石墨烯含量对铜铁基自润滑摩擦材料组织结构及摩擦性能的影响

目的改善石墨烯与铜铁基摩擦材料的结合方式,探究不同含量的石墨烯对铜铁基摩擦材料组织结构的影响,研究加入不同含量石墨烯时摩擦材料的摩擦性能和摩擦机理。方法采用粉末冶金冷压法制备铜铁基摩擦材料,利用SEM、XRD等分析方法和手段,探究不同含量石墨烯对摩擦材料的组织结构、综合力学性能和摩擦性能的影响规律,确定最佳工艺参数。结果在铜铁基摩擦材料中加入石墨烯时,其密度和抗压强度随着石墨烯含量的增加呈下降趋势,硬度呈先上升后降低的趋势。在相同转速下,随着石墨烯含量的增加,其摩擦材料的摩擦因数呈下降趋势,磨损率呈现先下降后上升的趋势。在石墨烯的质量分数为0.5%时,摩擦材料的摩擦率最小,为2.52×10^(-9)mm^(3)/(N·m),此时摩擦材料的磨损机理为黏着磨损及少量磨粒磨损。结论在铜铁基摩擦材料中,石墨烯作为润滑组元,与基体的结合性能表现优异,对比石墨烯对铜铁基摩擦材料的影响规律可知,在石墨烯的质量分数为0.5%时,摩擦材料的性能最佳。

含铜铁基粉末冶金零件烧结性能的研究进展

含铜铁基粉末冶金材料在烧结前后易发生尺寸变化,为此类零件的生产带来不便。本文介绍了有关含铜铁基粉末冶金材料的烧结过程、烧结过程中铁铜粉末颗粒尺寸变化和烧结尺寸变化的相关研究进展,主要包括以下内容:高于Cu熔点温度烧结时,Cu颗粒熔化扩散渗入Fe颗粒中,在Cu颗粒原本位置形成流出孔隙,从而造成烧结坯尺寸的膨胀;随着烧结温度或烧结时间的增加,烧结过程中铁铜粉末颗粒的尺寸呈增大趋势;影响含铜铁基粉末冶金材料烧结尺寸变化率的主要因素是粉末粒度及合金元素的成分和含量。

高速列车用铜铁基摩擦材料的研究

铁路运输是我国工业化进程重要的运输方式,随着列车运行速度的提高,对制动系统材料也提出了更高要求。对现役进口高铁制动片进行测试分析,得到其各组元的具体成分及其配比,以此进口配方为基础制定工艺方案,应用热压烧结工艺使性能得到进一步优化。试验结果表明:进口材料样品基体中w_(Cu)为50%、w_(Fe)为23%;润滑组元中w_(C)(鳞片石墨和团聚型石墨)为15%、w_(MoS_(2))为2%;摩擦组元中的Fe-Cr合金比例为10%。根据以上进口样品配方,使用国产原料进行配比,并通过混料预成形、热压烧结等一系列工艺步骤,成功制备样品。将自主制备样品与进口样品的基础性能进行对比分析,自主制备样品的密度为5.29g/cm^(3),大于进口样品的4.5g/cm^(3),抗弯强度为48.77MPa,高于进口样品的38MPa,而抗压强度为88.42MPa,略低于进口样品的95MPa。综合以上分析,高铁用铜铁基摩擦材料可实现自主制备,且性能相当或优于进口指标。

覆铜铁粉对铜铁基粉末冶金闸片材料性能的影响

采用添加常规还原铁粉和覆铜铁粉(Fe-25Cu)制备出铜铁基粉末冶金闸片材料,测试两种闸片材料的力学性能,并通过扫描电镜观测其微观组织形貌,在MM1000-Ⅱ摩擦磨损试验机上测试摩擦磨损性能。结果表明:在烧结过程中,覆铜铁粉主要是外层的Cu粒子与基体铜粉熔合,实现了类似单一基体原子的结合,同时,抑制了Fe与合金元素Cr形成固溶体。改善了Cr作为表面活性元素对铜和石墨界面的润湿作用,降低了孔隙率,提高了材料基体的强度以及闸片材料的力学性能,降低了闸片材料的磨损量,使材料获得更优异的摩擦磨损性能。

SPS温度对含铜包覆石墨铜基粉末冶金材料性能的影响

以铜包覆石墨颗粒为润滑组元,采用放电等离子烧结(SPS)法分别在700、740、780、820、860℃的烧结温度条件下制备了5种铜基粉末冶金摩擦材料,并分别在上述5种温度下分别单独对铜包覆石墨颗粒进行烧结。通过对材料的力学性能、不同制动摩擦条件下的摩擦磨损性能和内部组织的测试分析,研究烧结温度对石墨与基体之间界面结合性和材料摩擦磨损性能的影响,并确定较佳的烧结温度。结果表明:随着烧结温度的升高,材料中铁颗粒与铜基体间界面固溶度增强,但温度过高也会造成石墨表面铜包覆层完整性下降而不利于石墨与基体间的界面结合;随着制动初速度的升高,5种烧结温度下所得材料的平均摩擦因数和磨损率均呈现出先明显下降而后又变化较小的特点;当制动初速度为100和150 km/h,在700和740℃烧结温度下所得2种材料的摩擦因数和磨损率明显高于其他3种材料;当制动初速度高于150 km/h,除860℃烧结温度下所得材料的摩擦因数明显偏低外,其他4种材料的摩擦因数相差不大,并且该条件下5种材料的磨损率间差异均较小;烧结温度为780℃时,所得材料具有较好的力学性能和摩擦磨损性能。

