W-20Cu復(fù)合材料高溫高速摩擦磨損行為及機(jī)理研究.pdf

1、鎢銅復(fù)合材料因其高硬度、高強(qiáng)度、導(dǎo)熱導(dǎo)電性好等優(yōu)良性能被用作電磁炮導(dǎo)軌材料及高壓開(kāi)關(guān)觸頭材料。在實(shí)際使用過(guò)程中，材料常常處于熱、力、電多場(chǎng)耦合的嚴(yán)酷工況下，服役條件下材料的力學(xué)性能及微觀組織演變直接關(guān)系到零件的使用壽命和服役安全性。以往研究集中在鎢銅材料的制備和導(dǎo)電等性能上，而對(duì)于鎢銅材料的摩擦磨損行為鮮有關(guān)注，基于此，本文選用W-20Cu復(fù)合材料分別與45鋼和7075Al進(jìn)行配副，系統(tǒng)研究了高溫、高速干摩擦條件下鎢銅復(fù)合材料及配副材料

2、的摩擦磨損行為、機(jī)理及組織演變。
　　本文首先分析了高速條件下，不同退火態(tài)鎢銅材料摩擦磨損性能及其行為。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在750~950℃溫度范圍內(nèi)，當(dāng)保溫時(shí)間為1h時(shí)，隨著退火溫度的升高，鎢銅復(fù)合材料的導(dǎo)電率、硬度和密度變化趨勢(shì)相同，均先升高再下降。當(dāng)退火溫度分別為800℃和900℃時(shí)，隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，硬度先升高后降低，導(dǎo)電率降低。800℃×0.5h時(shí)導(dǎo)電率達(dá)到峰值，為47.32％IACS。900℃×1h時(shí)硬度達(dá)到峰值，為285

3、HB。退火處理后W-20Cu/45鋼摩擦系數(shù)以及鎢銅材料的磨損率與處理前相比均有所降低。W-20Cu/45鋼硬度差值在60~90 HB時(shí)，摩擦系數(shù)較低，最低值為0.09。不同退火態(tài)W-20Cu/45鋼磨損機(jī)制為氧化磨損和粘著磨損。在溫度50~300℃內(nèi)，選擇W-20Cu復(fù)合材料與45鋼對(duì)磨，隨環(huán)境溫度的升高，摩擦系數(shù)先升高再下降，溫度超過(guò)200℃鎢銅材料磨損率劇烈上升。分析表明，速度100r/min時(shí)，W-20Cu/45鋼磨損機(jī)制主要為

4、磨粒磨損和氧化磨損。當(dāng)速度超過(guò)100r/min時(shí)，W-20Cu/45鋼磨損機(jī)制主要為疲勞磨損、磨粒磨損和氧化磨損。在室溫環(huán)境下，載荷400~800 N范圍內(nèi)，隨著載荷升高，對(duì)磨盤(pán)45鋼磨損率變化不大，鎢銅材料磨損率劇烈上升，產(chǎn)生大量片狀磨屑。W-20Cu/45鋼摩擦系數(shù)隨著載荷的升高而升高。在重載條件下，W-20Cu/45鋼磨損機(jī)制為磨粒磨損、剝落磨損為主，粘著磨損為輔。高速滑塊式摩擦磨損試驗(yàn)?zāi)Σ了俣葹?6~57 m/s，試驗(yàn)結(jié)果表明，