镍基自润滑复合材料的制备及性能研究

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随着航空、航天和军事工业的发展,材料在高温条件下的摩擦、磨损和润滑问题日益受到重视,迫切需要发展在宽温域内(室温-800℃)具有良好机械性能和摩擦学性能的固体润滑材料。本文采用粉末冶金方法制备了Ni-Al基、Ni-Cr基两种不同系列的自润滑复合材料,研究了不同含量的石墨和二硫化钼对Ni-Cr基复合材料机械性能和摩擦学性能的影响,并考察了烧结温度、试验载荷和频率对Ni-Al基复合材料力学性能及摩擦学性能的影响。实验结果表明:随着烧结温度的提高,Ni-Al基复合材料的致密性和显微硬度升高,摩擦学性能趋于稳定;在摩擦磨损试验过程中,随着载荷的升高,材料的摩擦系数降低,随着频率的增大,材料的摩擦系数升高。在Ni-Al基复合材料中加入5wt.%的鳞片状石墨后,材料的硬度明显降低,室温和600℃下的摩擦系数有不同程度的降低。在Ni-Cr基体中加入固体润滑剂MoS2和石墨后,随着MoS2含量的升高,材料的显微硬度明显降低,MoS2添加量从10%(质量分数,下同)增加到15%,材料的摩擦系数和磨损率的变化不大;随着石墨含量的升高,材料的显微硬度逐渐降低,在400℃和800℃时的摩擦系数呈升高趋势,当石墨添加量为10%时,室温摩擦系数最小;同时添加5%MoS2和10%石墨时,复合材料的摩擦系数保持在0.48-0.65,表明石墨与MoS2之间存在着协同效应,但是其磨损率比添加单一润滑剂时高一个数量级。在Ni20Cr-石墨复合材料中,随着石墨含量的升高,材料的致密性和显微硬度逐渐降低;在室温和400℃下,材料的摩擦系数和磨损率逐渐降低,在800℃下,材料的摩擦系数和磨损率先升高后降低;加入10%的W后,其显微硬度升高。在Ni20Cr-10W复合材料中添加了石墨后,随着石墨含量的升高,在各个温度下,材料的摩擦系数均先升高后又降低;磨损率在室温下逐渐增大,在400℃和800℃下,先增大后减小。
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