【摘 要】
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新型铜锰铝合金具有较高的强度和优异的减摩耐磨性能,可以用来制造滑动轴承、滑块、球阀等重要零部件,尤其是用于重载、高温、无油或少油润滑条件下的滑动摩擦零件,该材料有较大的应用潜力。本文通过拉伸、热模拟和摩擦磨损试验,利用扫描电镜、显微硬度测试仪等手段,研究了新型铜锰铝合金的力学性能、高温热变形行为和不同腐蚀介质中的摩擦磨损性能,并且考察了SPS粉末烧结铜锰铝/石墨复合材料的干摩擦和滴油润滑条件下摩擦
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新型铜锰铝合金具有较高的强度和优异的减摩耐磨性能,可以用来制造滑动轴承、滑块、球阀等重要零部件,尤其是用于重载、高温、无油或少油润滑条件下的滑动摩擦零件,该材料有较大的应用潜力。本文通过拉伸、热模拟和摩擦磨损试验,利用扫描电镜、显微硬度测试仪等手段,研究了新型铜锰铝合金的力学性能、高温热变形行为和不同腐蚀介质中的摩擦磨损性能,并且考察了SPS粉末烧结铜锰铝/石墨复合材料的干摩擦和滴油润滑条件下摩擦磨损特性,为合金材料的应用提供基础数据和理论依据。研究结论如下:1、铜锰铝合金是一种单相固溶体结构,属于面心立方晶格的有序相,晶粒尺寸比较粗大,其硬度为317.4HV2N。在350℃以下铜锰铝合金有较高强度,达到850MPa以上,但延伸率低,表现为脆性断裂;试验温度大于400℃以后,合金的抗拉强度显著下降,塑性增大,由脆性断裂向韧性断裂转变,合金的脆性和韧性转变温度为365.84℃。2、通过热模拟试验数据和阿伦尼乌斯方程,建立了合金的高温热压缩变形本构方程,在500～600℃范围合金的应力-应变符合幂指数关系。3、铜锰铝合金与不锈钢和氧化铝陶瓷球对摩的干摩擦因数均低于0.2,摩擦过程很平稳,合金磨损表面光滑,其磨损机理为轻微研磨和氧化。在Na Cl、Na OH和H2SO4溶液中,铜锰铝合金与不锈钢球对摩时的摩擦因数均大于干摩擦因数,但相应的磨损率与干摩擦条件下的磨损率接近;它们的磨损机理分别表现为由氯脆引起的脆性剥落、均匀腐蚀磨损和粘着磨损。在三种腐蚀介质中铜锰铝合金与氧化铝球对摩的摩擦因数小于干摩擦因数,合金在NaOH溶液中的磨损率与干摩擦条件下的磨损率接近,但在Na Cl和H2SO4溶液中的磨损率显著降低。4、SPS粉末烧结铜锰铝/石墨复合材料的密度、显微硬度显著高于氢气还原法烧结的材料。在干滑动摩擦条件下,当载荷低于20N时,铜锰铝/石墨复合材料表现出的低摩擦因数和磨损率,其摩擦磨损性能大大高于铜锰铝合金,石墨含量为6wt.%～8wt.%的复合材料的摩擦因数仅有0.07。当载荷增大至30N后,复合材料的摩擦因数和磨损率显著增大,摩擦过程变得不稳定。在滴油润滑条件下,材料的承载能力显著增大;但复合材料的摩擦因数和磨损率大于铜锰铝合金的摩擦因数和磨损率。
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