WC-10Co-MoS_%282%29%40Ni自润滑硬质合金与钛合金的摩擦学性能研究.pdf
《WC-10Co-MoS_%282%29%40Ni自润滑硬质合金与钛合金的摩擦学性能研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《WC-10Co-MoS_%282%29%40Ni自润滑硬质合金与钛合金的摩擦学性能研究.pdf(10页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、 年 月第 卷 第 期润滑与密封 :文献引用:何乃如,支斌斌,贾均红,等 自润滑硬质合金与钛合金的摩擦学性能研究润滑与密封,():,():基金项目:国家自然科学基金青年项目()收稿日期:;修回日期:作者简介:何乃如(),男,博士,副教授,研究方向为固体 润 滑 材 料 的 设 计、制 备 及 性 能。:。自润滑硬质合金与钛合金的摩擦学性能研究何乃如 支斌斌 贾均红 杨 杰 陈 威(陕西科技大学机电工程学院 陕西西安)摘要:为探究 自润滑硬质合金与 钛合金的摩擦学性能,通过热压烧结制备不同含量 的硬质合金试样,采用扫描电子显微镜、三维轮廓仪、维氏硬度计等分析自润滑硬质合金的组织结构和力学性能,利
2、用往复式摩擦试验机研究干摩擦、切削液环境和深冷环境下硬质合金与钛合金的摩擦学性能。结果表明:随着硬质合金中 含量的增加,表面孔隙减少,力学性能缓慢下降;在干摩擦、切削液环境和深冷环境下,摩擦因数均随 含量的增加而降低;钛合金和硬质合金在干摩擦时由于钛合金的黏附,阻碍了 发挥润滑作用,磨损形式以黏着和氧化为主;在切削液环境中磨损形式以磨粒磨损和黏着磨损为主,而在深冷环境下减少了氧化和黏着,其磨损形式主要为磨粒磨损,并伴有分层磨损现象。关键词:自润滑硬质合金;钛合金;摩擦磨损;深冷环境中图分类号:(,):,:;随着高新技术的快速发展,钛合金由于其低密度、高比强度、良好的低温韧性和优异的耐腐蚀性等综
3、合性能,使其在航空、航天、化工、造船等领域的应用越来越广泛。然而,钛合金导热性差、化学活性大,使得切削过程中产生的热量集聚在切削区域,进而使刀具的刃口迅速磨损。同时,高温下钛合金与空气中的氧和氮发生反应,形成硬质层,导致加工硬化,进一步降低了刀具的寿命和工件的表面质量。因此,解决钛合金加工过程中的冷却和润滑问题,改善切削界面的摩擦状态,是提高刀具加工效率和零件表面质量的关键。高速高精度切削加工技术的发展,对切削过程中冷却和润滑提出了更加严格的要求,目前相关研究工作主要分为改善切削加工环境和改善刀具自身性能 个方面。在改善切削加工环境方面,可采用新型混合润滑冷却液和深冷加工技术等。其中深冷加工技
4、术也是研究的前沿热点,研究发现,在深冷环境下,切削区域温度、零件表面完整性、刀具磨损等都有显著改善。在改善刀具自身性能方面,可通过赋予刀具自润滑性能,使得在切削加工过程中在刀具表面形成一层润滑膜,从而降低切削温度和切削力,减缓刀具磨损。自润滑刀具具有减摩、抗磨、润滑功能,可在无外加润滑液或润滑剂的条件下实现自润滑切削加工。能够实现自润滑的刀具有:软涂层自润滑刀具,原位反应自润滑刀具和添加固体润滑剂的自润滑刀具。软涂层自润滑刀具是将固体润滑剂涂覆在刀具表面,但在深冷环境下难以保障刀具基体、过渡层和表面涂层材料的物理性能(弹性模量、热膨胀系数、泊松比)相匹配。原位反应自润滑刀具是刀具在切削的过程中
5、产生高温,促进刀具表面发生反应,生成润滑膜,从而实现润滑。但该方法生成润滑膜的温度条件苛刻,温度低时润滑膜难以生成。添加固体润滑剂的自润滑刀具是在刀具材料中添加固体润滑剂,在切削过程中受到摩擦、挤压的作用时,固体润滑剂析出,并涂覆在前刀面上形成固体润滑膜,实现自润滑功能。等研究了将 引入 中,通过烧结制备块状自润滑硬质合金,发现 的加入可显著降低硬质合金的摩擦因数和磨损量。等研究了在 (,)陶瓷刀具材料中加入 对摩擦磨损性能的影响,结果表明,的加入使刀具材料具有良好的润滑能力,核壳结构的设计提高了刀具材料的耐磨性。目前,工业生产中钛合金的切削加工主要运用硬质合金刀具,国内外关于切削过程中冷却和