含氮铁基粉末冶金材料的组织和性能研究

通过气体渗氮法对还原铁粉进行渗氮得到含氮铁基粉末,再对该粉末进行冷等静压成形并在保护气氛中烧结制备出含氮铁基粉末冶金材料。研究表明:该材料的成分为Fe、Fe4N和少量的Fe2O3。其硬度是一般的铁基粉末冶金材料的1.6倍、耐磨性约为铁基粉末冶金材料的5倍、抗蚀性提高约10倍,且该材料的比饱和磁化强度为199.6emu/kg。

微波烧结对粉末冶金铁基材料性能的影响

采用微波烧结新技术研究了粉末冶金铁基材料的烧结工艺与性能,并同常规真空烧结工艺进行了比较。结果表明:微波烧结粉末冶金铁基材料在1280℃的烧结温度下保温10min时,可达到95.8%的相对密度;烧结温度降低,烧结时间大幅度缩短,且微波烧结制品的孔隙明显减小或消失,硬度、抗弯强度、抗拉强度均有较大幅度提高。

里程表用粉末冶金铁-铜含油轴承的试制

本文针对里程表用含油轴承 ,对粉末冶金铁 铜和青铜材料进行了对比研究。采用铁 铜替代青铜材料是可行的 ,其经济效益大和应用前景广。

铜铁基烧结金属含油轴承材料的耐腐蚀性

研究不同铜含量的铜铁基烧结金属含油轴承材料的耐腐蚀行为。在5%氯化钠溶液中的极化曲线和SEM分析表明,材料的相对密度及铜的含量和分布对耐腐蚀性能有很大的影响。通过对原料混合粉末的预烧结促进铜扩散可提高铜元素分布的均匀性,从而达到提高耐腐蚀性的效果。

生物硫铁复合材料处理含铜废水及机理研究

利用Hungate分离出一株产生物硫铁复合材料(生物硫铁)的硫酸盐还原菌SRB2,考察了投加量、pH值、温度、搅拌速度对生物硫铁处理含铜废水的影响,并分别从化学置换、胞外聚合物(EPS)吸附等途径研究了生物硫铁去除Cu2+的机理.结果表明,生物硫铁投加量越大、温度越高对铜的去除效果最好,在pH4.0、35℃、0.6661g生物硫铁、搅拌速度100r/min时,2min即可使Cu2+去除率达到99.9%以上.化学置换途径在生物硫铁去除Cu2+时占主导地位,10min去除率达90.9%,EPS吸附途径在生物硫铁去除Cu2+过程中不占优势,24h去除率为38%.

感应烧结石墨/铜铁基高温自润滑复合材料摩擦学性能研究

通过基体合金化和添加不同含量的石墨,采用感应加热烧结的方法制备了石墨/铜铁基高温自润滑复合材料,在力学性能试验机和MRH-3摩擦磨损试验机上考察了复合材料从室温～500℃温度条件下的力学和摩擦磨损性能,利用扫描电镜观察分析了磨损表面形貌,进而探讨了摩擦磨损机理。结果表明,复合材料的力学和摩擦磨损性能与感应加热频率和石墨含量有关;在室温条件下,随着石墨含量的升高复合材料的力学性能变差而减磨自润滑效果变好,在室温～500℃条件下,选用合适的感应加热频率和石墨的含量可以使石墨/铜铁基自润滑材料保持良好的耐磨性;而复合材料的磨损机制由粘着磨损变为犁沟磨损。

石墨/铜铁基自润滑复合材料的摩擦学性能研究

采用感应加热烧结粉末冶金的方法,以铜铁合金为基体,添加石墨制备石墨/铜铁基自润滑复合材料,对比研究了添加石墨前后2种材料的组成、结构、表面形貌及摩擦学性能,并分析了磨损机理。研究结果表明:添加石墨能起到润滑作用,使材料的摩擦因数减小,磨损率降低;添加的石墨一部分转化成新态,其余则进入材料的空隙中,在摩擦过程中形成润滑膜起到减摩的作用;添加石墨后,摩擦材料的磨损机制由粘着磨损变为磨粒磨损。

一种铁-铜基干式摩擦材料的研制

介绍了用于重负荷机构作制动材料的Fe Cu基粉末冶金摩擦材料制造工艺及特点。发现这种材料的摩擦磨损性能既受组元的影响 ,也受工作状态的影响。对这些影响因素进行了探讨 ,得到了一种性能较好、价格相对低廉的制动材料。

