銅基先進(jìn)無油潤(rùn)滑復(fù)合材料的制備及其機(jī)理研究.pdf

1、我國是高速縫制機(jī)械生產(chǎn)大國，其高性能摩擦零件具有巨大的應(yīng)用需求，隨著環(huán)境友好意識(shí)的增強(qiáng)及高速縫制機(jī)械無油潤(rùn)滑的發(fā)展趨勢(shì)，研究具有高耐磨自潤(rùn)滑性能的摩擦零件用新材料具有重要的科學(xué)研究與應(yīng)用價(jià)值。663錫青銅具有良好的導(dǎo)熱和摩擦性能，是制備該領(lǐng)域摩擦零件的主要材料之一。本文以663錫青銅為基體原料，設(shè)計(jì)添加Ni、W、nano-Al2O3等為強(qiáng)化相，Ag、CaF2、 MoS2、石墨（鍍Ni石墨）等為潤(rùn)滑相，形成多組元復(fù)合粉末體系，制備出銅基石

2、墨固體自潤(rùn)滑材料。在此基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步改善材料的力學(xué)性能，加入了鍍銅碳纖維制備出了纖維增強(qiáng)銅基復(fù)合自油潤(rùn)滑材料。然后，在造孔后的材料中熱浸聚四氟乙烯(PTFE)來制備具有良好自潤(rùn)滑性能的復(fù)合新材料。
　　主要應(yīng)用金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡和X射線衍射對(duì)材料的組織結(jié)構(gòu)和物相進(jìn)行了分析;利用宏觀維氏硬度計(jì)、拉伸試驗(yàn)機(jī)和摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)對(duì)制各樣品的力學(xué)性能和摩擦磨損性能及機(jī)理進(jìn)行檢測(cè)與分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:
　　通過對(duì)制備工藝的優(yōu)化

3、，得到的最優(yōu)結(jié)果為:燒結(jié)溫度為940℃，保溫時(shí)間為4h;此工藝下制備的含3％石墨，鍍銅碳纖維體積分?jǐn)?shù)為11％的樣品的組織含白色的基體相，孔隙中填充了潤(rùn)滑相和增強(qiáng)相，其維氏硬度為35.5HV，壓潰強(qiáng)度為154MPa，性能優(yōu)于其他燒結(jié)工藝下燒結(jié)的樣品。當(dāng)樣品中鍍鎳石墨含量為1％時(shí)，隨著鍍銅碳纖維體積分?jǐn)?shù)的增加，樣品的密度、硬度和壓潰強(qiáng)度等呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢(shì)，而當(dāng)鍍銅碳纖維體積分?jǐn)?shù)為15％時(shí)，材料的綜合性能最好:其密度為6.53g/cm

4、3，維氏硬度為39HV，壓潰強(qiáng)度為180MPa，磨損量為10mg，摩擦系數(shù)為0.14，該樣品具有良好的自潤(rùn)滑性能，其摩擦磨損機(jī)制主要是磨粒磨損和疲勞磨損。
　　加入5％-13％造孔劑NH4HCO3后制備材料的力學(xué)性能隨著造孔劑體積分?jǐn)?shù)的增大呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì);當(dāng)NH4HCO3體積分?jǐn)?shù)為9％時(shí)，樣品的密度、硬度和壓潰強(qiáng)度達(dá)到最大值，密度為5.52g/cm3，硬度為35.5HV，壓潰強(qiáng)度值為148MPa。造孔后樣品的組織中孔隙的