新型关节轴承材料的研究现状及展望
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
为进一步提升 Ａｌ－Ｚｎ合金关节轴承摩擦磨 损性能和 力 学 性 能，需 对 合 金 进 行 一 定 的 处 理。 在 Ａｌ－Ｚｎ合金中添加微量的稀土元素可以有效 地细化合金晶 粒，提 升 合 金 性 能。 文 献 ［５－６］在 合金中加 入 ０．２％ Ｅｒ时，晶 粒 尺 寸 约 为 ３０～４０ μｍ，随着 Ｅｒ含量的增加，合金硬度呈先增大后减 小的趋势；而在铝锌合金中添加 ０．２％Ｃｅ时，合金 的晶粒约为 ２５～４５μｍ，合金硬度也明显增大；文 献［７］在 Ａｌ－Ｚｎ合金中添加少量的 Ｌａ，合金组织 得到有效细 化，力 学 性 能、拉 伸 强 度、伸 长 率 都 有 所提高，当 Ｌａ含量为 ０．１％时，合金断口处出现韧 窝，且在其周围有较明显的片层组织，合金具有较 好的韧性；文献［８］采用 ＣｅＯ，Ｌａ２Ｏ３对铝锌合金摩 擦磨损特性进行强化，发现其在低速、重载条件下 的摩擦因数小于 ０．１，磨损量低于 ２ｍｍ３。
嵌入性都制约了铜合金关节轴承的发展。 随着机械设备不断朝着高温、重载、大型化方
向的发展，对 关 节 轴 承 性 能 提 出 了 更 高 的 要 求。 现对开发出 的 质 量 小、使 用 温 度 高、承 载 性 能 强、 耐磨性能好的新型关节轴承材料进行了研究。
１ 铝合金关节轴承材料
铝合金是 一 种 密 度 小、耐 腐 蚀、耐 磨 损，在 重 载场合有良好性能的合金材料。常见的铝合金轴 承材料可分成 Ａｌ－Ｓｎ，Ａｌ－Ｐｂ，Ａｌ－Ｚｎ系列。由 于 Ａｌ－Ｚｎ合金在制备时节能环保、价格低廉，使 得铝锌关节轴承具有很好的发展前景。这里重点 介绍 Ａｌ－Ｚｎ系列关节轴承材料。
王彻，杨丽颖，王守仁，李文文
（济南大学，济南 ２５００２２）
摘要：介绍了 ３种新型关节轴承材料的研究现状，研究进展，力学性能和摩擦磨损性能以及当前面临的问题，以 期为将来开发使用温度高，承载能力强，摩擦学性能好的关节轴承提供参考。 关键词：关节轴承；摩擦磨损；新型轴承材料 中图分类号：ＴＨ１３３．３１ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１０００－３７６２（２０１８）１０－００６２－０５
关节轴承是一种结构简单、抗冲击能力强，可 进行摆动运 动 具 有 调 心 作 用 的 特 殊 滑 动 轴 承，在 汽车、船舶、航 空 航 天 等 诸 多 领 域 都 有 广 泛 的 应 用。其性能的优劣对机械设备的使用有直接的影 响。
在实际工 作 中，关 节 轴 承 的 主 要 失 效 形 式 为 内外圈之间的摩擦磨损［１］。目前关节轴承常用的 金属材料一 般 为 轴 承 钢、不 锈 钢、铜 合 金 等 材 料， 面对越来越 复 杂 的 工 况，这 些 材 料 存 在 着 一 些 不 足。轴承钢在使用过程中容易发生腐蚀、锈蚀，对 轴承性能有 较 大 影 响；不 锈 钢 内 外 圈 一 般 用 于 无 冲击、无振动或小振动的轻载工况［２］；铜合金关节 轴承有良好 的 承 载 能 力，目 前 在 飞 机 重 要 的 零 部 件上有广泛 应 用，如 起 落 架、方 向 舵 等，但 是 铜 合 金 轴承材料与其配对副的磨合性，杂质混入的可
文献［３］中利用含 Ｚｎ元素的 ７０７５铝合金研 制了挤压型 铝 合 金 自 润 滑 关 节 轴 承，并 对 关 节 轴 承进行了有限元分析和常温工况下的摆动摩擦磨 损试验。在 ４６．４ｋＮ的径向静载荷下其永久变形 量仅为 ０．０４４ｍｍ，而在 ３．７ｋＮ的轴向静载荷下其 永久变形量仅为 ０．０８３ｍｍ，关节轴承的耐磨性与 承载力 Ｐ和速度 Ｖ有关，用 ＰＶ值表示，其值越小 表示磨损率 越 小，摆 动 摩 擦 磨 损 试 验 测 得 该 铅 合
ＩＣＳＮＳ４Ｎ１１０－０１０１４－８３／７Ｔ６Ｈ２ Ｂ轴ｅａ承ｒｉｎ ｇ２２００１１８８年，Ｎ１ｏ０．期１０ ６２－６６
专题综述
ＤＯＩ：１０．１９５３３／ｊ．ｉｓｓｎ１０００－３７６２．２０１８．１０．０１５
新型பைடு நூலகம்节轴承材料的研究现状及展望
王彻，等：新型关节轴承材料的研究现状及展望
·６３·
金关节轴承的 ＰＶ值为 １２９３．１ＭＰａ·ｍｍ／ｓ，与不 锈钢自润滑关节轴承对比后发现铝合金自润滑关 节轴承具有更好的性能。
