無鉛銅鉍滑動軸承材料摩擦學(xué)特性研究.pdf

1、鉛作為銅基滑動軸承材料中重要的減摩、抗粘著組元而得到普遍使用。然而,鉛是一種有害元素,隨著環(huán)?；陌l(fā)展趨勢,產(chǎn)品無鉛化勢在必行。本文選用無毒低熔點金屬元素鉍作為軟質(zhì)相、石墨作為固體潤滑劑,以期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鉛的作用,實現(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、銅鉍石墨雙金屬軸承材料,并開展了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

2、觀分析手段對材料的顯微組織結(jié)構(gòu)、磨痕表面形貌、表面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理。
　　 在HDM-20端面摩擦磨損試驗機上進(jìn)行了邊界潤滑條件下的摩擦磨損試驗,探討了鉍的含量對無鉛銅鉍軸承材料減摩、抗粘著性能及其承載能力的影響,并與典型銅鉛軸承材料的性能進(jìn)行了對比分析。研究表明,鉍含量為3.0wt％的無鉛銅鉍軸承材料具有較好的減摩耐磨與抗粘著特性,與典型銅鉛軸承材料基本相當(dāng)。在固

3、定鉍含量為3.0wt％基礎(chǔ)上,開展了銅鉍石墨軸承材料的摩擦磨損特性研究,探討了石墨對銅鉍石墨軸承材料摩擦磨損性能的影響,含有鍍銅石墨的銅鉍軸承材料減摩耐磨性能明顯優(yōu)于含有未鍍銅的銅鉍軸承材料,其中添加2.5wt％鍍銅石墨的銅鉍軸承材料摩擦磨損特性較好,石墨與鉍體現(xiàn)出了一定的協(xié)同作用效果。然而,由于受到燒結(jié)工藝的影響,本文研究的含石墨銅鉍軸承材料燒結(jié)不充分,其摩擦磨損性能受到較大影響,含石墨銅鉍軸承材料燒結(jié)工藝有待進(jìn)一步優(yōu)化。
　　

4、 無毒低熔點組元鉍與鉛相似,因局部區(qū)域直接接觸與剪切變形導(dǎo)致溫度升高時,低熔點組元鉍的熔化、滲出而降低接觸區(qū)域的剪切強度,避免粘著撕裂的發(fā)生,摩擦副摩擦系數(shù)低運行較為穩(wěn)定。由于鉍較脆、延展性差,摩擦磨損過程中更容易從磨痕表面脫落,磨痕表面難以發(fā)現(xiàn)鉍元素的存在。鉍從磨痕表面脫落后,保留了材料表面原有的較多孔隙,即孔隙仍可起著存儲潤滑油改善摩擦副潤滑狀態(tài)的作用。這可能是在油潤滑摩擦磨損試驗條件下,CuSn10Bi3.0材料摩擦副穩(wěn)定階段的