FeS/铜基轴承材料摩擦学性能研究

摘要

铅广泛应用于铜基滑动轴承材料中，但铅是有害物质，对人体和环境都有着严重的危害，随着环保和健康意识的不断加强，产品无铅化是发展的必然趋势。本文以期利用固体润滑剂FeS的减摩抗粘着作用，替代铜基滑动轴承材料中的铅，实现铜基滑动轴承材料无铅化。通过粉末冶金工艺制备FeS/铜基轴承材料，采用X射线衍射仪和金相显微镜观察分析其组成及金相组织，对其孔隙率、硬度、密度进行检测，利用MM-200测试FeS/铜基轴承材料的摩擦磨损性能，并采用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线光电子能谱对其摩擦磨损机理进行分析。
　　研究表明，FeS在压制过程中具有润滑作用，当其含量在5％以下时，随着FeS含量的增多，材料的表面孔隙率呈减小趋势;当其含量超过5％时，由于FeS与基体结合不紧密，随其含量的增多，材料的表面孔隙率呈增加趋势;而且FeS颗粒具有疏松多孔特征，所以随着FeS含量的增加，材料的储油能力增加。FeS颗粒含量较少时对铜合金基体具有弥散强化作用;当含量过多时，其质软易滑移的特性会起主导地位，材料的硬度下降。
　　在干摩擦条件下，材料中的FeS颗粒可以不断向摩擦表面聚集，在材料表面形成一层固体润滑膜，进而保证FeS/铜基轴承材料具有良好的减摩耐磨性能。在预浸油干摩擦条件下，由于材料中的FeS颗粒具有储油功能，所以在摩擦过程中，FeS含量较高的材料会析出更多润滑油，在固体润滑膜和润滑油膜的协同作用下，FeS/铜基轴承材料体现出优良的减摩耐磨性能。在预浸油油润滑条件下，润滑油起主导减摩作用，FeS含量较高的材料含有较多孔隙，在外载荷作用下，润滑油易于从孔隙处渗漏，反而不利于润滑油膜的稳定;同时，FeS含量较高时，材料的强度硬度下降而易于变形，也不利于润滑油膜稳定;不同载荷条件下，FeS有一最佳含量，使FeS/铜基轴承材料具有较好的减摩耐磨性能。FeS/铜基轴承材料与45＃对磨时，因为45#钢较硬，硬质微凸体以及脱落的硬质颗粒很容易划伤铜基材料表面，进而发生磨粒磨损;与不锈钢对磨时，由于不锈钢质软、易粘着，磨粒磨损减轻，粘着磨损严重。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 滑动轴承

1．2 滑动轴承材料要求

1．3 滑动轴承材料分类

1．4 铅的毒害作用和无铅化

1．5 国内外铜基轴承材料无铅化的发展现状

1．6 本课题研究的意义及主要内容

第二章 材料的制备和力学性能

2．1 材料的配方设计

2．2 FeS／铜基轴承材料的制备工艺

2．2．1 选料

2．2．2 混料

2．2．3 压制成型

2．2．4 烧结

2．2．5 后处理

2．3 FeS／铜基轴承材料成份分析

2．4 FeS／铜基轴承材料金相组织分析

2．5 FeS／铜基轴承材料孔隙率分析

2．6 FeS／铜基轴承材料的硬度、密度

2．7 本章小结

第三章 FeS／铜基轴承材料摩擦磨损性能研究

3．1 摩擦磨损试验机原理

3．2 下试样为45#钢条件下铜基轴承材料摩擦学性能

3．2．1 干摩擦条件下材料的摩擦磨损性能

3．2．2 不同载荷预浸油干摩擦条件下材料的摩擦磨损性能

3．2．3 不同载荷下预浸油油润滑条件下材料的摩擦磨损性能

3．3 下试样为不锈钢条件下铜基轴承材料摩擦学性能

3．3．1 干摩擦条件下材料的摩擦磨损性能

3．3．2 预浸油干摩擦条件下材料的摩擦磨损性能

3．3．3 不同载荷预浸油油润滑条件下材料的摩擦磨损性能

3．4 本章小结

第四章 FeS／铜基轴承材料摩擦磨损机理分析

4．1 滑动轴承材料的润滑原理

4．1．1 流体润滑

4．1．2 边界润滑

4．1．3 固体润滑

4．2 FeS／铜基轴承材料的摩擦磨损机理分析

4．2．1 干摩擦条件下FeS／铜基轴承材料的减摩机理

4．2．2 预浸油干摩擦条件下FeS／铜基轴承材料的减摩机理

4．2．3 预浸油油润滑条件下FeS／铜基轴承材料的减摩机理

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

攻读硕士期间的学术活动及成果情况