不同工况条件下含银铜铋轴承材料的摩擦学特性研究

摘要

在滑动轴承材料中,铅元素的应用很广泛,但铅是一种有毒元素,随着人们健康、环境意识的提高,产品的无铅化要求更加严格。低熔点软质相Bi可取代铅起减摩、抗粘着作用,但由于Bi易脆,易脱落,影响铜基轴承材料的耐磨性能,为了弥补Bi所产生的缺陷,在无铅铜铋合金中加入微量Ag,以期进一步改善无铅铜铋轴承材料的摩擦学性能。　　为了清楚Bi、Ag在含银铜铋轴承材料里的减摩耐磨作用及机理,本文以铜合金基体材料、铜铋轴承材料、含银铜铋轴承材料为对象,采用常规粉末冶金技术工艺制备实验试样,在测试相关力学性能的基础上,系统的研究了几种铜基轴承材料在不同工况条件下的摩擦学特性;并结合微观测试分析手段探讨了含银铜铋轴承材料的减摩、抗粘着机理。　　研究表明:滴油量较少时,铜合金基体材料的摩擦磨损性能相对较差,无铅铜铋轴承材料、无铅含银铜铋轴承材料的摩擦磨损性能相对较好,其中7#含银铜铋材料摩擦磨损特性最好,适量银的添加对铜铋轴承材料的减摩、抗粘着特性确有改善效果;当润滑油量有一定增加时,润滑油膜不稳定,同时影响Bi、Ag的析出,反而导致材料摩擦学特性降低;继续增加润滑油使摩擦界面润滑油量较充足(滴油量:45滴/min)时,摩擦磨损过程中起减摩作用的主要是润滑油,使得摩擦副运行平稳,摩擦系数低、材料磨损量小,几种材料的摩擦学特性较为接近;润滑条件较差时更能体现无铅含银铜铋轴承材料较好的减摩抗粘着特性。　　在铜铋滑动轴承材料中,由于低熔点组元Bi因摩擦热和挤压作用易向摩擦表面析出,起到减摩抗粘着作用,但Bi的脆性特征,积累在摩擦表面的Bi易从铜基体表面脱落,使材料的耐磨性能降低;Ag可以和Bi形成共晶组织,对Bi起钉扎作用,增强Bi和铜基体之间的结合力,减缓Bi从铜基合金表面脱落,即Ag和Bi在摩擦表面的协同作用改善材料的摩擦学特性。

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第一章 绪论

1.1滑动轴承及润滑

1.2失效形式

1.3滑动轴承的要求

1.4滑动轴承材料

1.5铅的特性及无铅化规定

1.6滑动轴承的无铅化

1.7用铋来代替铅实行无铅化

1.8本课题研究意义和主要内容

第二章 材料的制备和力学性能

2.1 材料的配方设计

2.2 材料制备工艺

2.2 含银铜铋轴承材料的力学性能研究

2.3 本章小结

第三章 含银无铅铜铋轴承材料摩擦磨损特性研究

3.1 摩擦磨损试验机原理

3.2 不同载荷条件下含银铜铋轴承材料摩擦学特性

3.3 不同润滑条件对不同材料的影响

3.4 本章小结

第四章 摩擦磨损机理分析

4.1 滑动轴承材料的减摩理论及磨损形式

4.2 含银无铅铜铋滑动轴承材料减摩、抗粘着特性及机理分析

4.3 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文