温度对Cu-12.5Ni-5Sn-石墨自润滑复合材料摩擦学性能的影响

采用粉末冶金方法制备出了Cu-12.5Ni-5Sn-石墨自润滑复合材料,通过改变石墨的含量来研究该复合材料的力学性能和在不同摩擦试验温度下的摩擦磨损性能,采用SEM和Raman分析磨损表面,进而讨论复合材料的摩擦、磨损和润滑机制.结果表明:复合材料的硬度和屈服强度随着石墨含量的增加而逐渐降低;温度对不同石墨含量的复合材料的摩擦磨损性能有显著的影响,在室温下,石墨质量分数为1%和3%的石墨复合材料的摩擦系数和磨损率明显小于5%石墨复合材料;在300℃下,石墨质量分数为3%时,复合材料的摩擦磨损性能最好;在500℃下,石墨质量分数为5%的石墨复合材料的摩擦磨损性能最好.在室温下,复合材料具有较好自润滑性的主要原因是形成了几乎光滑连续的石墨润滑膜.在300和500℃下,由金属氧化物和石墨组成的混合物润滑膜是复合材料保持自润滑性的主要原因.

铝含量对Cu-5.6Ni-2.5Mn-2Sn合金组织与性能的影响

通过合金成分设计,制备了3种不同铝含量(质量分数为分别0,0.93%,2.43%)的Cu-5.6Ni-2.5Mn-2Sn合金,并对其进行了不同的冷变形和热处理,研究了铝含量对其组织与性能的影响。结果表明:3种合金铸态组织中枝晶发达,存在锡原子偏聚;经各自最佳时效工艺处理后,含2.43%铝合金的硬度最大,达到236 HV,不含铝合金的电导率最高,达到15.3%IACS;随变形量的增加,合金的硬度不断增大;当冷变形量为50%时,含2.43%铝的合金硬度最高,达到260 HV,电导率为10.7%IACS,且加工时未出现裂纹.可以替代Cu-9Ni-6Sn合金。

Cu-2Ni-5Sn-(石墨+PbO)自润滑复合材料高温摩擦学性能的研究

采用粉末冶金工艺制备了Cu-2Ni-5Sn-(石墨+PbO)系自润滑复合材料,并采用XRD、SEM、万能材料试验机和高温摩擦磨损试验机等研究了微观组织、力学性能和室温至500℃下的摩擦学性能.结果表明:石墨+PbO复合固体润滑剂质量分数为8%时,该复合材料综合摩擦磨损性能最优.Ni的加入能提高基体的力学性能.随着温度的增加,该复合材料的摩擦系数几乎保持稳定,磨损率先缓慢增加,后急剧增加.室温时磨损表面形成以石墨为主成分的润滑膜起主要润滑作用,磨损机理主要为轻微塑性变形和局部剥落.300℃时,由PbO(Fe_2O_3)6、石墨和Cu_2O组成的致密润滑膜是Cu-2Ni-5Sn-(石墨+PbO)自润滑复合材料具有良好润滑性的主要原因,磨损机理主要包括复合材料塑性变形、局部剥落和轻微的黏着磨损.500℃时,主要由PbO(Fe_2O_3)6、石墨、Cu_2O和Cu O组成的复合润滑膜起到了润滑作用,磨损机理主要为石墨周边区域基体脱落及塑性变形引起的剥落和氧化磨损.

V对Cu-7.5Ni-5Sn合金组织和性能影响

用高频感应熔炼炉制备3种不同V含量的Cu-7.5Ni-5Sn合金,经均匀化、固溶和时效处理后,测试试样硬度和导电率,研究添加V对合金显微组织和合金性能的影响。研究表明,添加V会细化合金组织,并抑制时效过程中晶界不连续沉淀的产生,而且随V含量的增加,对晶界沉淀抑制作用增强。Cu-7.5Ni-5Sn在380℃时效5 h获得峰值硬度274.6 HV,而Cu-7.5Ni-5Sn-0.2V和Cu-7.5Ni-5Sn-0.5V峰值硬度均在时效7 h后获得,分别为276 HV和289 HV,这是因为V与Ni生成Ni3V共格沉淀相,因此加V合金硬度高。添加V会延长合金硬化峰值的时效时间,同时增强硬化效果。

Si对Cu-7.5Ni-5Sn合金铸态组织的影响

利用金相显微分析、能谱分析、X射线衍射分析和SEM分析对添加Si的Cu-7.5Ni-5Sn合金的显微组织进行研究。结果表明,添加Si与未添加Si的Cu-7.5Ni-5Sn合金具有相同的组织。含Si的铸态Cu-7.5Ni-5Sn合金的组织由灰色的树枝晶(α基体)、过渡组织(α相和γ相两相的混合物)和枝晶间的骨状组织γ相(Cux Ni1-x)3Sn组成。Si对Cu-7.5Ni-5Sn合金具有细化枝晶的作用。Si与合金中的Ni形成Ni31Si12、Ni3Si和Ni74Si26相,其中起到细化变质作用的可能是Ni3Si相。添加Si可以延迟Cu-7.5Ni-5Sn合金的均匀化过程。