鎳鋁基自潤(rùn)滑復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能研究.pdf

1、室溫到高溫都具有良好摩擦學(xué)性能的固體潤(rùn)滑材料是摩擦學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。固體潤(rùn)滑劑與傳統(tǒng)液體潤(rùn)滑劑相比在高溫摩擦領(lǐng)域具有明顯優(yōu)勢(shì)，但常用的固體潤(rùn)滑劑石墨、MoS2、WS2和低熔點(diǎn)金屬等在高溫下易氧化而失去潤(rùn)滑性能。合理運(yùn)用多種潤(rùn)滑劑的協(xié)同潤(rùn)滑效應(yīng)是實(shí)現(xiàn)室溫到高溫寬溫度范圍潤(rùn)滑的有效方法之一。
　　 本論文從固體潤(rùn)滑劑組元及添加量等方面設(shè)計(jì)寬溫域鎳鋁基自潤(rùn)滑復(fù)合材料，采用放電等離子燒結(jié)法制備了含MoS2、WS2、Ti3SiC2和PbO

2、的鎳鋁基自潤(rùn)滑復(fù)合材料。研究了鎳鋁基自潤(rùn)滑復(fù)合材料的力學(xué)性能;研究了含不同潤(rùn)滑相組合（Ti3SiC2、MoS2-Ti3SiC2、WS2-Ti3SiC2和PbO）的鎳鋁基自潤(rùn)滑復(fù)合材料從室溫到800℃的摩擦學(xué)性能;研究多種潤(rùn)滑劑的協(xié)同潤(rùn)滑作用;采用X射線衍射儀觀察分析鎳鋁基復(fù)合材料的表面組份，利用掃描電子顯微鏡、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡、電子探針和能譜儀表征磨痕、磨屑形貌及其成分，并進(jìn)行相應(yīng)磨損機(jī)理分析。
　　 含Ti3SiC2鎳鋁基自潤(rùn)滑

3、復(fù)合材料中，部分Ti3SiC2在復(fù)合材料制備過程中分解生成TiC，其極高的硬度與耐磨性提高了鎳鋁基體的力學(xué)性能，TiC在材料中起到了增強(qiáng)相的作用。在不同的工況條件下，復(fù)合材料的摩擦系數(shù)隨著載荷的增加而降低，磨損率隨著載荷的增加而增加;隨著滑動(dòng)速度的增加，摩擦磨損過程中的摩擦系數(shù)和磨損率逐漸降低。添加Ti3SiC2有利于改善鎳鋁基復(fù)合材料高溫段的摩擦學(xué)性能。當(dāng)Ti3SiC2添加量為10wt.％時(shí)，材料在高溫段的摩擦系數(shù)降低為0.26，磨損

4、率降低為1.7×10-5mm3(Nm)-1。
　　 含有不同潤(rùn)滑相的鎳鋁基自潤(rùn)滑復(fù)合材料中，不同潤(rùn)滑相組合(PbO、MoS2-Ti3SiC2和WS2-Ti3SiC2)之間表現(xiàn)出差異性的協(xié)同潤(rùn)滑效應(yīng)。含Ti3SiC2-MoS2的鎳鋁基自潤(rùn)滑復(fù)合材料在寬溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出低的摩擦系數(shù)與磨損率。相對(duì)于鎳鋁合金來說，添加Ti3SiC2-MoS2后，材料在寬溫度范圍內(nèi)的摩擦系數(shù)下降明顯，且一直穩(wěn)定在0.30以下，磨損率則下降了一個(gè)數(shù)量級(jí)，從

5、1.2×10-4mm3(Nm)-1下降到4.7×10-5mm3(Nm)-1。MoS2在低中溫段潤(rùn)滑，Ti3SiC2在高溫段潤(rùn)滑。Ti3SiC2-MoS2復(fù)合固體潤(rùn)滑劑是一種解決鎳鋁基自潤(rùn)滑復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)寬溫域自潤(rùn)滑的有效手段。
　　 含Ti3SiC2-MoS2的鎳鋁基自潤(rùn)滑復(fù)合材料的自潤(rùn)滑性能隨著MoS2含量的增加變化不大。當(dāng)MoS2含量從3wt.％增加到5wt.％時(shí)，復(fù)合材料在寬溫度范圍內(nèi)的摩擦系數(shù)從0.38-0.43減小為0.