金屬基固體自潤滑材料是材料科學研究領域的一個重要發(fā)展方向，因其在特殊條件下具有優(yōu)良的摩擦學特性而受到人們的廣泛關注，對節(jié)約能耗，延長機械使用壽命及提高工作可靠性都有重要意義。FeS具有六方結構，是很好的固體潤滑材料。 本文通過反應合成法采用分析純CuS粉末、機械合金化制備的鐵銅合金和工業(yè)電解銅粉為原料來制備Cu／FeS復合材料，經X—射線衍射分析和能譜分析表明合成的樣品中含有Cu、FeS和Fe₂O₃三相。我們從熱力學和動力學的角度研究了反應的機理，通過熱力學計算表明該反應是可以自發(fā)進行的，同時對反應過程中Cu和Fe可能發(fā)生的氧化反應的吉布斯自由能及氧分壓進行了計算，解釋了生成Fe₂O₃的原因。通過對5％FeS反應過程的差熱分析及電導率的測定，分析了反應的動力學過程，計算了反應的激活能。 在實驗中，制備了三種不同成分的樣品，理論生成FeS的百分含量分別為5％、10％和15％。隨著FeS百分含量的提高，材料的致密度和電導率下降，而硬度提高。對合成的樣品進行了熱壓及擠壓加工，分析了不同階段材料的顯微組織和...

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【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 耐磨材料、減摩材料和摩阻材料
        1.2.1 減摩材料
            1.2.1.1 對減摩材料性能的要求
            1.2.1.2 常用減摩材料
        1.2.2 摩阻材料
            1.2.2.1 對摩阻材料性能的要求
            1.2.2.2 常用金屬摩阻材料
        1.2.3 耐磨材料
        1.2.4 提高材料耐磨性的表面強化技術
            1.2.4.1 表面淬火
            1.2.4.2 化學熱處理
            1.2.4.3 表面鍍覆
            1.2.4.4 表面冶金強化
    1.3 FeS的制備及減磨機理
        1.3.1 FeS的制備方法
            1.3.1.1 微乳液法
            1.3.1.2 均相沉淀法
            1.3.1.3 輝光放電合成 FeS
            1.3.1.4 離子滲硫
            1.3.1.5 高溫合成法
            1.3.1.6 電弧放電
        1.3.2 FeS的減摩耐磨機理
    1.4 FeS材料的性能及應用
        1.4.1 FeS材料的性能
            1.4.1.1 FeS的摩擦性能
            1.4.1.2 FeS的氧化性
        1.4.2 FeS材料的應用
            1.4.2.1 FeS作為固體潤滑劑的應用
            1.4.2.2 FeS作為電極的應用
            1.4.2.3 FeS在處理含鉻污水中的應用
    1.5 原位反應合成技術
    1.6 課題研究的目的和意義
    1.7 課題來源及研究內容
        1.7.1 課題來源
        1.7.2 課題研究的內容
    1.8 本章小結
第二章 實驗方案及樣品制備
    2.1 實驗方案
        2.1.1 實驗所用原料
        2.1.2 實驗的工藝流程
        2.1.3 實驗所用設備
        2.1.4 分析與測試所用儀器
            2.1.4.1 材料致密度測試
            2.1.4.2 電阻率的測定
            2.1.4.3 電導率的測定
            2.1.4.4 硬度的測定
            2.1.4.5 抗拉強度的測定
            2.1.4.6 相組成分析
            2.1.4.7 掃描電鏡及能譜分析
            2.1.4.8 顯微組織分析
            2.1.4.9 透射電鏡分析
    2.2 Cu/FeS復合材料的制備
        2.2.1 材料的制備
        2.2.2 實驗結果與討論
            2.2.2.1 合成材料的物相分析
            2.2.2.2 合成材料的掃描電鏡圖像及能譜分析
    2.3 本章小結
第三章 Cu/FeS復合材料的反應機理
    3.1 反應過程的熱力學計算
        3.1.1 CuS和Fe反應的熱力學計算
        3.1.2 反應可能涉及的Fe和 Cu的氧化熱力學計算
    3.2 反應過程的動力學計算
        3.2.1 動力學分析模型
            3.2.1.1 氧化動力學模型
            3.2.1.2 結晶動力學模型
            3.2.1.3 不需要反應模型的分析方法
            3.2.1.4 化學動力學模型
        3.2.2 反應燒結過程的動力學分析
            3.2.2.1 反應過程電導率的測量
            3.2.2.2 5%FeS系統(tǒng)的熱分析
    3.3 本章小結
第四章 Cu/FeS復合材料的加工性能
    4.1 不同FeS含量的Cu/FeS材料的制備
    4.2 Cu/FeS熱壓后的顯微組織
    4.3 不同真應變下 Cu/FeS材料的顯微組織
        4.3.1 真應變?yōu)?.0時Cu/FeS材料的顯微組織
        4.3.2 真應變?yōu)?.2時Cu/FeS材料的顯微組織
        4.3.3 真應變?yōu)?.6時Cu/FeS材料的顯微組織
    4.4 Cu/FeS經熱壓、擠壓后性能變化
        4.4.1 材料的致密度
        4.4.2 材料的硬度
        4.4.3 材料的電導率
        4.4.4 材料的抗拉強度和延伸率
        4.4.5 拉伸斷口形貌
    4.5 樣品的透射電鏡分析
    4.6 本章小結
第五章 Cu/FeS復合材料的摩擦磨損性能
    5.1 關于磨損的一些基本概念
        5.1.1 磨損的定義
        5.1.2 磨損的機理
            5.1.2.1 粘著磨損
            5.1.2.2 磨料磨損
            5.1.2.3 沖蝕磨損
            5.1.2.4 腐蝕磨損
            5.1.2.5 微動磨損
            5.1.2.6 接觸疲勞磨損
        5.1.3 磨損的特征
            5.1.3.1 跑合(或磨合)階段
            5.1.3.2 穩(wěn)定磨損階段
            5.1.3.3 劇烈磨損階段
    5.2 磨損試驗的設備簡介
    5.3 摩擦磨損試驗方案
    5.4 摩擦磨損試驗結果與討論
        5.4.1 試驗結果與討論
        5.4.2 磨損機理的探討
    5.5 本章小結
第六章 結論
致謝
參考文獻
附錄 攻讀碩士學位期間發(fā)表論文



本文編號：3847398