碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基含油軸承的制備工藝及性能研究.pdf

1、鋁基燒結(jié)含油軸承具有較好的磨合性、優(yōu)良的導(dǎo)熱性、制品輕、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，因此具有廣闊的研究和發(fā)展空間。碳化硅力學(xué)性能優(yōu)異，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于增強(qiáng)復(fù)合材料方面。
　　本文采用粉末冶金工藝制備出性能優(yōu)異的鋁基燒結(jié)含油軸承樣品，通過(guò)化學(xué)鍍銅工藝制備出鍍銅碳化硅顆粒（SiC(Cu)）。研究了碳化硅顆粒（SiC）添加量、SiC(Cu)添加量以及燒結(jié)溫度對(duì)鋁基燒結(jié)含油軸承樣品的壓潰強(qiáng)度、含油率及微觀形貌的影響規(guī)律及機(jī)理。
　　本文以化

2、學(xué)鍍銅的方法在SiC表面得到了鍍覆良好的銅鍍層?；瘜W(xué)鍍銅工藝包括以無(wú)水乙醇去油、鹽酸粗化、氯化亞錫溶液敏化、硝酸銀溶液活化的預(yù)處理工藝，在pH值為12～13、溫度為35℃的鍍液中施鍍20min的化學(xué)鍍工藝。通過(guò)對(duì)比研究銅鹽、還原劑、絡(luò)合劑的不同添加量所產(chǎn)生的不同鍍覆效果，優(yōu)化出的具體工藝參數(shù)為：銅鹽為8g/L硫酸銅，還原劑為20ml/L甲醛，絡(luò)合劑為40g/L酒石酸鉀鈉，氫氧化鈉溶液（20％）為鍍液pH調(diào)節(jié)劑，調(diào)節(jié)pH值為12～13，恒

3、溫水浴鍋溫度為35℃，施鍍20min。以此工藝制備出的SiC(Cu)，鍍層質(zhì)量良好。
　　SiC添加量和燒結(jié)溫度均會(huì)影響鋁基燒結(jié)含油軸承樣品的顯微結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響樣品的壓潰強(qiáng)度和含油率。燒結(jié)溫度一定時(shí)，隨著SiC含量的增加，作為強(qiáng)化相的SiC充當(dāng)了載荷的主要承載相，試樣壓潰強(qiáng)度得到提高；但含量大于5wt%時(shí)，作為強(qiáng)化相的SiC對(duì)基體的割裂作用增大，導(dǎo)致試樣壓潰強(qiáng)度降低。由于SiC與鋁基體之間潤(rùn)濕角較大，二者之間界面結(jié)合較差，存在孔洞

4、。因此，含量的增加引起孔洞數(shù)量的增多，進(jìn)而導(dǎo)致含油率的增加。添加量一定時(shí)，燒結(jié)溫度的升高造成液相量增多，Al2O3薄膜被破壞程度增大，促進(jìn)了燒結(jié)頸的形成及圓化，試樣的致密化程度增大，導(dǎo)致試樣壓潰強(qiáng)度增大，含油率減小，徑向尺寸收縮率增大。當(dāng)SiC添加量為5wt%、燒結(jié)溫度為640℃時(shí)，試樣含油率為22.47%，壓潰強(qiáng)度為172.78MPa。相比未添加SiC的軸承試樣，壓潰強(qiáng)度提高了35.7%，軸承試樣綜合性能相對(duì)較好。
　　采用Si

5、C(Cu)作為強(qiáng)化相來(lái)增強(qiáng)鋁基燒結(jié)含油軸承時(shí)，隨著含量的增加，作為強(qiáng)化相的SiC(Cu)充當(dāng)了載荷的主要承載相，并承載較大的載荷作用，導(dǎo)致軸承試樣壓潰強(qiáng)度顯著提高、含油率降低、徑向尺寸收縮率增大。這是由于銅鍍層與鋁基體之間存在冶金結(jié)合作用，不僅改善了SiC與鋁基體之間的界面結(jié)合狀態(tài)，導(dǎo)致試樣致密化程度增大，而且有效的傳遞了載荷，增加了顆?；茣r(shí)的阻力；同時(shí)SiC表面的銅鍍層固溶到鋁基體中，對(duì)位錯(cuò)的滑移起到了釘扎作用。但是，過(guò)多的SiC對(duì)

6、基體的割裂作用增大，使得軸承試樣壓潰強(qiáng)度大幅度減小。當(dāng)SiC(Cu)含量一定時(shí)，隨著燒結(jié)溫度的升高，液相量增多，導(dǎo)致軸承試樣致密化程度增大，試樣壓潰強(qiáng)度增大、含油率降低、徑向尺寸收縮率增大。610℃～640℃燒結(jié)、SiC(Cu)含量為10wt%～15wt%的試樣，壓潰強(qiáng)度和含油率均達(dá)到了使用要求，當(dāng)SiC(Cu)添加量為14wt%、燒結(jié)溫度為630℃時(shí)，軸承試樣的含油率為15.20%，壓潰強(qiáng)度為242.41MPa，相比SiC增強(qiáng)鋁基含油