和斷裂韌性均隨著潤(rùn)滑劑的增多而上升，而當(dāng)固體潤(rùn)滑劑添加量超過10％時(shí)，

3、材料的彎曲強(qiáng)度和斷裂韌性均隨著潤(rùn)滑劑的增多而下降。
　　分別在室溫和650℃下，對(duì)自潤(rùn)滑Ti-Al基復(fù)合材料的摩擦磨損性能進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)，摩擦因數(shù)隨著固體潤(rùn)滑劑的增多而下降，CaF2和BaF2起到了良好的潤(rùn)滑作用，而且Ti-Al基復(fù)合材料在高溫下的摩擦磨損性能優(yōu)于室溫下。分別添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％和12％的固體潤(rùn)滑劑時(shí)，材料的綜合性能較好，微觀磨損形貌較平整，摩擦磨損性能較好。在650℃高溫下，當(dāng)潤(rùn)滑劑BaF2-CaF2質(zhì)量分

4、數(shù)為10％時(shí)，材料的磨損率能最低，達(dá)到0.29×10-7cm3N-1m-1。在650℃下，分別研究了磨損率和摩擦系數(shù)隨著轉(zhuǎn)速和載荷的變化規(guī)律。發(fā)現(xiàn):磨損率、摩擦因數(shù)均隨轉(zhuǎn)速的增大而增大，磨損率、摩擦因數(shù)均隨載荷的增大而增大。通過分析Ti-Al基復(fù)合材料的微觀磨損形貌，發(fā)現(xiàn)其主要磨損形式為黏著磨損，還有一定的表面變形。
　　通過Solidworks三維建模和ANSYS仿真分析，在600℃下，20MPa壓力下，對(duì)比研究了Ti-Al基自