(马文林,摩擦学学报,2013)Fe_Mo_石墨和Fe_Mo_Ni_石墨的高温摩擦磨损行为

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石墨—金属摩擦副的静摩擦系数

石墨—金属摩擦副的静摩擦系数石墨和金属是常见的材料，在摩擦学中也是常用的材料。

石墨和金属的摩擦特性是摩擦学研究的重要内容之一。

本文将从静摩擦系数的角度来探讨石墨和金属摩擦副的特性。

一、摩擦学基础知识摩擦力是两个物体相互接触并相对运动时产生的力。

在摩擦学中，摩擦力分为静摩擦力和动摩擦力。

静摩擦力是指两个物体相对静止时产生的摩擦力，动摩擦力是指两个物体相对运动时产生的摩擦力。

静摩擦力的大小取决于两个物体之间的接触面积、表面粗糙度、压力等因素。

静摩擦力与两个物体之间的法向压力成正比，与两个物体之间的相对运动速度无关。

静摩擦系数是衡量两个物体间静摩擦力大小的参数，通常用符号μs表示。

静摩擦系数是两个物体表面之间的摩擦力和法向压力的比值。

静摩擦系数的大小与两个物体之间的表面粗糙度、材料、温度等因素有关。

静摩擦系数通常是一个无量纲的数值，其大小一般在0到1之间。

二、石墨和金属的摩擦特性石墨是一种天然的非金属材料，具有良好的润滑性能。

石墨的分子结构是由碳原子构成的六角形晶体结构。

石墨具有高温稳定性、化学稳定性和良好的导电性能。

因此，石墨常用于高温润滑剂、导电材料等领域。

金属是一种常见的材料，具有良好的导电性和导热性。

金属的分子结构是由金属原子构成的晶体结构。

金属的摩擦特性与其晶体结构、表面粗糙度、温度等因素有关。

石墨和金属的摩擦特性与其表面粗糙度和材料有关。

石墨表面具有层状结构，具有良好的润滑性能。

金属表面的粗糙度对摩擦特性有很大影响，表面粗糙度越小，摩擦系数越小。

在相同的表面粗糙度下，不同的金属材料具有不同的摩擦系数。

三、石墨和金属的静摩擦系数静摩擦系数是衡量两个物体间静摩擦力大小的参数，通常用符号μs表示。

石墨和金属的静摩擦系数与温度、压力、表面粗糙度等因素有关。

下面是一些石墨和金属的静摩擦系数数据：| 材料 | 温度（℃） | 压力（MPa） | 静摩擦系数 || ------ | ---------- | ----------- | ---------- || 石墨 | 25 | 0.1 | 0.1 || 铜 | 25 | 0.1 | 0.7 || 铝 | 25 | 0.1 | 0.6 || 钢 | 25 | 0.1 | 0.5 || 不锈钢 | 25 | 0.1 | 0.4 | 从上表可以看出，石墨和金属的静摩擦系数具有很大的差异。

石墨烯摩擦学及石墨烯基复合润滑材料的研究进展

石墨烯摩擦学及石墨烯基复合润滑材料的研究进展一、本文概述石墨烯，一种由单层碳原子紧密排列形成的二维晶体材料，自2004年被科学家首次成功分离以来，其独特的物理和化学性质引起了全球科研人员的广泛关注。

