【摘要】：本論文采用非自耗真空電弧熔煉法制備了Cu-Fe-Si合金材料,借助HSR-2M型高速往復(fù)摩擦磨損試驗機,采用單因素變量法進行分組實驗,分析了硅含量、摩擦載荷、摩擦轉(zhuǎn)速、摩擦系數(shù)四者之間的關(guān)系,以“球-面”摩擦副摩擦的方式考察了不同硅含量的銅鐵硅合金的摩擦磨損性能的影響,深入分析了硅含量對銅鐵硅合金材料力學性能的影響規(guī)律,采用掃描電子顯微鏡(SEM)、超景深顯微系統(tǒng)、能譜儀以及X射線衍射儀(XRD)等儀器對試件和對偶磨球摩擦副表面的磨損特性進行了微觀組織、相結(jié)構(gòu)與成分的分析,得到以下主要結(jié)論:(1)銅鐵硅合金的抗壓性能隨著硅含量增加先增加有降低。硅含量為5%時,銅鐵硅合金具有極高的屈服強度;隨著硅含量的增加,材料的抗壓性能逐漸提高,硅含量為13%時,銅合金的抗壓強度達到最大值,為1168.58MPa,隨著硅含量繼續(xù)增加,材料的抗壓強度又開始逐漸降低。(2)Cu-Fe-Si體系中,當硅含量低于18wt%時,體系中所有的硅能全與銅、鐵反應(yīng)完全,形成金屬硅化物。適量的高硬度金屬硅化物能顯著提高了銅合金的硬度、抗腐蝕性能和耐磨性能。同時可以減小組織孔隙度,提高表面光潔度,起到降低摩擦面的損傷程度,達到降低銅基合金的摩擦因數(shù)和磨損率的作用。(3)同一轉(zhuǎn)速下,摩擦載荷越高、摩擦系數(shù)越低;在同一載荷下,轉(zhuǎn)速與摩擦系數(shù)之間成線性關(guān)系;定速定載荷時,隨著硅含量的提高,摩擦系數(shù)先降低后上升,體積磨損率呈現(xiàn)出先降低而后增加的趨勢。有效掌握硅含量、摩擦載荷、摩擦速度和摩擦系數(shù)四者之間的平衡區(qū)域,能使銅鐵硅合金材料的摩擦磨損性能達到最佳狀態(tài)。(4)Cu-Fe-Si合金材料的耐磨性主要取決于基體組織。硅的質(zhì)量分數(shù)超過18%時,組織中形成過多的脆性金屬硅化物導致材料組織疏松,力學性能急劇降低,宏觀上表現(xiàn)為材料體積磨損率顯著增加。應(yīng)當視具體工況條件來確定Cu-Fe-Si中硅的含量,以達到強度與耐磨性的有機平衡。(5)不同的工況條件下,磨損機制也不相同。以40N-600r/min工況為例說明,硅占比5%的試樣,磨損機理以嚴重的粘著磨損為主,硅占比10%的試樣,其磨損機理主要以輕微的粘著磨損和磨粒磨損為主,硅含量13%的試樣,摩擦過程中表面磨損機理以輕微的磨粒磨損為主,含硅15%的試樣,其磨損機理以表面疲勞磨損和磨粒磨損為主,含硅含量18%的試樣,主要發(fā)生嚴重的磨粒磨損。
【圖文】：

在成型壓強為 150 MPa ~ 200 MPa 的情況下，將混合粉末壓制成塊，以備熔煉。實驗選取的原料如表 2-1：表 2-1 試驗原料特性參數(shù)Table 2-1 The charracteristic parameters of the power粉末種類 粒徑/um 純度 生產(chǎn)廠家霧化銅粉 -200 目 98.7% 長沙天久金屬材料有限公司還原鐵粉 -200 目 97.9% 清河縣匯廣金屬材料有限公司多晶硅粉 15um 95% 清河縣匯廣金屬材料有限公司2.1.2 熔煉工藝的設(shè)計為了保證每組試樣制備的條件相同，熔煉的電流每次均采用 300A，電流過小無法熔開，電流過大容易造成合金組織內(nèi)發(fā)生嚴重的成分偏析。每次熔煉的時間也保證相同。

23圖 3-5 不同硅含量的 Cu-Fe-Si 合金材料（a）10wt％Si，（b）13wt％Si，，（c）15（e）20wt％Si，（f）25wt％SFIG. 3-5 Microstructure and EDS of Cu-Fe-Si w(a)10％Si doping,(b)13％Si doping,(c)15％(e)20％Si and(f)25％Si doping(從圖 3-5 顯微組織圖可以看到，不同硅含
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TG146.11

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1 趙小峰;Cu-Fe-Si合金材料的組織及其耐磨性研究[D];湘潭大學;2019年

本文編號：2680819