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铜铋石墨滑动轴承材料摩擦学特性研究

作　者: 梁建钊
导　师: 尹延国
学　校: 合肥工业大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 铜铋镀铜石墨摩擦磨损
分类号: TH117.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 26次
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内容摘要

铅作为铜基滑动轴承材料中重要的减摩、耐磨、抗粘着组元而得到广泛应用。然而,铅是一种有害有毒元素,随着人类对自身健康意识和环境保护意识的逐渐增强,产品无铅化势在必行。本文选用无毒低熔点金属元素铋和石墨作为复合润滑组元,以期利用石墨的减摩耐磨特性与铋的抗粘着特性的协同作用取代铜铅轴承材料中的铅,实现铜基轴承材料无铅化。采用常规的粉末冶金方法制备了铜铋/石墨滑动轴承材料,并开展了不同工况条件下的摩擦学特性研究,利用扫描电子显微镜、EDS能谱仪、光学显微镜等微观分析手段对材料的显微组织结构、磨痕表面形貌以及磨痕表面的化学组分进行了系统的分析,探讨了铜铋/石墨滑动轴承材料的摩擦磨损机理。摩擦磨损试验结果表明,干摩擦条件下,虽然铋的加入对铜基轴承材料的减摩、抗粘着特性有一定改善作用,但其磨损颗粒的脆性剥落,导致该材料磨损量明显增大,耐磨性较差,表明铜铋轴承材料不宜在干摩擦条件下使用。油润滑条件下,无铅铜铋轴承材料润滑油膜损伤小,Bi与润滑油有协同作用而体现出较好的减摩、抗粘着性能。无论是干摩擦还是油润滑条件下,添加适宜含量石墨后,都能使铜铋石墨轴承材料的减摩耐磨性能有明显提高,当石墨含量为2wt%时,石墨与铋已体现较好的协同作用,而镀铜石墨和铋在减摩、耐磨与抗粘着特性方面体现了更好的协同作用效果。由于摩擦热的作用,摩擦磨损过程中铜铋轴承材料中的低熔点组元铋会在摩擦副表面直接接触区域熔融、析出,降低接触区域的剪切强度,稳定摩擦副的运行；铜铋石墨轴承材料中的石墨在摩擦力作用下,铺覆展开在摩擦副直接接触表面,形成稳定的石墨润滑膜,并且石墨润滑膜可减缓脆性Bi组元在摩擦过程中的脱落,同时低熔点Bi组元又可改善石墨润滑膜的附着性与完整性,使得铜铋石墨轴承材料体现较好的减摩、抗粘着性能；镀铜石墨与铜合金基体的湿润性好,其基体界面结合紧密,可形成稳定的石墨润滑膜,铋与镀铜石墨的协同作用更佳,进一步提高了铜铋石墨轴承材料的减摩、耐磨性能。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
致谢  8-13
第一章绪论  13-20
  1.1 滑动轴承材料简介  13
  1.2 国内外滑动轴承材料的发展现状  13-16
  1.3 国内外滑动轴承材料无铅化的研究现状  16-18
  1.4 本课题研究意义及主要内容  18-20
第二章材料的制备  20-26
  2.1 铜基轴承材料的配方设计  20-23
  2.2 铜铋石墨轴承材料制备工艺  23-26
第三章石墨对铜铋石墨轴承材料力学性能的影响  26-30
  3.1 铜铋石墨轴承材料金相组织分析  26-27
  3.2 铜铋石墨轴承材料力学性能  27-29
  本章小结  29-30
第四章铜铋石墨轴承材料摩擦磨损性能研究  30-45
  4.1 摩擦磨损实验  30-31
  4.2 干摩擦条件下铜铋石墨轴承材料摩擦学特性  31-37
    4.2.1 定载荷条件下铜基轴承材料摩擦学特性  31-33
    4.2.2 定载荷条件下铜铋石墨轴承材料摩擦学特性  33-35
    4.2.3 载荷对铜铋石墨轴承材料摩擦学特性影响  35-37
  4.3 油润滑条件下铜铋石墨轴承材料摩擦学特性  37-43
    4.3.1 定载荷条件下铜基轴承材料摩擦学特性  37-39
    4.3.2 定载荷条件下铜铋石墨轴承材料摩擦学特性  39-40
    4.3.3 滴油量对铜铋石墨轴承材料摩擦学特性影响  40-42
    4.3.4 变载荷条件下铜基轴承材料的摩擦学特性  42-43
  本章小结  43-45
第五章铜铋石墨轴承材料摩擦磨损机理分析  45-59
  5.1 摩擦磨损理论  45-47
    5.1.1 固体润滑  45-46
    5.1.2 边界润滑  46-47
  5.2 铜铋石墨滑动轴承材料摩擦磨损机理分析  47-58
  本章小结  58-59
第六章总结与展望  59-61
  6.1 总结  59-60
  6.2 展望  60-61
参考文献  61-66
攻读硕士学位期间发表的论文  66

铜铋石墨滑动轴承材料摩擦学特性研究

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