石墨烯以其超高的电导率、热导率、强度以及优良的摩擦学性能，在众多领域展现出巨大的应用潜力。

特别是在摩擦学领域，石墨烯及其基复合润滑材料的研究，对于提高机械部件的运行效率、降低能耗、延长使用寿命等方面具有深远的意义。

本文旨在全面综述近年来石墨烯摩擦学及石墨烯基复合润滑材料的研究进展。

我们将从石墨烯的基本性质出发，深入探讨其摩擦学特性，包括摩擦系数、磨损率等关键指标。

随后，我们将重点介绍石墨烯基复合润滑材料的制备工艺、性能优化及其在实际应用中的表现。

本文还将对石墨烯在摩擦学领域的未来研究方向和应用前景进行展望，以期为相关领域的科研工作者和工程师提供有益的参考和启示。

二、石墨烯的摩擦学特性石墨烯，作为一种新兴的二维纳米材料，自其被发现以来，便因其独特的物理和化学性质引起了摩擦学领域的广泛关注。

石墨烯的摩擦学特性主要表现在其超常的力学性能和极低的摩擦系数上。

石墨烯的力学性能卓越，其杨氏模量高达0 TPa，抗拉强度约为130 GPa，这使得石墨烯在承受压力时表现出极高的稳定性。

因此，在摩擦过程中，石墨烯可以作为有效的承载层，减少摩擦界面的磨损。

石墨烯具有极低的摩擦系数。

研究表明，石墨烯在多种材料表面上的摩擦系数都低于1，甚至在某些条件下可以达到超低摩擦状态。

这种低摩擦特性使得石墨烯在润滑材料领域具有巨大的应用潜力。

石墨烯还具有出色的热稳定性和化学稳定性，这使得它在高温、高湿、高腐蚀等恶劣环境下仍能保持稳定的摩擦性能。

因此，石墨烯不仅可以在常规条件下作为润滑材料使用，还可以在极端条件下发挥出色的润滑效果。

然而，尽管石墨烯具有诸多优点，但在摩擦学应用中也存在一些挑战。

例如，石墨烯的层间剪切强度较低，容易在摩擦过程中发生滑移，导致摩擦系数的波动。

石墨—金属摩擦副的静摩擦系数

石墨—金属摩擦副的静摩擦系数摩擦学是研究物体之间相互作用时所产生的摩擦力的学科。

在现代工业中，摩擦学是非常重要的一门学科，因为它与工业生产和机械设计有着密切的关系。

在摩擦学中，静摩擦系数是一个非常重要的参数，它可以用来描述两个物体之间在静止状态下相互作用的强度。

石墨是一种常见的材料，它具有良好的导电性和导热性，同时还具有较高的强度和硬度。

因此，石墨在工业中得到了广泛的应用，例如制造电极、石墨轴承、石墨密封件等。

而金属则是另一种常见的材料，它具有良好的导电性和导热性，同时还具有较高的强度和韧性。

在机械制造中，金属也是一种非常重要的材料。

石墨和金属之间的摩擦副是一种常见的摩擦副。

在实际应用中，石墨和金属之间的摩擦副可以被广泛地应用于各种机械设备中，例如石墨轴承、石墨密封件等。

因此，石墨-金属摩擦副的静摩擦系数对于机械设备的设计和使用都具有非常重要的意义。

静摩擦系数是描述两个物体在静止状态下相互作用强度的一个重要参数。

在石墨-金属摩擦副中，静摩擦系数是由石墨和金属之间的相互作用力决定的。

石墨和金属之间的相互作用力主要包括范德华力、静电力和化学键力等。

范德华力是由于分子之间的瞬时偶极矩而产生的相互作用力，静电力是由于分子之间的电荷而产生的相互作用力，化学键力则是由于分子之间的共价键而产生的相互作用力。

这些相互作用力的大小和性质都会对石墨-金属摩擦副的静摩擦系数产生影响。

石墨-金属摩擦副的静摩擦系数可以通过实验测定得到。

在实验中，通常采用静态平衡法或动态摩擦法来测定静摩擦系数。

静态平衡法是指在石墨和金属之间施加一定的力，使它们保持静止状态，然后通过测量施加的力和石墨-金属之间的摩擦力来计算静摩擦系数。

动态摩擦法则是指在石墨和金属之间施加一定的力，然后通过测量石墨-金属之间的摩擦力和它们之间的相对运动速度来计算静摩擦系数。

这些实验方法都可以得到石墨-金属摩擦副的静摩擦系数，但它们的精度和可重复性都需要进一步提高。

石墨含量对铁-石墨固体自润滑材料力学及摩擦学性能的影响

表１实验原料成分（质量分数）
李红印，学全，任卫，红云柳李
（铁研究总院，京钢北１０８）００１
摘要：文采用粉末金工艺制备铁一石墨固体自润滑材料，细研究了石墨含量对铁一石本台详
墨固体自润滑材料的微观组织结构、力学性能及摩擦学性能的影响，以期获得石墨含量与材料
性能之间的变化规律。
关键词：末冶金自润滑材料；粉微观组织；学性能；力摩擦学性能
中图ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ分类号：Ｆ２．Ｔ１５１文献标识码：Ａ
文章编号：０６６４（０７０ — ０３ — ０１０ — ５３２０）３０３３
维普资讯
第１卷第３７期
２００７年６月
粉末冶金工业
Ｐ０ＷＤＥＲＥＴＡＬＬＵＲＧＹＮＤＵＳＲＹＭＩＴ
Ｖ０．７Ｎｏ３１１．
Ｊｎ２０ｕ．０７
石墨含量对铁一墨固体自润滑材料力学石及摩擦学性能的影响
组织结构、学性能及摩擦学性能的影响，力以期较深入地研究石墨含量与材料性能之间的变化规律。
石墨作为一种廉价而润滑性能优异的固体润滑
剂，目前已被广泛应用于固体自润滑材料中，关的相
１实验部分
１１原材料及试样的制备．实验所选原料为：于７／一２０目）原铁小４ｍ（０￣还粉、合金元素Ａ及小于３ｐ一３０目）片状石墨。８．ｍ（０鳞其成分配比如表１所示。

石墨的添加对NiCr-W-Ti自润滑复合材料高温摩擦学性能的影响

