滑動(dòng)軸承用無鉛銅基石墨復(fù)合材料的研究.pdf

1、本文以石墨粉、Cu10Sn合金粉為原料,采用粉末冶金法制備了石墨含量為0~3 wt.％的Cu10Sn/石墨復(fù)合材料和Cu10Sn/鍍銅石墨復(fù)合材料(鍍銅石墨粉采用化學(xué)鍍工藝)。較為系統(tǒng)的研究了石墨含量、石墨粉粒徑以及表面修飾鍍銅層厚度對(duì)復(fù)合材料物理性能、力學(xué)性能以及摩擦磨損性能的影響,用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線能譜儀(EDS)等對(duì)微觀形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,并探討了不同載荷下復(fù)合材料的摩擦磨損機(jī)理。
　　研究結(jié)果表明:

2、>　　(1)添加石墨粉可以明顯改善材料的摩擦學(xué)性能,隨著石墨含量的增加,復(fù)合材料的摩擦系數(shù)均明顯下降,范圍從0.4~0.5下降到0.2~0.3;但這種下降趨勢(shì)隨著石墨濃度的增加,特別是高于2.5 wt.%時(shí),變得越來越小;與此同時(shí)磨損量也有顯著降低。然而,石墨的添加降低了材料的力學(xué)性能,當(dāng)石墨含量由0.5 wt.%增加至3 wt.%時(shí),抗壓強(qiáng)度降低了約50%。
　　(2)石墨粒徑影響材料性能,當(dāng)石墨含量高于1 wt.%時(shí),材料的各

3、方面性能均隨石墨粒徑的增大而提高,石墨含量為3 wt.%時(shí),這種差別尤為明顯。
　　(3)石墨表面的銅鍍層是以形核方式長(zhǎng)大的,而不是細(xì)小銅顆粒的堆疊。石墨表面涂層對(duì)復(fù)合材料性能有較大影響。石墨表面鍍銅層較薄時(shí)(MC:MCu<1:1),復(fù)合材料的性能較未鍍覆時(shí)沒有明顯的變化,當(dāng)MC:MCu=1:1時(shí),材料在密度和相對(duì)密度上都有所提高,同時(shí),抗壓強(qiáng)度提高了約5~10%,摩擦系數(shù)也有顯著的降低,同時(shí)磨損量在100 N載荷下也有大幅度降低

4、,約15~25%;而繼續(xù)增加鍍層厚度,材料的相對(duì)密度、硬度等均有所下降,使得摩擦與機(jī)械性能反而急劇下降。
　　(4)在低載荷(30、50 N)下,復(fù)合材料主要的磨損機(jī)制是相對(duì)輕微的磨料磨損,而在高載荷(100 N)下,呈現(xiàn)較為嚴(yán)重的磨料磨損;在低石墨濃度(低于1 wt.%)下,主要磨損機(jī)制是嚴(yán)重的粘著磨損,在高石墨濃度(高于2.5 wt.%)下,是相對(duì)輕微的粘著磨損。此外,石墨鍍銅層過厚(MC:MCu=1:2)及粒徑為20μm時(shí),