本文關(guān)鍵詞：鎳鋁基自潤滑復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能研究

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【摘要】：室溫到高溫都具有良好摩擦學(xué)性能的固體潤滑材料是摩擦學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。固體潤滑劑與傳統(tǒng)液體潤滑劑相比在高溫摩擦領(lǐng)域具有明顯優(yōu)勢,但常用的固體潤滑劑石墨、MoS2、WS2和低熔點(diǎn)金屬等在高溫下易氧化而失去潤滑性能。合理運(yùn)用多種潤滑劑的協(xié)同潤滑效應(yīng)是實(shí)現(xiàn)室溫到高溫寬溫度范圍潤滑的有效方法之一 本論文從固體潤滑劑組元及添加量等方面設(shè)計(jì)寬溫域鎳鋁基自潤滑復(fù)合材料,采用放電等離子燒結(jié)法制備了含MoS2、WS2、Ti3SiC2和PbO的鎳鋁基自潤滑復(fù)合材料。研究了鎳鋁基自潤滑復(fù)合材料的力學(xué)性能；研究了含不同潤滑相組合(Ti3SiC2、MoS2-Ti3SiC2、WS2-Ti3SiC2和PbO)的鎳鋁基自潤滑復(fù)合材料從室溫到800℃的摩擦學(xué)性能；研究多種潤滑劑的協(xié)同潤滑作用；采用X射線衍射儀觀察分析鎳鋁基復(fù)合材料的表面組份,利用掃描電子顯微鏡、場發(fā)射掃描電鏡、電子探針和能譜儀表征磨痕、磨屑形貌及其成分,并進(jìn)行相應(yīng)磨損機(jī)理分析。 含Ti3SiC2鎳鋁基自潤滑復(fù)合材料中,部分Ti3SiC2在復(fù)合材料制備過程中分解生成TiC,其極高的硬度與耐磨性提高了鎳鋁基體的力學(xué)性能,TiC在材料中起到了增強(qiáng)相的作用。在不同的工況條件下,復(fù)合材料的摩擦系數(shù)隨著載荷的增加而降低,磨損率隨著載荷的增加而增加；隨著滑動(dòng)速度的增加,摩擦磨損過程中的摩擦系數(shù)和磨損率逐漸降低。添加Ti3SiC2有利于改善鎳鋁基復(fù)合材料高溫段的摩擦學(xué)性能。當(dāng)Ti3SiC2添加量為10wt.%時(shí),材料在高溫段的摩擦系數(shù)降低為0.26,磨損率降低為1.7x10-Smm3(Nm)-1。 含有不同潤滑相的鎳鋁基自潤滑復(fù)合材料中,不同潤滑相組合(PbO、MoS2-Ti3SiC2和WS2-Ti3SiC2)之間表現(xiàn)出差異性的協(xié)同潤滑效應(yīng)。含Ti3SiC2-MoS2的鎳鋁基自潤滑復(fù)合材料在寬溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出低的摩擦系數(shù)與磨損率。相對于鎳鋁合金來說,添加Ti3SiC2-MoS2后,材料在寬溫度范圍內(nèi)的摩擦系數(shù)下降明顯,且一直穩(wěn)定在0.30以下,磨損率則下降了一個(gè)數(shù)量級,從1.2×10-4mm3(Nm)-1下降到4.7x10-55mm3(Nm)-1。MoS2在低中溫段潤滑,Ti3SiC2在高溫段潤滑。Ti3SiC2-MoS2復(fù)合固體潤滑劑是一種解決鎳鋁基自潤滑復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)寬溫域自潤滑的有效手段。 含Ti3SiC2-MoS2的鎳鋁基自潤滑復(fù)合材料的自潤滑性能隨著MoS2含量的增加變化不大。當(dāng)MoS2含量從3wt.%增加到5wt.%時(shí),復(fù)合材料在寬溫度范圍內(nèi)的摩擦系數(shù)從0.38-0.43減小為0.12-0.32,磨損率從4.1-5.6×10-5mm3(Nm)-1上升到4.2-6.4×l0-5mm3(Nm)-1。隨著MoS2含量增加到7.5wt.%,復(fù)合材料在寬溫度范圍內(nèi)的摩擦系數(shù)從0.12-0.32增加到0.30-0.41。磨損率從4.2-6.4x10-5mm3(Nm)-1上升到3.9-7.4×10-5mm3(Nm)-1。
【關(guān)鍵詞】：鎳鋁 Ti_3SiC_2 固體自潤滑復(fù)合材料 摩擦磨損
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TB33;TH117
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 研究背景10
• 1.2 摩擦學(xué)協(xié)同理論10
• 1.3 固體潤滑劑10-12
• 1.3.1 層狀固體潤滑劑11