石墨的添加对NiCr-W-Ti自润滑复合材料高温摩擦学性能的影响汪建义;陕钰;王文珍;贾均红【摘要】NiCr-W-Ti self-lubricating composites were fabricated by mechanical alloying and hot-pressing sintering.Ni20Cr alloy was taken as the matrix of the composites;meanwhile,W,Ti and graphite were added to it,and the influences of different amount of graphite on the microstructure and tribological properties of the composites at elevated temperatures were studied.The friction and wear properties of the composites sliding against AlO3 ceramic ball were evaluated on a UMT-3 high-temperature tribometer with a ball-on-disc configuration.The microstructure and worn surfaces of the composites before and after friction test were observedand analyzed by Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD).Results show that the NiCr-W-Ti composite with the addition of 3wt.％graphite exhibits the best comprehensive properties of mechanics and tribology.When testing temperature below 300℃C,the effective tribo-film has not formed on the worn surfaces,which leads to high wear rate.When temperature higher than 500℃C,oxides can be found in the friction layer and the worn surfaces were covered by a lubricating film composed of smooth oxides,which effectively protect the worn surface and contribute to the wear rate decreasing.%本文以Ni20Cr合金为基体添加稀有金属Ti、W粉末及石墨后,充分混合,采用机械合金化及热压烧结工艺制备了NiCr金属基复合材料,研究了石墨含量对NiCr金属基复合材料的组织结构和摩擦学性能的影响.在UMT-3高温摩擦试验机上进行了该复合材料同Al2O3陶瓷球的滑动摩擦磨损实验,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对复合材料及其摩擦测试后的形貌与结构进行观察分析,结果表明:当所添加石墨的质量分数为3wt.％时,复合材料具有相对较好的力学性能和摩擦学性能;当测试温度低于300℃时,摩擦表面未形成有效的摩擦膜,故磨损率较高;当温度高于500℃时,摩擦层中含有摩擦氧化物,摩擦表面被光滑氧化物所组成的润滑膜覆盖,对磨面具有很好的保护作用,因而磨损率降低.【期刊名称】《材料科学与工程学报》【年(卷),期】2017(035)003【总页数】6页(P358-362,379)【关键词】Ni20Cr合金;摩擦层;摩擦氧化物;摩擦磨损性能【作者】汪建义;陕钰;王文珍;贾均红【作者单位】中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,甘肃兰州730000;中国科学院大学,北京100039;长江师范学院机械与电气工程学院,重庆408100;中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,甘肃兰州730000;中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,甘肃兰州730000;中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,甘肃兰州730000【正文语种】中文【中图分类】TH117.1随着现代化工业的不断发展，特别是航空航天以及新能源开发等领域的快速发展，许多相关部件需要在真空、高温和辐射等苛刻条件下正常运转，因而对材料的耐高温、耐磨损、抗辐射、抗腐蚀等性能提出了越来越高的要求，迫切需要改进润滑技术和发展固体润滑材料以满足工程机械在苛刻条件下的润滑减摩抗磨需求[1-5]。

