鎳基高溫復(fù)合自潤(rùn)滑材料的制備與性能研究.pdf

1、隨著食品、紡織及冶金行業(yè)的高速發(fā)展，人們對(duì)在高速高溫工況條件下運(yùn)行的摩擦零件提出了更高的要求。鑒于潤(rùn)滑油脂不可避免的會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，發(fā)展在高溫高速環(huán)境下使用的具有良好耐磨性及自潤(rùn)滑性能的復(fù)合材料具有實(shí)際的應(yīng)用及研究?jī)r(jià)值。鎳基合金以其良好的抗氧化、抗腐蝕及高溫力學(xué)性能而得到了廣泛的應(yīng)用。本文以Ni20Cr合金為基體，加入鎳包石墨、BN及共晶BaF2/CaF2混合物為潤(rùn)滑相，采用粉末冶金的方法制備了鎳基高溫多相復(fù)合自潤(rùn)滑材料，并利用OM、

2、SEM、XRD、EDS、摩擦磨損試驗(yàn)及力學(xué)性能試驗(yàn)等手段對(duì)制備的復(fù)合材料的組織結(jié)構(gòu)、顯微形貌、力學(xué)性能與摩擦磨損性能及其機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。結(jié)果表明:
　　燒結(jié)溫度為1220℃，燒結(jié)保溫時(shí)間為3.5h時(shí)，鎳基合金復(fù)合材料獲得了最高的力學(xué)性能。隨著鎳包石墨含量的增加，制備材料的密度、硬度及壓潰強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)。鎳包覆石墨改善了潤(rùn)滑相與基體鎳晶粒的浸潤(rùn)性，當(dāng)鎳包石墨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10wt.％-20wt.％時(shí)，復(fù)合材料的硬度達(dá)到90HV-

3、110HV，壓潰強(qiáng)度達(dá)到350MPa-450MPa;復(fù)合BN對(duì)燒結(jié)的阻礙作用使得復(fù)合材料的密度降低，孔隙度升高，硬度及壓潰強(qiáng)度下降，當(dāng)BN的含量為2wt.％時(shí)，材料的組織結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能較好。
　　當(dāng)添加6wt.％-12wt.％的BaF2/CaF2進(jìn)行復(fù)合制備時(shí)，含2wt.％BN的鎳基復(fù)合自潤(rùn)滑材料由于BaF2/CaF2填充孔隙的作用改善了其顯微組織結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能，復(fù)合材料硬度為112.9HV-119.6HV，壓潰強(qiáng)度為346.47

4、MPa-436.02MPa;而添加了10wt.％鎳包石墨及2wt.％BN的Ni20Cr-BN-C-BaF2-CaF2材料，當(dāng)BaF2/CaF2含量為8wt.％時(shí)，樣品硬度達(dá)到最高的66.1HV、壓潰強(qiáng)度達(dá)到最高的236.64MPa。
　　不同潤(rùn)滑相的Ni20Cr基復(fù)合自潤(rùn)滑材料其摩擦磨損性能及機(jī)理不同。未添加任何潤(rùn)滑相的樣品摩擦系數(shù)為0.49左右，磨損量約為0.744mg/m，表現(xiàn)出了嚴(yán)重的粘著磨損現(xiàn)象，加入2wt.％BN后，Ni

5、20Cr復(fù)合材料的粘著磨損有所改善，摩擦系數(shù)及磨損量降低;石墨大大降低了材料發(fā)生粘著磨損的傾向，含10wt.％鎳包石墨的鎳基復(fù)合材料表現(xiàn)出了典型的磨粒磨損的特征;加入2wt.％BN及8wt.％BaF2/CaF2的鎳基復(fù)合材料其磨損量降低為0.083mg/m，摩擦系數(shù)降低為0.31;而同時(shí)加入2wt.％BN、10wt.％鎳包石墨及8wt.％BaF2/CaF2的材料獲得了最低的摩擦系數(shù)0.27及較低的磨損量0.114mg/m，其磨損機(jī)理為磨