鋁基燒結(jié)含油軸承制備工藝及性能研究.pdf

1、燒結(jié)金屬含油軸承具有比滾動(dòng)軸承噪聲小，振動(dòng)小，節(jié)省材料，節(jié)能以及無(wú)需特殊的供油機(jī)構(gòu)，適于大批量生產(chǎn)，價(jià)格低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)。鋁基燒結(jié)含油軸承材料由于具有密度小，價(jià)格便宜、耐蝕性好等優(yōu)點(diǎn)，使得人們對(duì)這類(lèi)材料的興趣日益增長(zhǎng)。
　　 本論文采用粉末冶金方法，通過(guò)控制壓制壓力、燒結(jié)溫度等工藝參數(shù)最終制得鋁基燒結(jié)含油軸承。在論文研究中，以氮?dú)忪F化鋁粉作為基體材料，添加銅、鎂、硅元素，制備了壓潰強(qiáng)度較高、外形規(guī)整的鋁基含油軸承，研究了制備工藝參

2、數(shù)、元素添加對(duì)燒結(jié)體的壓潰強(qiáng)度、相對(duì)密度、孔隙率等性能和微觀形貌的影響規(guī)律，分析了其影響機(jī)理。
　　 研究結(jié)果表明：當(dāng)單位壓制力為132MPa時(shí)，所得到的壓制樣品相對(duì)密度為80％左右。此壓制壓力下所得到的樣品具有良好的外觀，同時(shí)具有較高的強(qiáng)度。壓坯相對(duì)密度與單位壓制力的擬合關(guān)系式為p=24.52+27.98lgP。
　　 銅含量對(duì)樣品燒結(jié)溫度影響很大，不同銅含量樣品具有不同的臨界燒結(jié)溫度。銅含量越高，樣品對(duì)應(yīng)的臨界燒結(jié)溫

3、度越低。隨著銅含量的增加，在臨界燒結(jié)溫度下得到的燒結(jié)樣品的相對(duì)密度先減小后增大。此時(shí)不同銅含量燒結(jié)樣品的相對(duì)密度差值在1.5％以內(nèi)，燒結(jié)樣品外形規(guī)整。
　　 銅含量較低時(shí)，燒結(jié)過(guò)程中樣品產(chǎn)生膨脹及樣品內(nèi)部存在大直徑孔隙，導(dǎo)致樣品有效孔隙度升高。此時(shí)隨著銅含量的增加，樣品含油率逐漸增大。銅含量大于10％時(shí)，燒結(jié)過(guò)程中樣品內(nèi)部存在過(guò)多液相，導(dǎo)致燒結(jié)樣品體積收縮，樣品內(nèi)部連通孔隙數(shù)量下降，有效孔隙度降低。此時(shí)，燒結(jié)樣品的含油率出現(xiàn)下降

4、。
　　 未添加銅粉的燒結(jié)樣品壓潰強(qiáng)度很低。隨銅含量增加，燒結(jié)樣品的壓潰強(qiáng)度先增大后減小。所有燒結(jié)樣品中，以銅含量為10％的樣燒結(jié)樣品的強(qiáng)化效果最大，此時(shí)壓潰強(qiáng)度為97MPa。燒結(jié)樣品的組織成份和孔隙數(shù)量、形貌共同決定了燒結(jié)樣品壓潰強(qiáng)度變化趨勢(shì)。
　　 硅元素對(duì)燒結(jié)樣品的相對(duì)密度和含油率有顯著影響。隨著硅含量升高，燒結(jié)樣品的相對(duì)密度升高，含油率下降。硅元素含量較少時(shí)，硅顆粒從鋁基體中析出，彌散分布。在鋁基體和硅顆粒的界面

5、上存在點(diǎn)陣畸變和應(yīng)力場(chǎng)，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，將使合金顯著強(qiáng)化。但硅元素添加量大于1％時(shí)，析出的硅顆粒對(duì)基體的割裂作用明顯，會(huì)使樣品的壓潰強(qiáng)度降低。研究發(fā)現(xiàn)硅含量為1％的燒結(jié)樣品壓潰強(qiáng)度最高，達(dá)到177.11MPa。
　　 加入鎂元素后，會(huì)導(dǎo)致燒結(jié)樣品膨脹，燒結(jié)樣品相對(duì)密度降低，含油率升高。鎂與Al2O3薄膜的置換反應(yīng)和鎂與氧氣氧化反應(yīng)所生成的MgO會(huì)引起燒結(jié)體的膨脹。燒結(jié)過(guò)程中鎂與鋁粉表面氧化膜的置換反應(yīng)，破壞了樣品表面的氧化膜，加速

6、了粉末顆粒間原子的擴(kuò)散和冶金結(jié)合。同時(shí)，鎂與鋁反應(yīng)生成的S(Al2CuMg)強(qiáng)化相彌散分布于基體中，增加位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力，使金屬基體強(qiáng)化。研究發(fā)現(xiàn)以加入1％的鎂強(qiáng)化效果最好，壓潰強(qiáng)度達(dá)到190.91MPa。
　　 最終得到的優(yōu)化的燒結(jié)樣品成份配比為A1-10％Cu-1％Mg-1％Si。用132MPa的單位壓制力壓制樣品，樣品的相對(duì)密度為80％。在540℃下真空燒結(jié)，保溫4小時(shí)，得到的樣品含油率為22％，壓潰強(qiáng)度為190.91MPa