鎳基高溫復合自潤滑材料的制備與性能研究.pdf

1、隨著食品、紡織及冶金行業(yè)的高速發(fā)展，人們對在高速高溫工況條件下運行的摩擦零件提出了更高的要求。鑒于潤滑油脂不可避免的會對環(huán)境造成污染，發(fā)展在高溫高速環(huán)境下使用的具有良好耐磨性及自潤滑性能的復合材料具有實際的應用及研究價值。鎳基合金以其良好的抗氧化、抗腐蝕及高溫力學性能而得到了廣泛的應用。本文以Ni20Cr合金為基體，加入鎳包石墨、BN及共晶BaF2/CaF2混合物為潤滑相，采用粉末冶金的方法制備了鎳基高溫多相復合自潤滑材料，并利用OM、

2、SEM、XRD、EDS、摩擦磨損試驗及力學性能試驗等手段對制備的復合材料的組織結(jié)構(gòu)、顯微形貌、力學性能與摩擦磨損性能及其機理進行了系統(tǒng)的研究。結(jié)果表明:
　　燒結(jié)溫度為1220℃，燒結(jié)保溫時間為3.5h時，鎳基合金復合材料獲得了最高的力學性能。隨著鎳包石墨含量的增加，制備材料的密度、硬度及壓潰強度呈下降趨勢。鎳包覆石墨改善了潤滑相與基體鎳晶粒的浸潤性，當鎳包石墨的質(zhì)量分數(shù)為10wt.％-20wt.％時，復合材料的硬度達到90HV-

3、110HV，壓潰強度達到350MPa-450MPa;復合BN對燒結(jié)的阻礙作用使得復合材料的密度降低，孔隙度升高，硬度及壓潰強度下降，當BN的含量為2wt.％時，材料的組織結(jié)構(gòu)及力學性能較好。
　　當添加6wt.％-12wt.％的BaF2/CaF2進行復合制備時，含2wt.％BN的鎳基復合自潤滑材料由于BaF2/CaF2填充孔隙的作用改善了其顯微組織結(jié)構(gòu)及力學性能，復合材料硬度為112.9HV-119.6HV，壓潰強度為346.47

4、MPa-436.02MPa;而添加了10wt.％鎳包石墨及2wt.％BN的Ni20Cr-BN-C-BaF2-CaF2材料，當BaF2/CaF2含量為8wt.％時，樣品硬度達到最高的66.1HV、壓潰強度達到最高的236.64MPa。
　　不同潤滑相的Ni20Cr基復合自潤滑材料其摩擦磨損性能及機理不同。未添加任何潤滑相的樣品摩擦系數(shù)為0.49左右，磨損量約為0.744mg/m，表現(xiàn)出了嚴重的粘著磨損現(xiàn)象，加入2wt.％BN后，Ni

5、20Cr復合材料的粘著磨損有所改善，摩擦系數(shù)及磨損量降低;石墨大大降低了材料發(fā)生粘著磨損的傾向，含10wt.％鎳包石墨的鎳基復合材料表現(xiàn)出了典型的磨粒磨損的特征;加入2wt.％BN及8wt.％BaF2/CaF2的鎳基復合材料其磨損量降低為0.083mg/m，摩擦系數(shù)降低為0.31;而同時加入2wt.％BN、10wt.％鎳包石墨及8wt.％BaF2/CaF2的材料獲得了最低的摩擦系數(shù)0.27及較低的磨損量0.114mg/m，其磨損機理為磨