烧结工艺对铜铁基含油轴承组织与性能的影响

通过粉末冶金制备铜铁基含油轴承,并利用DSC、SEM和压缩试验等测试方法,研究了烧结气氛(100%N_(2)、75%H_(2)+25%N_(2)和100%H_(2)(体积分数))和烧结温度(825~885℃)对轴承材料的微观组织、含油率和力学性能的影响。结果表明:在烧结温度为865℃的条件下,100%N_(2)气氛下烧结时,铁粉表面的铁氮化合物和黄铜粉表面的氧化膜阻碍了两者间的冶金结合;100%H_(2)气氛下烧结时,Cu_(3)Zn相发生严重的脱锌现象。这两种气氛下烧结试样组织中存在较多形状不规则的缝隙和孔隙,显著降低了材料的含油率、硬度和压溃强度。75%H_(2)+25%N_(2)气氛下烧结时,粉末颗粒间的冶金结合较为充分,且Cu_(3)Zn相的脱锌程度较低,孔隙趋于球形,材料的含油率、硬度和压溃强度明显提升。在75%H_(2)+25%N_(2)气氛下,825℃和845℃烧结时,粉末颗粒之间未发生明显的冶金结合,硬度和压溃强度较低;烧结温度升高至865℃时,冶金结合程度提升,孔隙数量减少,试样的硬度和压溃强度明显提高;烧结温度继续升高至885℃时,试样发生过烧结,收缩率较大,含油率急剧下降。75%H_(2)+25%N_(2)气氛下,烧结温度为865℃时,烧结试样具有良好的综合性能,含油率、硬度和压溃强度分别为18.8%(体积分数)、43.7HB和271.1 MPa。

一种除铜的新型铁炭材料的研制

本文以还原性铁粉和活性炭为原料,在铁炭微电解材料中添加膨润土、甲壳素等材料,并将其制成球状体,通过马弗炉烧制后制得新型铁炭材料,使其更有效地去除废水中铜离子。本文主要研究在不同铁炭比、膨润土和甲壳素添加量、烧制时间及温度等条件下制备的材料对含铜废水中铜离子的去除作用,以期研究新型铁炭材料处理含铜废水的条件及影响因素。

铁基复合材料的现状研究

研究VC铁基复合材料不仅满足了人们对钢铁材料提高性能的要求，而且解决了如何综合利用钒资源这一非常重要的问题，因而VC颗粒增强铁基复合材料的开发与应用对钒姿源的综合利用，促进地区经济的腾飞发展具有重大意义。采用粉末冶金和原位内生相结合的方法可以一次成型，大大节约了成本。

玉米酒精废水培养生物硫铁复合材料研究

利用培养皿夹层培养分离出一株产生物硫铁复合材料(生物硫铁)的硫酸盐还原菌S-1-7,该菌株可以利用酒精废水作为培养基生成生物硫铁复合材料。考察了投加量、pH值、温度、振荡强度对生物硫铁处理含铜废水的影响。采用生物硫铁处理含铜废水,结果表明菌株S-1-7利用玉米酒精废水生成的生物硫铁能快速处理含铜废水,在pH 4.0,25℃,4 min去除率达99.8%以上。

莫来石含量及粒径对铜铁基复合材料摩擦学性能的影响

采用粉末冶金方法制备了含莫来石的铜铁基复合材料,通过分别添加0~25%(体积分数)工业莫来石和高纯莫来石,对比两者含量对复合材料基本特性及摩擦磨损性能的影响,研究了石墨含量对摩擦系数的调节作用,分析了莫来石粒度对复合材料摩擦性能的影响。结果表明:随着莫来石添加量的增加,复合材料致密度降低、硬度上升、弯曲强度下降。复合材料摩擦系数均在两莫来石含量为15%时最大,磨损率均在莫来石含量为5%时最小。相比高纯莫来石,粒度分布宽、颗粒形态多样的工业莫来石对复合材料的弯曲强度和磨损率均产生不利影响。石墨含量为15%(体积分数)时,含工业莫来石(15%)复合材料的摩擦系数在0.3~0.4,且磨损率较低。分级筛选后的大尺寸工业莫来石颗粒有利于增大摩擦系数,球磨细化后的小尺寸工业莫来石颗粒对增大摩擦效果有限,且磨损率较高。

原位反应生成Al-Fe/Al_2O_3,Al-Cu/Al_2O_3复合材料的过程原理

采用喷射共沉积法制备了Ａｌ－Ｆｅ２Ｏ３及Ａｌ－ＣｕＯ复合体，Ｆｅ和Ｃｕ的质量分数分别为９．６０％和５．５０％．在热处理过程中，随着温度由６００℃升高到８００℃和１０００℃，Ｆｅ３Ｏ４按Ｆｅ３Ｏ４ＦｅＯＦｅ顺序被还原，得到Ａｌ－Ｆｅ／Ａｌ２Ｏ３复合材料，其中Ｆｅ以Ａｌ１３Ｆｅ４相及ＡｌＦｅ相形式存在．Ａｌ２Ｏ３粒度为２～４μｍ均匀分布在基体中．Ａｌ／ＣｕＯ复合体在９００℃处理后，形成Ａｌ－Ｃｕ／Ａｌ２Ｏ３复合材料．文中对显微结构形成、反应进行的过程作了分析．