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粉末注射成形铜基摩擦材料的研究

作　者: 肖磊
导　师: 邹家生
学　校: 江苏科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 粉末注射成形脱脂烧结摩擦磨损性能
分类号: TF124.39
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

金属粉末注射成型(MIM)因其制品具有高质量、高精度等优点成为近年来粉末冶金工业研究的热点。铜及铜基合金因具有导热率高、塑性好、延展率大、常温下与氧亲和力小、耐腐蚀性强等一系列优点,在现代导电导热材料、摩擦材料等方面占据了重要的地位。本文主要利用粉末注射成型技术制备铜基摩擦材料,优化了材料制备过程中的各工艺参数。在基本工艺研究的基础上,借助扫描电镜、X射线衍射仪及摩擦磨损试验机等仪器设备,对铜基粉末冶金摩擦材料的表面组织形貌、密度及互动摩擦磨损特性进行了较为系统的研究与分析。最后给出了其摩擦磨损性能。经工艺试验研究,注射成形最佳喂料工艺为:粉末装载量54%;粘结剂60%PW+25%LDPE+10%SA;混炼温度150℃;混炼时间2h。采用正交试验法系统研究了注射压力、注射温度、注射速度及其交互作用对注射预成形坯质量的影响,评价了各参数对成形坯质量的影响,获得了注射成形的优化注射工艺参数。最佳注射参数为:注射温度155℃,注射压力110 MPa,注射速度40m?s-1,锁模力90 MPa,保温时间10s。最佳脱脂工艺参数为:40℃脱脂6h。在560℃以下烧结时,升温速度应当控制在2℃·min-1以下;升温结束后,可采用快速降温的方式冷却。随着烧结温度的升高,试样的致密度逐渐提高;延长高温阶段的保温时间至10min有利于孔隙的消除,从而增加试样的致密度。摩擦磨损试验表明:采用粉末注射成形工艺制取的铜基摩擦材料,随着石墨含量的增加,材料的孔隙率增加,造成基体材料的密度及硬度均呈下降趋势。当石墨含量小于10%时,随着石墨含量的增加,减摩材料及对偶件的磨损率逐渐降低;当石墨含量处于10%～15%时,磨损率较小,摩擦系数能够稳定维持在较低水平,从而减少减摩材料的消耗,能够形成保护膜降低对偶件的磨损,保护对偶件;当石墨含量大于15%时,减摩材料的磨损率上升,摩擦系数增大。当石墨含量在10%～15%之间时,减摩材料既能获得较好的密度、硬度,又能充分发挥减摩效果,保护对偶件。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
CONTENT  11-13
第一章概述  13-27
  1.1 金属粉末注射成形工艺的特点  13-15
  1.2 本课题的国内外研究现状  15-19
    1.2.1 金属粉末注射成形工艺的发展历程  15
    1.2.2 国际概况  15-17
    1.2.3 国内概况  17-19
  1.3 金属粉末注射成形工艺  19-24
    1.3.1 粉末的选取  19
    1.3.2 混料  19-20
    1.3.3 注射成形  20-23
    1.3.4 脱脂  23-24
    1.3.5 烧结  24
  1.4 本课题的研究意义及内容  24-26
    1.4.1 研究意义  24-25
    1.4.2 研究内容  25-26
    1.4.3 研究方法  26
    1.4.4 本课题研究特色  26
  1.5 本章小结  26-27
第二章试验材料、设备及方法  27-37
  2.1 试验材料  27-28
    2.1.1 原料粉末  27-28
    2.1.2 有机粘结剂  28
  2.2 试验设备  28-32
  2.3 试验方法  32-33
    2.3.1 试验研究方法  32
    2.3.2 试验工艺流程  32-33
  2.4 性能检测及方法  33-37
    2.4.1 粉末松装密度、振实密度的测试  33-34
    2.4.2 尺寸测量  34
    2.4.3 密度测量  34
    2.4.4 表面形貌观察  34-35
    2.4.5 摩擦磨损性能测定  35-36
    2.4.6 磨屑成分分析  36-37
第三章注射成形工艺  37-49
  3.1 喂料的制备  37-41
    3.1.1 粘结剂的选取原则  37-38
    3.1.2 喂料与粘结剂的混炼  38-39
    3.1.3 喂料流变学  39-40
    3.1.4 混料均匀性评价  40-41
  3.2 注射成形  41-43
    3.2.1 试验方法  41-43
  3.3 注射成形缺陷的影响因素及质量控制  43-48
    3.3.1 充型不足  44-45
    3.3.2 飞边  45-46
    3.3.3 断裂  46
    3.3.4 表面凹陷及表面裂纹  46-47
    3.3.5 表面流动纹  47
    3.3.6 湍流及其他缺陷  47-48
  3.4 本章小结  48-49
第四章脱脂及烧结工艺  49-65
  4.1 脱脂原理  49-53
    4.1.1 溶剂脱脂原理  49-51
    4.1.2 热脱脂原理  51-53
  4.2 脱脂过程的控制  53-56
    4.2.1 脱脂过程的缺陷避免  53-54
    4.2.2 工艺参数对脱脂速率的影响  54-56
  4.3 烧结基本原理  56-58
  4.4 注射成形试样的烧结  58-63
    4.4.1 烧结温度及时间的影响  58-61
    4.4.2 升温速率的影响  61-62
    4.4.3 影响烧结缺陷的因素及分析  62-63
  4.5 本章小结  63-65
第五章摩擦磨损性能研究  65-77
  5.1 摩擦学原理  65-67
  5.2 摩擦特性分析  67-75
    5.2.1 石墨含量对磨损率的影响  67-70
    5.2.2 石墨含量对摩擦系数的影响  70-71
    5.2.3 石墨含量对磨损特性的影响  71-75
  5.3 本章小结  75-77
第六章结论  77-79
参考文献  79-83
致谢  83-85
攻读学位期间发表的学术论文  85-86
大摘要  86-90

粉末注射成形铜基摩擦材料的研究

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