• 1.3.2 氧化物潤滑劑11-12
• 1.3.3 復(fù)合固體潤滑劑12
• 1.4 鎳鋁基自潤滑復(fù)合材料摩擦學(xué)研究概況12-14
• 1.5 摩擦物理化學(xué)現(xiàn)象14-15
• 1.5.1 摩擦氧化反應(yīng)14
• 1.5.2 摩擦選擇性轉(zhuǎn)移14
• 1.5.3 摩擦釉化14
• 1.5.4 存在的問題14-15
• 1.6 論文的研究內(nèi)容15-16
• 1.6.1 研究意義及目的15
• 1.6.2 研究內(nèi)容15-16
• 1.7 項(xiàng)目來源16-17
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料與方法17-21
• 2.1 技術(shù)路線17-18
• 2.2 材料制備18
• 2.3 微觀組織表面分析18-19
• 2.4 性能測試19-21
• 2.4.1 密度測試19
• 2.4.2 硬度測試19
• 2.4.3 摩擦磨損性能測試19-21
• 第三章 含Ti_3SiC_2鎳鋁基自潤滑復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能研究21-52
• 3.1 自潤滑材料組織分析21-25
• 3.2 自潤滑材料力學(xué)性能25-26
• 3.3 Ti_3SiC_2添加量對摩擦學(xué)性能的影響26-32
• 3.3.1 自潤滑材料磨痕形貌與組份分析26-30
• 3.3.2 自潤滑材料磨屑形貌與組份分析30-31
• 3.3.3 摩擦副磨痕形貌與組份分析31-32
• 3.4 載荷對摩擦學(xué)性能的影響32-39
• 3.4.1 自潤滑材料磨痕形貌與組份分析33-35
• 3.4.2 自潤滑材料磨痕斷口形貌與組份分析35-37
• 3.4.3 自潤滑材料磨屑形貌與組份分析37-38
• 3.4.4 摩擦副磨痕形貌與組份分析38-39
• 3.5 速度對摩擦學(xué)性能的影響39-44
• 3.5.1 自潤滑材料的磨痕形貌與組份分析40-42
• 3.5.2 自潤滑材料的磨屑形貌與組份分析42-43
• 3.5.3 摩擦副磨痕形貌與組份分析43-44
• 3.6 溫度對摩擦學(xué)性能的影響44-50
• 3.7 本章小結(jié)50-52
• 第四章 含不同潤滑相的鎳鋁基自潤滑復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能研究52-73
• 4.1 含不同潤滑相的鎳鋁基自潤滑復(fù)合材料的表面組織分析52-57
• 4.2 含不同潤滑相的鎳鋁基自潤滑復(fù)合材料的力學(xué)性能57-58
• 4.3 含不同潤滑相的鎳鋁基自潤滑復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能58-67
• 4.3.1 添加PbO對自潤滑材料的摩擦學(xué)性能影響60-62
• 4.3.2 添加Ti_3SiC_2-MoS_2對自潤滑材料的摩擦學(xué)性能影響62-64
• 4.3.3 添加Ti_3SiC_2-WS_2對自潤滑材料的摩擦學(xué)性能影響64-65
• 4.3.4 自潤滑材料磨痕斷口形貌分析與討論65-67
• 4.4 含不同潤滑相的鎳鋁基自潤滑復(fù)合材料的磨損機(jī)理67-72
• 4.5 本章小結(jié)72-73
• 第五章 含5wt.%Ti_3SiC_2-Xwt.%MoS_2鎳鋁基自潤滑復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能研究73-80
• 5.1 不同MoS_2添加量的鎳鋁基自潤滑復(fù)合材料的力學(xué)性能73
• 5.2 不同MoS_2添加量鎳鋁基自潤滑復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能73-78
• 5.3 不同MoS_2添加量鎳鋁基自潤滑復(fù)合材料的磨損機(jī)理78-79
• 5.4 本章小結(jié)79-80
• 第六章 總結(jié)80-82
• 6.1 主要結(jié)論80-81
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)81
• 6.3 研究展望81-82
• 致謝82-83
• 參考文獻(xiàn)83-86
• 附錄 碩士期間發(fā)表的論文和申請的專利86-87

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：905534