新型銅基自潤滑材料的制備與研究.pdf

1、為了滿足零件在避免油污染的和要求永久潤滑等地方正常運行的需要，高性能新型自潤滑材料的研究不僅具有重要的科學研究意義，而且具有重要的應用前景。由于銅基自潤滑材料的應用范圍很廣，抗磨損性好，在研究中采用銅作為基體材料，添加鎳、錫為基體增強相，添加碳化硅、納米氧化鋁、鎢為顆粒增強相，添加石墨、二硫化鉬作為固體潤滑劑，利用粉末冶金方法制備新型銅基自潤滑復合材料。通過金相顯微鏡、共聚焦顯微鏡、掃描電鏡、X射線衍射儀、維氏硬度儀、壓力機和摩擦磨損試

2、驗機等研究方法，對所制備樣品的成分組成、成型工藝、組織結(jié)構(gòu)、力學性能和干摩擦自潤滑性能和機理進行了系統(tǒng)研究。研究結(jié)果表明：
　　 1)實驗設計并制備出了以Cu-Ni-Sn-Pb的霧化合金粉末為基體，以0wt％,1wt％,2wt％的石墨作為固體潤滑相的復合材料體系的新型銅基自潤滑材料。優(yōu)化的燒結(jié)工藝為：溫度910℃，時間4h;隨著石墨含量的增加樣品的硬度從80.1HV下降到35.7HV；壓潰強度從590.3MPa下降到262.7M

3、pa;密度從6.89g/cm3下降到6.69g/cm3；摩擦系數(shù)從0.36下降到0.16;1％石墨含量的試樣耐磨性能最好，磨損量為不含石墨的試樣的1/20。
　　 2)在石墨含量2wt％不變的條件下，添加1wt％，2wt％的14μm的SiC和1wt％的75μm的SiC為增強相，制備出SiC增強新型銅基自潤滑材料。1wt％的細SiC的增強的密度為6.73g/cm3，硬度為61.2HV，壓潰強度為480MPa，表現(xiàn)良好的綜合力學性能

4、。通過改變壓制壓力，制備出孔隙率為18％～27％的多孔自潤滑材料，密度從5.90g/cm3增加6.60g/cm3，硬度從24.2HV提高到43.0HV，壓潰強度從170MPa上升到251MPa，磨損量降低了7/8。
　　 3)以Cu-Ni-W-Y2O3-MoS2-SiC混合粉末為基體，通過加入3wt％,3.5wt％，4wt％,4.5wt％,5wt％的石墨，制備出高石墨含量的銅基自潤滑材料。隨石墨含量的增加，密度從6.19g/cm

5、3下降到5.99g/cm3，硬度從26.7HV下降到19.8HV，壓潰強度從189MPa下降到103MPa。其摩擦系數(shù)為0.18左右，磨損量隨著石墨含量的增加略微增加。
　　 4)以Cu-Ni-Y2O3-MoS2-Graphite混合粉為基體，加入0％，1wt％，2wt％,3wt％，4wt％的納米Al2O3增強相，制備出納米Al2O3增強銅基自潤滑材料。隨著Al2O3含量的增加，密度下降，但硬度和強度先上升后下降，在Al2O3含

6、量為2wt％時硬度從23.7增加到35.1HV，壓潰強度為從189MPa提高到276MPa。由石墨和MoS2組成的混合固體自潤滑擦料的摩擦系數(shù)小且穩(wěn)定，在0.12左右。含量為2wt％的樣品磨損量最小，是未加氧化鋁的磨損量的1/7～1/8。
　　 5)銅基體經(jīng)過鎳、錫強化、納米Al2O3等彌散顆粒強化和固體潤滑相石墨和二硫化鉬的加入，制備的材料已具有一定的自潤滑功能。強化相提高材料的抗刮削能力，潤滑相減小了摩擦過程中的劇烈粘著，兩