自润滑复合材料论文-自润滑材料及其摩擦特性(精)

自润滑复合材料论文-自润滑材料及其摩擦特性摘要:自润滑复合材料是材料科学研究领域的一个重要发展方向,由于其在特殊使用条件下具有优良的摩擦学特性而受到人们的广泛关注。本文主要介绍国内外自润滑复合材料的开发与进展,讨论了对材料摩擦学性能的影响因素。

关键词:固体润滑摩擦磨损自润滑复合材料

一、前言:

液态润滑(润滑油、脂是传统的润滑方式,也是应用最为广泛的一种润滑方式。但液体润滑存在一下问题:

1.高温作用下添加剂容易脱落;

2.随温度升高,其粘性下降,承载能力下降;

3.高温环境下其性能衰减等问题;

4.液体润滑会增加成本,如切削加工中的切削液;

5.液体润滑会造成环境污染。

所以,自润滑材料已成为润滑领域的一类新材料,成为目前摩擦学领域的重要研究热点。

二、自润滑材料的种类

自润滑材料一般分为金属基自润滑材料、非金属基自润滑材料和陶瓷自润滑材料。其制备方法通常为粉末冶金法,此外,等离子喷涂、表面技术和铸造法也被应用于自润滑复合材料的制备。

1金属基自润滑材料

金属基自润滑复合材料是以具有较高强度的合金作为基体,以固体润滑剂作为分散相,通过一定工艺制备而成的具有一定强度的复合材料。目前已开发的

金属基自润滑复合材料,如在铁基、镍基高温合金中添加适量的硫或硒及银基和铜基自润滑材料,都已得到一定程度的应用。

2非金属基自润滑材料

非金属基自润滑材料主要是指高分子材料或高分子聚合物,如尼龙等。它在航空航天、汽车制造、电子电气、医疗和食品加工等领域得到广泛应用。目前高分子基自润滑材料的制备途径主要是通过聚合物与聚合物共混及添加纤维、晶须等来提高基体的机械强度;通过添加各类固体自润滑剂来提高摩擦性能。

3陶瓷自润滑材料

陶瓷材料以其独特的特点和优点,使得陶瓷及陶瓷复合材料的自润滑研究

已经引起了较为广泛的重视。

三、自润滑减摩材料的特点、性能

1 粉末冶金法制造减摩材料的特点

(1在混料时可掺入各种固体润滑剂(如石墨、硫、硫化物、铅、二硫化钼、氟化钙等,以改善该材料的减摩性能;

(2利用烧结材料的多孔性,可浸渍各种润滑油,或填充固体润滑剂,或热敷和滚轧改性塑料带等,使材料更具自润滑性能,减摩性能特佳;

(3优良的自润滑性,使它能在润滑剂难以到达之处和难以补充加油或者不希望加油(如医药、食品、纺织等工业的场合,能安全和无油污染的使用;

(4较易制得无偏析的、两种以上金属的密度差大的铜铅合金—钢背、铝铅合金—钢等双金属材料;

(5材料具有多孔的特性,能减振和降低噪声;

(6材质成分选择灵活性大,诸如无机材料金属及合金、非金属、化合物和有机材料聚合物等,均可加入其中,并能获得较理想的减摩性能,例如高石墨含量的固体润滑减摩材料等;

(7特殊用途的减摩材料,如空气轴承、液压轴承、耐腐蚀性轴承等,更发挥了粉末冶金减摩材料的特点。

2 对减摩材料的使用要求及主要性能要求是:

主要使用要求:

(1摩擦系数低而稳定;

(2承载能力(即许用PV值高;

(3不易损伤对偶件;

(4耐磨性好。

主要性能要求:

(1导热性高,防止摩擦表面温度过高,造成拉伤甚至“咬死”;

(2线膨胀系数低,要防止因温度升高而导致间隙消失以至“抱死”,特别是小间隙下尤为重要;

(3质地较软,易跑合,要注意因摩擦面过小,而造成局部过高的单位压力;

(4较好的抗咬合性;

(5材料呈硬组织,要求是硬骨架和软的基体,以利于形成油膜而降低摩擦系数和磨损。

四、影响自润滑材料摩擦特性的因素

1组分的影响

除了在有些金属中,添加适量固体润滑剂能使其机械性能有所增强外,一般来说,随着固体润滑剂含量的增加,自润滑材料的摩擦系数呈下降趋势,而磨损率却呈上升趋势,机械性能随润滑剂含量的增加而降低。另外,多组元间热膨胀系数等物理性质的匹配关系决定了材料的显微结构、力学性能,因而影响到其润滑作用及耐磨性能。

2 配副的影响

材料间的化学反应、表面能、表面硬度、化学活性等物理化学性能的不同,其摩擦学特性也不同。

3气氛的影响

在不同气氛下,由于受到表面吸附和污染、表面化学反应等因素的影响,材料的摩擦学性能可能会出现很大差异。许多固体润滑剂的润滑效果对气氛有依赖性。

4摩擦速度和载荷的影响

摩擦速度不同,载荷不同使得摩擦表面的接触状态、表面特性、摩擦温度发生变化,从而影响材料的摩擦学性能。

四、结语

金属基固体润滑材料不仅具有基体金属的良好机械强度,而且具有固体润滑剂的优良特性,在工程领域获得了较为成功的应用。高聚物自润滑复合材料由于具有优异的摩擦磨损性能,也得到了广泛的应用。

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