铜镍与铜铅轴承材料的摩擦学性能研究

摘要

随着汽车工业的飞跃发展和环保理念的增强，对铜基合金滑动轴承材料提出了更加严苛的要求，不仅希望铜基轴承材料无铅化，而且还要其具有高的承载能力、抗疲劳特性，以及具有一定的耐高温和耐腐蚀能力。无铅含镍铜基合金替代传统弹性铍青铜材料具有优越性，将其作为减摩耐磨材料使用，在耐热、耐腐蚀特性方面也有一定潜力。本论文选取粉末冶金方法制备无铅铜镍、典型铜铅双金属轴承材料，对其进行了耐热、耐腐蚀特性以及不同工况下的摩擦学特性研究，并在微观分析方法的帮助下对摩擦磨损机理和腐蚀机理进行了探讨。
　　无铅铜镍轴承材料具有明显时效硬化现象，经400℃左右加热后，硬度保持最高，且始终比两种典型铜铅材料的硬度大，耐热性较好。在HDM-20型试验机上实施的各种端面摩擦磨损试验表明，低载荷、润滑充分条件下无铅铜镍轴承材料与典型铜铅轴承材料表现出基本相当的摩擦学性能，但无铅铜镍轴承材料的跑合性稍差，且明显受载荷和速度的影响。逐级加载油润滑情况下，无铅铜镍轴承材料随载荷增大摩擦副率先发生破坏，减摩、抗粘着性能不如含铅材料，摩擦磨损过程中含铅材料基体中的软质相铅逐渐在表面形成保护膜并与润滑油起协同润滑作用，发挥出较好的减摩、抗粘着效果。无铅铜镍轴承材料原始轧制表面留有较多孔隙，而两种铜铅材料表面孔隙则被第二相铅所填充;预浸油工况下无铅铜镍轴承材料表面多孔结构可以储存润滑油，表现出优于典型铜铅材料的摩擦学性能。无铅铜镍材料经劣化油腐蚀，表面形成一层具有保护性质的氧化膜，阻止基体进一步遭到破坏，具有较好的耐腐蚀性。铜铅材料则因减摩、抗粘着组元铅被选择性腐蚀溶析，基体组织破坏严重，摩擦磨损性能明显降低。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 滑动轴承简介

1．2 失效类型

1．3 理想滑动轴承材料性能

1．4 滑动轴承材料种类及发展现状

1．5 铜基滑动轴承材料无铅化

1．6 新型Cu-Ni-Sn系轴承合金的研究与发展

1．7 本课题研究意义和主要内容

第二章 材料制备与性能分析

2．1 材料配方设计

2．2 双金属材料的制备

2．2．1 工艺流程

2．2．2 铜合金粉的制备

2．2．3 钢板的选取与处理

2．2．4 铺粉及烧结轧制变量确定

2．3 试验材料组织结构及基本性能分析

2．3．1 金相组织结构

2．3．2 硬度检测

2．3．3 耐热性能分析

2．4 摩擦磨损试验仪器及试验方案

2．5 微观检测分析方法

2．6 本章小结

第三章 铜镍和铜铅轴承材料的摩擦学特性及其机理分析

3．1 不同材料表面基本形貌特征

3．1．1 原始轧制状态下表面形貌特征及分析

3．1．2 砂纸打磨状态下表面形貌特征

3．2 不同工况下各试验材料的摩擦磨损性能及其机理分析

3．2．1 定载油润滑试验结果分析及机理探讨

3．2．2 定载预浸油试验结果分析及机理探讨

3．2．3 逐级加载油润滑试验结果分析及机理探讨

3．2．4 逐级加载预浸油试验结果分析及机理探讨

3．3 载荷、速度对试验材料摩擦磨损性能的影响

3．3．1 载荷对试验材料摩擦磨损性能的影响

3．3．2 速度对试验材料摩擦磨损性能的影响

3．4 本章小结

第四章 材料的耐腐蚀性及其对摩擦学性能的影响

4．1 劣化润滑油腐蚀试验

4．1．1 腐蚀试验方案制定

4．1．2 腐蚀结果及机理分析

4．2 试样腐蚀前后摩擦磨损性能变化情况

4．2．1 定载油润滑条件下试样腐蚀前后的摩擦学特性

4．2．2 逐级加载油润滑条件下试样腐蚀前后的摩擦学特性

4．2．3 腐蚀前后摩擦磨损机理探讨

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

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况