青铜663基复合材料的制备及其在海水环境下的摩擦学研究

• 作 者: 崔功军
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院大学
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 青铜663基复合材料 制备方法 海水环境 摩擦学性能 粉末冶金

本论文选取Cu-6Sn-6Zn-3Pb（青铜663）作为自润滑复合材料的基体材料，通过优化材料的组成和微结构以期改善青铜663材料在海水环境下的减摩和抗磨损性能。采用粉末冶金的方式设计并制备了一系列自润滑复合材料，在海水环境下研究了复合材料的摩擦学性能。取得的主要结果如下:　　1.青铜663合金在海水条件下具有较好的摩擦学性能。海水在摩擦过程中表现出腐蚀作用、润滑作用和冷却作用。　　2.海水条件下石墨是一种有效的固体润滑剂，通过镍包石墨中镍的固溶强化作用改善了粉体界面结构，提高了复合材料的机械性能;摩擦过程中石墨从青铜基体中逐渐富集到摩擦表面提供润滑作用;含11.7 wt.％镍包石墨粉的复合材料表现出优良的摩擦学性能。　　3.海水条件下载荷对青铜663-11.7 wt.％镍包石墨复合材料的摩擦学行为具有重要的影响;当载荷超过110N时，材料的摩擦系数减小，磨损率增大;磨损机理为犁沟、塑性变形和剥落。　　4.干摩擦条件下青铜663-石墨复合材料的摩擦表面可形成一层致密的富含石墨的混合润滑层从而改善了青铜基材料的摩擦磨损性能。含15 wt.％镍包石墨的青铜基复合材料表现出优异的摩擦学性能。　　5.在海水条件下软金属银呈现出良好的润滑作用。由于海水的腐蚀作用和栓的滑动作用促使摩擦表面形成富含银的润滑层。青铜663-7 wt.％银复合材料在海水条件下具有最优良的摩擦学性能。　　6.纳米SiC和Al2O3颗粒对青铜基体起到了明显的弥散强化作用。由于陶瓷颗粒的添加，青铜663-石墨和青铜663-银复合材料的硬度和抗磨损性能得到显著提高，但随着陶瓷颗粒含量的增加，摩擦系数显著增大。含2 wt.％陶瓷颗粒的复合材料表现出最佳的摩擦学性能。　　本论文的研究结果对海水环境下新型自润滑材料的选用提供了一定的数据积累和参考价值，对于深入理解海水环境下材料的摩擦学行为规律和磨损机理具有指导意义。