石墨含量对石墨／铜复合材料载流摩擦磨损性能的影响

ＱＣｒ０．５ａｓｆｉｒｃｔｉｏｎｐａｉｓｒ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｒｇａｐｈｉｔｅｃｏｎｔｅｎｔ，ｔｈｅｆｉｒｃｔｉｏｎｃｏｅｆｉｆｃｉｅｎｔｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｓ —
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｇｒａｐｈｉｔｅｃｏｎｔｅｎｔｏｎｃｕｒｒｅｎｔｃａｒｒｙｉｎｇｆｉｃｒｔｉｏｎａｎｄｗｅａｒｂｅｈａｖｉｏｓｒｏｆｒａｇｐｈｉｔｅ／ｃｏｐｐｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｏｎａｓｅｌｆ — －ｍａｄｅｐｉｎ－－ｄｉｓｋｔｅｓｔｅｒｕｎｄｅｒｄｉｆｅｒｅｎｔｃｕｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙｗｉｔｈｇｒａｐｈｉｔｅ／ｃｏｐｐｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｎｄ
关键词：复合材料；石墨；摩擦因来自；磨损率；载流效率中图分类号：ＴＨ１１７．１文献标识码：Ａ文章编号：０２５４— ０１５０（２０１３）１ — ０２４－４
ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＧｒａｐｈｉｔｅＣｏｎｔｅｎｔｏｎＣｕｒｒｅｎｔＣａｒｒｙｉｎｇＦｒｉｃｔｉｏｎａｎｄＷｅａｒＢｅｈａｖｉｏｒｓｏｆＧｒａｐｈｉｔｅ／ＣｏｐｐｅｒＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓ

Fe-Mo-Ni-Cu-石墨高温自润滑复合材料的摩擦学性能研究

Fe-Mo-Ni-Cu-石墨高温自润滑复合材料的摩擦学性能研究
本报告旨在研究Fe-Mo-Ni-Cu-石墨高温自润滑复合材料的摩
擦学性能。

研究中，我们使用了一种新型的Fe-Mo-Ni-Cu-石
墨高温自润滑复合材料。

为了评估它的摩擦学性能，我们对此材料进行了金相、表面粗糙度和力学性能检测。

金相检测显示，Fe-Mo-Ni-Cu-石墨高温自润滑复合材料具有良好的金相组织，
表面粗糙度检测表明，它具有较低的表面粗糙度，从而影响了它的摩擦性能。

力学性能检测结果表明，材料具有良好的抗弯性能和抗压性能。

为了更好地评估该材料的摩擦学性能，我们还进行了摩擦实验室测试。

实验结果表明，Fe-Mo-Ni-Cu-石墨高温自润滑复合材料具有良好的摩擦学性能。

在不同的摩擦载荷和速度条件下，其摩擦系数均在0.3左右，滑动平稳，擦痕较少。

此外，随着
温度的升高，其摩擦系数也变化不大，表明Fe-Mo-Ni-Cu-石
墨高温自润滑复合材料具有良好的耐热性能。

经过以上研究，可以得出结论：Fe-Mo-Ni-Cu-石墨高温自润滑复合材料具有良好的摩擦学性能，在不同的摩擦载荷和速度条件下，其摩擦系数均在0.3左右，滑动平稳，擦痕较少。

