提高铜基摩擦材料抗磨损性能的研究

• 作 者: 陈百明
• 机 构: 中国科学院兰州化学物理研究所
• 出 处: 中国科学院兰州化学物理研究所
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: 铜基摩擦材料 原位合成 固体润滑剂 热压烧结 摩擦性能

论文研究了不同Ti和W含量以及不同的固体润滑剂石墨和h-BN对铜基粉末冶金材料摩擦磨损性能的影响。论文的创新点：通过热压烧结方法在铜基粉末冶金基体中原位合成了TiC、TiN、TiB2，从而使铜基体得到强化，提高了铜基材料的摩擦磨损性能。论文的主要研究内容和结论如下：　　
1.Ti可以与铜基中的润滑剂石墨发生化学反应生成TiC，从而使铜基摩擦材料的硬度得到明显改善。但是由于参与反应使石墨含量减少，导致铜基摩擦材料的磨损率及摩擦系数均明显升高。　　
2.W在3％以下的范围内可以小幅提高铜基摩擦材料的硬度，当W含量超过3％时，由于W与铜基中的摩擦剂SiC反应生成了硬度较低的WSi2和石墨，在摩擦副之间更易形成有效的润滑薄膜，使材料在较高的载荷下具有较小的磨损率。　　
3.石墨和h-BN是性能优良的铜基摩擦材料的固体润滑剂，由于晶体结构中相邻层与层之间较小的结合力，石墨的润滑性能优于h-BN。石墨和少量h-BN作为固体润滑剂的加入，可以有效的提高铜基摩擦材料摩擦磨损性能的稳定性。　　
4.通过热压烧结，Ti和h-BN在铜基摩擦材料中发生化学反应原位生成了TiN和TiB2。实验结果表明：随着生成的TiN、TiB2的增加，铜基摩擦材料的硬度、摩擦磨损性能得到了显著的改善，在较高的载荷下材料具有较小的磨损率。　　
5.通过热压烧结，Ti和石墨在铜基摩擦材料中发生化学反应原位生成了仅有TiC强化的铜基粉末冶金摩擦材料。结果发现：随着TiC含量的增加，铜基摩擦材料的硬度及摩擦系数得到了显著的提高。　　
实验结果表明：在铜基中原位合成的陶瓷相颗粒细小且分布均匀，可以显著的改善材料的摩擦磨损性能；在铜基摩擦材料中原位合成增强相是提高摩擦材料摩擦磨损性能经济的、材料组织可控制的、有效的方法。