无铅铜铋滑动轴承材料摩擦学特性研究.pdf

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1、无铅铜铋滑动轴承材料摩擦学特性研究StudyontheTribologicalPropertiesofLead．FreeCopper-BismuthSlidingBearingMaterials作者姓名挞福丕学位类型；堂匝亟±学科、专业：扭越鱼』造拯墓自动丝研究方向左进生』造撞盔拯理岱生』造丕统．导师及职称显延国教援2011年4月H∽弘；、，00j≯F八I．0‘妒～．I，-_●I．、。I．1Bh合肥工业．大学／嘞喾胁套兰奎誓篁塑委员会全体委员审查，确认符合合肥工业大学硕士学位论文质量要求。⋯⋯～一一一外一答辩委员会签名：(工作单位、职称)主席：委员：玲哮南级璀吁救孑

2、d幻够鸽伊被群却聊良仃司铅2象镌钦≥岜好导师：乱细乏独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果·据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得金起王些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：掉春吾象签字日期：知l／年4月巧日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解盒鲤王些盔堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论

3、文被查阅和借阅。本人授权尘起王些盔堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名。杯栖弓导师签签字日期：知cf年争月2妇签字日期：学位论文作者毕业后去向：工作单位：通讯地址：电话：邮编：无铅铜铋滑动轴承材料摩擦学特性研究摘要铅作为铜基滑动轴承材料中重要的减摩、抗粘着组元而得到普遍使用。然而，铅是一种有害元素，随着环保化的发展趋势，产品无铅化势在必行。本文选用无毒低熔点金属元素铋作为软质相、石墨作为固体润滑剂，以期利用石墨的减摩特性与铋的抗粘着特性的协

4、同作用取代铜铅轴承材料中铅的作用，实现铜基轴承材料无铅化。采用常规的粉末冶金方法制备了无铅铜铋、铜铋石墨双金属轴承材料，并开展了不同工况条件下的摩擦学特性研究，利用扫描电子显微镜、光学显微镜、表面形貌轮廓仪等微观分析手段对材料的显微组织结构、磨痕表面形貌、表面轮廓以及磨痕表面的化学组分进行了系统的分析，探讨了无铅铜铋轴承材料的摩擦磨损机理。在HDM一20端面摩擦磨损试验机上进行了边界润滑条件下的摩擦磨损试验，探讨了铋的含量对无铅铜铋轴承材料减摩、抗粘着性能及其承载能力的影响，并与典型铜铅轴承材料的性能进行了对比分析。研究表明，铋含量为3．0wt％的无铅铜铋轴承材料具

5、有较好的减摩耐磨与抗粘着特性，与典型铜铅轴承材料基本相当。在固定铋含量为3．0wt％基础上，开展了铜铋石墨轴承材料的摩擦磨损特性研究，探讨了石墨对铜铋石墨轴承材料摩擦磨损性能的影响，含有镀铜石墨的铜铋轴承材料减摩耐磨性能明显优于含有未镀铜的铜铋轴承材料，其中添加2．5wt％镀铜石墨的铜铋轴承材料摩擦磨损特性较好，石墨与铋体现出了一定的协同作用效果。然而，由于受到烧结工艺的影响，本文研究的含石墨铜铋轴承材料烧结不充分，其摩擦磨损性能受到较大影响，含石墨铜铋轴承材料烧结工艺有待进一步优化。无毒低熔点组元铋与铅相似，因局部区域直接接触与剪切变形导致温度升高时，低熔点组元铋

6、的熔化、渗出而降低接触区域的剪切强度，避免粘着撕裂的发生，摩擦副摩擦系数低运行较为稳定。由于铋较脆、延展性差，摩擦磨损过程中更容易从磨痕表面脱落，磨痕表面难以发现铋元素的存在。铋从磨痕表面脱落后，保留了材料表面原有的较多孑L隙，即孔隙仍可起着存储润滑油改善摩擦副润滑状态的作用。这可能是在油润滑摩擦磨损试验条件下，CuSnl0Bi3．0材料摩擦副稳定阶段的摩擦系数比CuSnl0Pbl0材料摩擦副摩擦系数低的根本原因。关键词：铜基轴承材料；无铅：铋：石墨；摩擦；磨损StudyontheTribologicalPropertiesofLead．．FreeCopper-Bi

7、smuthSlidingBearingMaterialsABSTRACTLeadiswidelyusedasanimportantanti—friction，anti—adhesionelementincopper—matrixbearingmaterials．However，itiSaharmfulelement．Withtheincreasingawarenessofenvironmentalprotection，lcad—freeproductshavebecomeaninevitabletrend．Thenon-toxiclowmeltingpointe