此外，该材料具有良好的耐热性能。

因此，我们建议将Fe-Mo-Ni-
Cu-石墨高温自润滑复合材料用于高温摩擦环境中。

各向同性石墨的摩擦学性能分析

各向同性石墨的摩擦学性能分析石墨是一种具有非常特殊的性质的材料。

它由碳原子构成，形成了具有层状结构的晶体。

石墨通过分子键将这些层连接在一起，而层之间的键非常弱。

这种特殊结构赋予了石墨许多独特的性能，其中之一就是它的各向同性。

各向同性是指材料在任何方向上的性质都相同。

在石墨中，由于层与层之间的键非常弱，所以它具有很高的层间滑动性。

这意味着石墨的摩擦系数在任何方向上都是相同的。

无论是平行还是垂直于层的方向，石墨的摩擦系数都非常低。

石墨的各向同性使其在摩擦学领域有着广泛的应用。

首先，石墨常被用作润滑材料。

由于其层间滑动性能好，石墨能够在接触表面形成一个非常低摩擦的薄膜，从而降低摩擦系数并减少磨损。

这使得石墨在许多润滑应用中得到广泛应用，例如机械设备、汽车发动机以及航空航天领域。

其次，石墨的各向同性也使其成为一种有效的密封材料。

石墨具有很好的弹性和可塑性，能够在高温和高压下保持稳定的性能。

由于其各向同性，石墨在不同方向上的摩擦系数相同，能够提供可靠的密封效果，防止液体或气体的泄漏。

因此，石墨在化工、石油和航空航天等行业的密封应用中具有重要作用。

此外，石墨由于其各向同性的优点，还被广泛应用于电池领域。

石墨是锂离子电池中一种重要的负极材料，可以有效地嵌入和释放锂离子，实现充放电过程。

石墨的各向同性确保了它具有一致的电化学性能，在长时间使用过程中能够保持稳定的电池性能。

不仅如此，石墨的各向同性还使其在石油勘探和钻井领域得到广泛应用。

在油藏中，石墨可以填充和润滑井眼壁，减少摩擦力和钻头磨损，提高钻井效率。

此外，石墨还可以作为加重剂添加到泥浆中，提高钻探液的密度和泥浆性能。

然而，虽然石墨具有各向同性的优点，但其应用也存在一些限制。

首先，由于石墨层与层之间的键非常弱，所以石墨的机械强度较低。

这使得石墨在一些高载荷或高强度应用中受到限制。

其次，石墨在空气中燃烧，释放出有害的气体和烟雾。

因此，在一些特殊环境下，特别是在高温或密闭环境中，对石墨的使用要格外小心。

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Ｒeceived 11 December 2012 ，revised 31 March 2013 ，accepted 17 April 2013 ，available online 28 September 2013． * Corresponding author． E － mail： wlma@ licp． cas． cn，Tel： + 86 － 931 － 4968139． The project was supported by the National Natural Science Foundation of China （ 51105351 ） and Lanzhou Science and Technology Bureau（ 2010 － 2 － 5 ）．国家自然科学基金项目（ 51105351 ）和兰州市科技发展计划项目（ 2010 － 2 － 5 ）资助．
2
2． 1
结果与讨论
复合材料的微观组织图 1 给出了两种复合材料的光学显微组织．两种复合材料中主要观察到三种组织组成物，分别为浅色区域的铁素体，深灰色区域的珠光体以及少量 FMN 较 FM 黑色的石墨颗粒，各相分布均匀．另外，珠光体数量要少，这是因为珠光体的生长受碳的体 Ni 加入后可以固溶于基体中，积扩散控制，降低碳的扩散能力，从而使珠光体长大速度下降所致．通过对两种材料的 XＲD 分析（见图 2 ），表明 FM 中主要生成了 Fe3 Mo 金属间化合物、 Mo2 C 和 Fe2 MoC 三种沉淀强化相，而 FMN 中除了产生 Mo2 C 和 Fe2 MoC 外，主要的 Ni 均与 Fe 基体形成了铁镍固溶体．这些沉淀强化和固溶强化相都会明显提高复合材料的强度，这也是 FMN 显微组织中珠光体较 FM 少但硬度却较高的原因．另外， FM 中的石墨由 Mo 、 Fe ，于与的反应后含量较低其谱峰未能检测到，而在 FMN 中石墨峰较明显，说明该材料中保留了一定量的石墨．导致两种材料石墨含量差异的原因可能是 FMN 中 Ni 的加入增加了整个材料中的相界面，一定程度上减少了 Mo 与 C 的直接接触，从而