6、润滑的研究,大多集中在上述中的一个方向,将深冷加工技术和添加固体润滑剂结合起来的研究还鲜有报道。另外,目前对于将 作为固体润滑添加剂制备自润滑刀具的研究也较少,用于刀具材料涂层的研究显示其具有良好的减摩作用,但 与 的结合性能较差。目前,人们通常采用添加第二相来改善材料的力学性能和结合能力,如山东大学的邓建新团队就采用核壳结构的 ,使刀具拥有良好的减摩性能和力学性能。因此本文作者将以 作为润滑相,研究添加不同 含量的 硬质合金材料的力学性能和在干摩擦、切削液环境和深冷环境中与钛合金球的摩擦学性能。实验材料与方法 实验材料制备实验用到的 钛合金球为商用直径 球,表 给出了其化学成分。实验所用的
7、粉末由河北凯昂焊接材料有限公司生产,粉末粒径为,纯度为 ;晶粒抑制剂 和 粉末由秦皇岛一诺高新材料开发有限公司生产,粉末粒径均为 ,纯度为 ;粉末由上海飞煌科技有限公司生产,与 的质量比为 ,粉末粒径,是一种以 为核、为壳结构的复合粉体,其显微结构如图 ()所示。图 ()示出了 复合粉体截面形貌及、的元素分布,可以看出,颗粒周围均匀包裹着一层镍。表 钛合金球的化学成分 元素质量分数 图 的 形貌和元素分布 按表 给出的比例,将、和 粉末加入行星球磨机中进行乙醇溶液湿磨,球料比为 ,球磨时间为 ,转速为 。然后,将复合粉末经抽滤、干燥、过筛后,装入石墨模具中进行氩气保护的热压烧结。烧结工艺如下:
8、烧结温度为 ,保温时间为 ,烧结压力为 。将烧结后的自润滑复合材料经过打磨、抛光,得到 的试样块。润滑与密封第 卷表 混合粉末比例 试样类型 体积分数 体积分数 质量分数 质量分数 试样 试样 试样 试样 试样 注:和 的质量分数根据 的质量计算。力学与摩擦磨损试验采用压痕法在显微维氏硬度仪(,莱州市华银仪器)上测试样品的维氏硬度,施加的载荷为 ,保持时间为 ;使用万能材料实验机测试试样的单边切口梁断裂韧性和横向断裂强度,测试标准为 和 。摩擦磨损试验在 往复式摩擦磨损试验机上进行,示意图如图 所示,钛合金球固定在夹具上,垂直加载 的力作用于硬质合金试样表面,试样固定在底盘上,并进行往复直线运
9、动,行程为,速度为 。实验对比研究了不同 含量的硬质合金与钛合金球在干摩擦、切削液环境()和深冷环境(冷却源为液氮,温度)下的摩擦磨损性能,其中切削液和深冷环境是将试样固定在溶液槽中,注入切削液或喷入液氮。图 往复式摩擦磨损试验示意 形貌与化学组分分析运用 公司生产的 型扫描电子显微镜和 射线能谱仪分析烧结的硬质合金以及摩擦磨损后的硬质合金与钛合金表面形貌与化学组分。采用非接触式三维轮廓仪()分析硬质合金磨痕三维形貌。实验结果与分析 材料表面形貌图 所示为不同 体积分数的硬质合金试样表面形貌。图 不同 体积分数的硬质合金表面形貌和 体积分数为 硬质合金的元素分布 :();();();();()
10、;();()年第 期何乃如等:自润滑硬质合金与钛合金的摩擦学性能研究 由图 可以看出,随着 体积分数的增加,材料表面的孔隙数量逐渐减少,孔隙大小逐渐减小,这是因为 表面的 在烧结过程中也起到了黏结剂的作用,使硬质合金在烧结过程中更加致密。图 ()、()所示是 体积分数为 的硬质合金中 和 元素的分布,可以看出 在试样中分布均匀。材料的力学性能图 给出了 的力学性能。可以看出,随着 体积分数的增加硬质合金的硬度和断裂强度出现下降的趋势。这是因为,相比于,的强度和硬度较低,且 的加入会加速 晶粒的生长,这使得硬质合金硬度和断裂强度出现下降。值得注意的是,随着 体积分数的增加,的断裂韧性呈现出先上升
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- WC 10 Co MoS_ 282 29 40 Ni 润滑 硬质合金 钛合金 摩擦 性能 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。