無鉛銅鉍滑動軸承材料力學(xué)性能及摩擦磨損特性研究.pdf

1、鉛是一種有毒有害元素，隨著環(huán)?；陌l(fā)展趨勢，產(chǎn)品無鉛化勢在必行。本文主要以無毒低熔點(diǎn)金元素鉍作為軟質(zhì)相、石墨作為輔助固體潤滑劑，利用石墨的減摩特性與鉍的抗粘著特性的協(xié)同作用取代銅鉛軸承材料中的鉛，實(shí)現(xiàn)銅基軸承材料無鉛化。采用常規(guī)的粉末冶金方法制備了無鉛銅鉍、銅鉍石墨滑動軸承材料，并開展了相關(guān)力學(xué)性能及不同工況條件下的摩擦學(xué)特性研究，利用掃描電子顯微鏡、光學(xué)顯微鏡、表面形貌輪廓儀等微觀分析手段對材料的顯微組織結(jié)構(gòu)、斷口與磨痕表面形貌、表面

2、輪廓以及磨痕表面的化學(xué)組分進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，探討了無鉛銅鉍軸承材料的摩擦磨損機(jī)理。
　　研究表明，鉍含量對無鉛銅鉍軸承材料力學(xué)性能有較大的影響。由于鉍為脆性相，且呈薄片網(wǎng)帶狀分布于銅合金基體晶界處，割裂了銅合金基體的連續(xù)性，使得含Bi銅基軸承材料硬度、壓潰強(qiáng)度和沖擊韌性隨Bi含量的增加而明顯減小，含Bi銅基軸承材料斷口以脆性沿晶斷裂為主。當(dāng)Bi含量大于4wt%后，銅合金基體晶界處富Bi相的薄片網(wǎng)帶狀分布已較完整，Bi含量的進(jìn)一步增

3、大，其對銅合金基體的割裂作用不再明顯增加，所以材料力學(xué)性能的降低趨勢減緩。
　　由于摩擦熱的作用，摩擦磨損過程中銅鉍軸承材料中的低熔點(diǎn)組元鉍會在摩擦副表面直接接觸區(qū)域熔融、析出，降低接觸區(qū)域的剪切強(qiáng)度，穩(wěn)定摩擦副的運(yùn)行，含鉍銅基軸承材料體現(xiàn)出較好的減摩、抗粘著特性。但是鉍的含量對銅基軸承材料的摩擦學(xué)性能影響較大，適宜鉍含量的銅鉍軸承材料有利于提高其減摩、耐磨、抗粘著性能；添加適宜含量石墨可以進(jìn)一步改善無鉛銅鉍軸承材料的減摩、抗粘著