發(fā)布時間：2017-09-23 13:29

  本文關鍵詞：鎳鋁基自潤滑復合材料的摩擦學性能研究

  更多相關文章： 鎳鋁 Ti_3SiC_2 固體自潤滑復合材料 摩擦磨損

【摘要】：室溫到高溫都具有良好摩擦學性能的固體潤滑材料是摩擦學領域的研究熱點。固體潤滑劑與傳統(tǒng)液體潤滑劑相比在高溫摩擦領域具有明顯優(yōu)勢,但常用的固體潤滑劑石墨、MoS2、WS2和低熔點金屬等在高溫下易氧化而失去潤滑性能。合理運用多種潤滑劑的協(xié)同潤滑效應是實現(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計寬溫域鎳鋁基自潤滑復合材料,采用放電等離子燒結法制備了含MoS2、WS2、Ti3SiC2和PbO的鎳鋁基自潤滑復合材料。研究了鎳鋁基自潤滑復合材料的力學性能；研究了含不同潤滑相組合(Ti3SiC2、MoS2-Ti3SiC2、WS2-Ti3SiC2和PbO)的鎳鋁基自潤滑復合材料從室溫到800℃的摩擦學性能；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,并進行相應磨損機理分析。 含Ti3SiC2鎳鋁基自潤滑復合材料中,部分Ti3SiC2在復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性能,TiC在材料中起到了增強相的作用。在不同的工況條件下,復合材料的摩擦系數(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合材料高溫段的摩擦學性能。當Ti3SiC2添加量為10wt.%時,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。含Ti3SiC2-MoS2的鎳鋁基自潤滑復合材料在寬溫度范圍內表現(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復合固體潤滑劑是一種解決鎳鋁基自潤滑復合材料實現(xiàn)寬溫域自潤滑的有效手段。 含Ti3SiC2-MoS2的鎳鋁基自潤滑復合材料的自潤滑性能隨著MoS2含量的增加變化不大。當MoS2含量從3wt.%增加到5wt.%時,復合材料在寬溫度范圍內的摩擦系數(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.%,復合材料在寬溫度范圍內的摩擦系數(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。
【關鍵詞】：鎳鋁 Ti_3SiC_2 固體自潤滑復合材料 摩擦磨損
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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 復合固體潤滑劑12
• 1.4 鎳鋁基自潤滑復合材料摩擦學研究概況12-14
• 1.5 摩擦物理化學現(xiàn)象14-15
• 1.5.1 摩擦氧化反應14
• 1.5.2 摩擦選擇性轉移14
• 1.5.3 摩擦釉化14
• 1.5.4 存在的問題14-15
• 1.6 論文的研究內容15-16
• 1.6.1 研究意義及目的15
• 1.6.2 研究內容15-16
• 1.7 項目來源16-17
• 第二章 實驗材料與方法17-21
• 2.1 技術路線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鎳鋁基自潤滑復合材料的摩擦學性能研究21-52
• 3.1 自潤滑材料組織分析21-25
• 3.2 自潤滑材料力學性能25-26
• 3.3 Ti_3SiC_2添加量對摩擦學性能的影響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 溫度對摩擦學性能的影響44-50
• 3.7 本章小結50-52
• 第四章 含不同潤滑相的鎳鋁基自潤滑復合材料的摩擦學性能研究52-73
• 4.1 含不同潤滑相的鎳鋁基自潤滑復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合材料的力學性能57-58
• 4.3 含不同潤滑相的鎳鋁基自潤滑復合材料的摩擦學性能58-67
• 4.3.1 添加PbO對自潤滑材料的摩擦學性能影響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合材料的磨損機理67-72
• 4.5 本章小結72-73
• 第五章 含5wt.%Ti_3SiC_2-Xwt.%MoS_2鎳鋁基自潤滑復合材料的摩擦學性能研究73-80
• 5.1 不同MoS_2添加量的鎳鋁基自潤滑復合材料的力學性能73
• 5.2 不同MoS_2添加量鎳鋁基自潤滑復合材料的摩擦學性能73-78
• 5.3 不同MoS_2添加量鎳鋁基自潤滑復合材料的磨損機理78-79
• 5.4 本章小結79-80
• 第六章 總結80-82
• 6.1 主要結論80-81
• 6.2 創(chuàng)新點81
• 6.3 研究展望81-82
• 致謝82-83
• 參考文獻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】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 韓杰勝;劉維民;呂晉軍;王靜波;;Fe-Mo-(MoS_2/PbO)高溫自潤滑材料的摩擦學特性[J];材料科學與工程學報;2008年01期

2 李玉峰;歐陽家虎;周玉;;高溫固體潤滑材料研究的發(fā)展現(xiàn)狀[J];熱處理技術與裝備;2007年06期

3 王振生;郭建亭;周蘭章;盛立遠;胡壯麒;;NiAl-Cr(Mo)-Ho-Hf共晶合金的高溫磨損特性[J];金屬學報;2009年03期

4 王黎欽,應麗霞,古樂,張三川;固體自潤滑復合材料研究進展及其制備技術發(fā)展趨勢[J];機械工程師;2002年09期

5 王振生;周蘭章;郭建亭;胡壯麒;;原位內生NiAl-Al_2O_3-TiC的高溫磨損特性[J];摩擦學學報;2008年06期

6 王振生;周蘭章;郭建亭;張光業(yè);李會強;胡壯麒;;NiAl-Cr(Mo)-Cr_xS_y自潤滑復合材料的摩擦磨損特性[J];摩擦學學報;2010年06期

7 呂晉軍，張國威，，歐陽錦林;等離子噴涂高溫自潤滑涂層的發(fā)展概況[J];摩擦學學報;1995年02期

8 王靜波,呂晉軍,歐陽錦林,薛群基;SiC-Ni-Co-Mo-PbO 系高溫自潤滑金屬基陶瓷材料摩擦學性能的試驗研究[J];摩擦學學報;1997年01期

9 楊麗穎;王硯軍;劉佐民;;自潤滑TANC/CFBF材料微觀結構及摩擦磨損性能[J];濟南大學學報(自然科學版);2008年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 呂晉軍;;材料在高溫條件下的摩擦磨損[A];先進潤滑抗磨材料研討會論文集（PPT版）[C];2007年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李建亮;寬溫域固體潤滑材料及涂層的高溫摩擦學特性研究[D];南京理工大學;2009年

本文編號：905534