文献［４］同样以 ７系 Ａｌ－Ｚｎ铝合金为基体， 以 ＰＴＦＥ（聚四氟乙烯）为衬垫材料制备出铝合金 自润滑关节轴承，在载荷为 ５２０，６００ｋＮ的常温条 件下进行了 ２５０００次动态磨损试验，结果表明该 关节轴承的磨损量小于 ０．１５ｍｍ，完全满足使用 工况的要求。
ＲｅｓｅａｒｃｈＳｔａｔｕｓａｎｄＰｒｏｓｐｅｃｔｏｎＮｅｗ ＭａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒＳｐｈｅｒｉｃａｌＰｌａｉｎＢｅａｒｉｎｇｓ
ＷＡＮＧＣｈｅ，ＹＡＮＧＬｉｙｉｎｇ，ＷＡＮＧＳｈｏｕｒｅｎ，ＬＩＷｅｎｗｅｎ
（ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＪｉｎａｎ，Ｊｉｎａｎ２５００２２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓｏｆｎｅｗｍａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒｓｐｈｅｒｉｃａｌｐｌａｉｎｂｅａｒｉｎｇｓｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓｉｓｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｆｒｉｃｔｉｏｎａｎｄｗｅａｒｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｅａｃｈｎｅｗｍａｔｅｒｉａｌｆｏｒｓｐｈｅｒｉｃａｌ ｐｌａｉｎｂｅａｒｉｎｇｓａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｓｐｈｅｒｉｃａｌｐｌａｉｎｍａｔｅｒｉａｌｓｗｉｔｈｈｉｇｈ ｕｓａｇｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｓｕｐｅｒｉｏｒｌｏａｄｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｅｘｃｅｌｌｅｎｔｔｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙｉｎｆｕｔｕｒｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｐｈｅｒｉｃａｌｐｌａｉｎｂｅａｒｉｎｇ；ｆｒｉｃｔｉｏｎａｎｄｗｅａｒ；ｎｅｗｍａｔｅｒｉａｌｆｏｒｂｅａｒｉｎｇ
收稿日期：２０１８－０２－０９；修回日期：２０１８－０６－０１ 基金项目：山东省重点研发计划项目（２０１８ＪＭＲＨ０４０７）；山 东省泰山学者工程专项基金项目（５１３７２１０１） 作者简介：王彻（１９９３—），男，硕士，安徽芜湖人，研究方向为 ＴｉＡｌ基合金关节轴承，Ｅ－ｍａｉｌ：１９６３９３９３１２＠ｑｑ．ｃｏｍ。
嵌入性都制约了铜合金关节轴承的发展。 随着机械设备不断朝着高温、重载、大型化方
向的发展，对 关 节 轴 承 性 能 提 出 了 更 高 的 要 求。 现对开发出 的 质 量 小、使 用 温 度 高、承 载 性 能 强、 耐磨性能好的新型关节轴承材料进行了研究。
１ 铝合金关节轴承材料
铝合金是 一 种 密 度 小、耐 腐 蚀、耐 磨 损，在 重 载场合有良好性能的合金材料。常见的铝合金轴 承材料可分成 Ａｌ－Ｓｎ，Ａｌ－Ｐｂ，Ａｌ－Ｚｎ系列。由 于 Ａｌ－Ｚｎ合金在制备时节能环保、价格低廉，使 得铝锌关节轴承具有很好的发展前景。这里重点 介绍 Ａｌ－Ｚｎ系列关节轴承材料。
王彻，杨丽颖，王守仁，李文文
（济南大学，济南 ２５００２２）
摘要：介绍了 ３种新型关节轴承材料的研究现状，研究进展，力学性能和摩擦磨损性能以及当前面临的问题，以 期为将来开发使用温度高，承载能力强，摩擦学性能好的关节轴承提供参考。 关键词：关节轴承；摩擦磨损；新型轴承材料 中图分类号：ＴＨ１３３．３１ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１０００－３７６２（２０１８）１０－００６２－０５
关节轴承是一种结构简单、抗冲击能力强，可 进行摆动运 动 具 有 调 心 作 用 的 特 殊 滑 动 轴 承，在 汽车、船舶、航 空 航 天 等 诸 多 领 域 都 有 广 泛 的 应 用。其性能的优劣对机械设备的使用有直接的影 响。