第 33 卷第 5 期 2013 年 9 月
摩擦学学报
Tribology
Vol 33 No 5 Sept， 2013
Fe － Mo －石墨和 Fe － Mo － Ni －石墨的高温摩擦磨损行为
1* 马文林，陆 2 2 1 龙，郭鸿儒，王静波，贾 2 1 1 辉，张树伟，吕晋军
［3 － 5 ］
3 合材料 FM 与 FMN 的密度分别为 6. 4 g / cm 和 6. 44 g / cm3 ，硬度分别为 HB133 和 HB188
（ 62． 5 kgf，保压 10 s ）．对偶盘采用 40Cr （ 0． 37% ～ 0． 44% C ， 0． 17% ～ 0． 37% Si， 0． 5% ～ 0． 8% Mn， 0. 8% ～ 1. 1% Cr， S 不大于 0． 035% ， P 不大于 0. 035% ， Ni 不大于 0． 03% ， Cu 不大于 0． 03% ，其余为 Fe）材料加工，几何尺寸为 45 mm × 10 mm，表表面硬度为 HＲC28 ～ 30．摩面粗糙度Ｒ a 约 0． 8 μm，擦磨损试验所用载荷为 39． 2 N，转速 800 r / min （线 320 和 450 ℃ 下进行试速度约1 m / s），分别在室温、验，每个温度下的试验重复 3 次．室温下摩擦试验运 320 和 450 ℃ 下摩擦试验运行时行时间为 90 min， 60 min．计算机数据采集系统每隔 6 s 采集 1 个间为摩擦系数，将所有的摩擦系数取算术平均值作为一次摩擦试验的平均摩擦系数．用精度为 0． 1 mg 的电子天平称取样品磨损后的质量损失，计算获得其磨损率（单位载荷和单位距离下的磨损体积）．用光学显微镜（ Zesis Imager A2m ）观察分析两种复合材料的金相组织；用扫描电子显微镜（ SEM， JSM 5600LV），对两种复合材料和对偶表面磨痕形 D / MAX －貌进行观察；用 X 射线衍射仪（ XＲD， 2400 ）进行物相组成分析．
பைடு நூலகம்
320 ℃ 和 450 ℃ 下的摩擦磨损性能．结果表明： FM 和 FMN 两种复合材料主要含有铁素并研究了其在室温、及组成， Fe3 Mo 金属间化合物、 Mo2 C、 Fe2 MoC 以及少量石墨，体、珠光体、各相分布均匀． FMN 较 FM 珠光体数量要少，Ni 元素的加入在一定程度上抑制了珠光体的生成；室温条件下，富含石墨的摩擦层发挥了减摩作用，而在高温条件下，复合材料中的石墨与对偶表面生成的 Fe 氧化物 Fe2 O3 + Fe3 O4 + FeO·Cr2 O3 对其减摩降磨至关重要．关键词： Fe － Mo －石墨；高温；摩擦磨损性能； Fe 的氧化物中图分类号： TH117． 3 文献标志码： A 文章编号： 1004 － 0595 （ 2013 ） 05 － 0475 － 06
1
1． 1
实验部分
材料制备
本研究中制备了两种铁基复合材料，分别为 Fe － 10Mo － 3． 5Gr 和 Fe － 10Mo － 5Ni － 3． 5Gr （均为质量比），为方便起见在下文中分别简写为 FM 和 FMN．首先，按上述配比分别称取纯度均为 99． 5% Mo 粉、 Ni 粉以及石墨粉，的 Fe 粉、用三维混料器混匀后冷压成型，冷压压力 300 ～ 600 MPa；然后，将压坯放入管式炉中无压烧结，升温速率 5 ℃ / min，烧结温度 1 000 ～ 1 080 ℃ ，保温时间 15 ～ 30 min 后，随炉自然冷却，整个烧结过程中通氢气气氛进行保护． 1 ． 2 摩擦磨损试验及相关表征摩擦磨损试验在栓－盘式高温摩擦试验机上进行．栓试样由研制的复合材料制作，其几何尺寸为 5 mm × 15 mm，表面粗糙度Ｒ a 为 0． 4 μm．两种复
