宽温带自润滑镍基材料的制备及摩擦学行为研究

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1、硕士论文宽温带自润滑镍基材料的制各及摩擦学行为研究摘要随着现代航空工业的发展，迫切需要发展新一代耐高温抗磨材料和高温润滑剂，因此研究从室温到1000。C都具有良好润滑性能的固体润滑材料是摩擦学领域的热点问题。本文利用粉末冶金方法制备了添加固体润滑剂石墨、二硫化钼及其两者混合物的镍基自润滑复合材料，通过XRD和SEM分析了其金相组织，用MG2000高温摩擦磨损实验机测试了高温摩擦学性能，测试了材料的力学性能，研究了石墨、二硫化钼、合金化元素以及激光表面处理对材料力学性能和摩擦学性能的影响，探讨了其润滑及磨损机理。研究结果表明：加入石墨和二硫化钼，分别在基体中引入了碳化物

2、和硫化物，显著提高了材料的高温摩擦学性能，但损害了力学性能；添加合金元素铝钛提高了材料的硬度和抗弯强度值，其中硬度由原来的HB202提高NHB500，抗弯强度提高了10％；石墨的最佳添加量为9wt％～12wt％，石墨添加量为9wt％的复合材料，室温～600。C摩擦系数为0．22～0．46，比未添加润滑剂的合金降低了50％，磨损率为2．5～5．8X1044m3／(N·m)，比未添加的降低了一个数量级：二硫化钼最佳添加量为6wt％12wt％，添加12wt％MoS2的复合材料获得力学性能和摩擦学性能双方面的改善，高温高载条件下显示出良好的润滑效果，室温～600。C时摩擦系数

3、为0．2～o．3，磨损率为10。14m3·N-1．md数量级。在镍铁基合金中同时添加石墨和二硫化钼达到协同减摩的目的，与氮化硅配副时，室温～600℃摩擦系数低于0．3，磨损率为1．O～3．5x10。15m3／(N．m)之间。在镍铁基自润滑材料表面经过激光图案化处理并涂抹二硫化钼粉末润滑，其稳态摩擦系数小于0．1，油润滑摩擦系数0．02～o．05之间，研究发现激光刻蚀微孔储存固体润滑剂，并收集硬质磨粒，减少对润滑膜的损伤，降低摩擦系数。中低温段石墨或硫化物发挥润滑作用，高温段硫化物和自生氧化物发挥润滑作用。高温由于硫化物的熔融或变软，以及硬质氧化物的形成，磨损机制以磨粒

4、磨损为主。关键字：粉末冶金，镍基合金，高温固体润滑，激光表面处理硕士论文宽温带自润滑镍基材料的制各及摩擦学行为研究AbstractWithrapiddevelopmentofmodemaeronauticindustry,novelmaterialsandsolidlubricantswhichhaveexcellenttribologicalpropertiesoverawidetemperaturerangeareurgentlyneededtoberesearched．Inthisarticle，Ni-basedalloywithgraphiteandMoS2o

5、rtheirmixturewerepreparedusingpowdermetallurgy(PM)method．TheirmicrostructureandorganizationwereanalyzedbyXRDandSEMandtribologicalpropertiesweretestedbyMG2000hightemperaturetribometerTheeffectsoflubricantcontents，alloyedelements，temperature，load，velocityandLasersurfacetexturing(LST)ontri

6、bologicalpropertieswereinvestigated．Atlast，wearandlubricationmechanismswerediscussedWiththeadditionofgraphiteandMoS2，tribologicalpropertiesathightemperaturewereimprovedwhilepoormechanicalpropertieswereobtainedbecauseofsulfideandcarbideforrnationinthematrix．AIuminumandtitaniumadditionwas

7、favoredtothemechanicalpropertiesimprovementHardnesswasincreasedfromHB202toI-IB500whileanti—bendingstrengthwasimproved10％afteraddingalloyelementTheoptimumgraphitecontentwas9wt％～12wt％andformolybdenumdisulfideitwas6wt％12wt％．Fromroomtemperatureto600。C，frictioncoefficientofcomposite