在实际工 作 中，关 节 轴 承 的 主 要 失 效 形 式 为 内外圈之间的摩擦磨损［１］。目前关节轴承常用的 金属材料一 般 为 轴 承 钢、不 锈 钢、铜 合 金 等 材 料， 面对越来越 复 杂 的 工 况，这 些 材 料 存 在 着 一 些 不 足。轴承钢在使用过程中容易发生腐蚀、锈蚀，对 轴承性能有 较 大 影 响；不 锈 钢 内 外 圈 一 般 用 于 无 冲击、无振动或小振动的轻载工况［２］；铜合金关节 轴承有良好 的 承 载 能 力，目 前 在 飞 机 重 要 的 零 部 件上有广泛 应 用，如 起 落 架、方 向 舵 等，但 是 铜 合 金 轴承材料与其配对副的磨合性，杂质混入的可
文献［３］中利用含 Ｚｎ元素的 ７０７５铝合金研 制了挤压型 铝 合 金 自 润 滑 关 节 轴 承，并 对 关 节 轴 承进行了有限元分析和常温工况下的摆动摩擦磨 损试验。在 ４６．４ｋＮ的径向静载荷下其永久变形 量仅为 ０．０４４ｍｍ，而在 ３．７ｋＮ的轴向静载荷下其 永久变形量仅为 ０．０８３ｍｍ，关节轴承的耐磨性与 承载力 Ｐ和速度 Ｖ有关，用 ＰＶ值表示，其值越小 表示磨损率 越 小，摆 动 摩 擦 磨 损 试 验 测 得 该 铅 合
ＩＣＳＮＳ４Ｎ１１０－０１０１４－８３／７Ｔ６Ｈ２ Ｂ轴ｅａ承ｒｉｎ ｇ２２００１１８８年，Ｎ１ｏ０．期１０ ６２－６６
专题综述
ＤＯＩ：１０．１９５３３／ｊ．ｉｓｓｎ１０００－３７６２．２０１８．１０．０１５
新型பைடு நூலகம்节轴承材料的研究现状及展望
王彻，等：新型关节轴承材料的研究现状及展望
·６３·
金关节轴承的 ＰＶ值为 １２９３．１ＭＰａ·ｍｍ／ｓ，与不 锈钢自润滑关节轴承对比后发现铝合金自润滑关 节轴承具有更好的性能。
文献［４］同样以 ７系 Ａｌ－Ｚｎ铝合金为基体， 以 ＰＴＦＥ（聚四氟乙烯）为衬垫材料制备出铝合金 自润滑关节轴承，在载荷为 ５２０，６００ｋＮ的常温条 件下进行了 ２５０００次动态磨损试验，结果表明该 关节轴承的磨损量小于 ０．１５ｍｍ，完全满足使用 工况的要求。
ＲｅｓｅａｒｃｈＳｔａｔｕｓａｎｄＰｒｏｓｐｅｃｔｏｎＮｅｗ ＭａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒＳｐｈｅｒｉｃａｌＰｌａｉｎＢｅａｒｉｎｇｓ
ＷＡＮＧＣｈｅ，ＹＡＮＧＬｉｙｉｎｇ，ＷＡＮＧＳｈｏｕｒｅｎ，ＬＩＷｅｎｗｅｎ
（ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＪｉｎａｎ，Ｊｉｎａｎ２５００２２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓｏｆｎｅｗｍａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒｓｐｈｅｒｉｃａｌｐｌａｉｎｂｅａｒｉｎｇｓｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓｉｓｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｆｒｉｃｔｉｏｎａｎｄｗｅａｒｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｅａｃｈｎｅｗｍａｔｅｒｉａｌｆｏｒｓｐｈｅｒｉｃａｌ ｐｌａｉｎｂｅａｒｉｎｇｓａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｓｐｈｅｒｉｃａｌｐｌａｉｎｍａｔｅｒｉａｌｓｗｉｔｈｈｉｇｈ ｕｓａｇｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｓｕｐｅｒｉｏｒｌｏａｄｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｅｘｃｅｌｌｅｎｔｔｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙｉｎｆｕｔｕｒｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｐｈｅｒｉｃａｌｐｌａｉｎｂｅａｒｉｎｇ；ｆｒｉｃｔｉｏｎａｎｄｗｅａｒ；ｎｅｗｍａｔｅｒｉａｌｆｏｒｂｅａｒｉｎｇ
收稿日期：２０１８－０２－０９；修回日期：２０１８－０６－０１ 基金项目：山东省重点研发计划项目（２０１８ＪＭＲＨ０４０７）；山 东省泰山学者工程专项基金项目（５１３７２１０１） 作者简介：王彻（１９９３—），男，硕士，安徽芜湖人，研究方向为 ＴｉＡｌ基合金关节轴承，Ｅ－ｍａｉｌ：１９６３９３９３１２＠ｑｑ．ｃｏｍ。