（ 1． State Key Laboratory of Solid Lubrication，Lanzhou Institute of Chemical Physics， Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000 ，China 2． Lanzhou Industry Ｒesearch Institute，Lanzhou 730000 ，China） Abstract： The Fe － Mo － Graphite （ FM ） and Fe － Mo － Ni － Graphite （ FMN ） composites were fabricated by P / M technology． The microstructure，component and the tribological behavior of these composites at room temperature，320 ℃ and 450 ℃ were investigated． The results indicate that both kinds of composites were mainly composed of ferrites，pearlite， Fe3 Mo，Mo2 C，Fe2 MoC carbides，and small amount of compacted graphite． The content of pearlites in FMN was less than that in FM． It is suggested that the addition of Ni element affect the formation and growth of the pearlite． At room temperature，the surface layer rich in graphite in sliding contact was contributed to the low friction of these composites． At elevated temperature，graphite and Fe oxides on the surface of counterparts，such as Fe2 O3 ，Fe3 O4 and FeO·Cr2 O3 played the key role on decreasing friction and reducing wear． Key words： Fe － Mo － Graphite，elevated temperature，tribological behavior，iron oxides
Tribological Behavior of Fe － Mo － Graphite and Fe － Mo － Ni － Graphite Composites at Elevated Temperature
MA Wen － lin1* ，LU Long2 ，GUO Hong － ru2 ，WANG Jing － bo1 ， JIA Hui2 ，ZHANG Shu － wei1 ，LU Jin － jun1*
476
摩
擦
学
学
报
第 33 卷
冶金行业如钢厂、铝冶炼厂和铜冶炼厂等，连铸设备的托辊轴承、冷床高温区轴承、加热炉前后轨道托辊轴承等仍采用滚动轴承，其润滑方式仍然是定时加入润滑油、润滑脂．上述传动设备的环境温度通超过了润滑油、脂的使用温度，同常在 300 ～ 400 ℃ ，时也超过了滚动轴承的最高使用温度（ 180 ℃ ）．平均使用一个月左右就需要更换轴承，而且由于润滑失效，经常发生抱轴，造成生产停顿、原材料浪费、检修难度大等问题．在国外相同行业，根据现场工作条，件不同程度地采用了各类高温耐热润滑合金轴套（滑动轴承），寿命均在半年以上，极大地提高了工降低了成本，减小了原材料消耗等．因此，研作效率，制出在冶金行业高温区设备传动支承部件，即室温至 400 ℃ 可使用的 Fe － Mo 合金基高温自润滑材料滑板和关节轴承等，达到国外同类材料制作的轴套、［1 － 2 ］，或部件的水平，具有重要意义．据文献报道在 Fe －石墨材料中，加入 5% ～ 20% 的 Mo，对其机械性能和摩擦磨损性能具有显著的影响，可改进减摩性能和扩大应用范围．作者在前期研究中也发现， Mo 作为增强相对于提高铁基复合材料的使用温度．添加 Mo 后，作用明显材料基体一般具有双相 2 组织，一种为固溶体（显微硬度 180 ～ 240 kg / mm ），一种为 Fe － Mo 金属间化合物（显微硬度 750 ～ 800 kg / mm2 ）．另外，考虑到 Ni 具有提高硬度、减小磨损、稳定室温摩擦系数、降低高温磨损的特性，同本文作者研制出了Fe －时具有助熔烧结作用．因此， Mo －石墨材料和Fe － Mo － Ni －石墨材料，并对其摩擦学性能进行了研究．