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减摩材料的发展
双击自动滚屏 发布者:admin 发布时间:2011-4-12 阅读:97次 【字体:

 

    用粉末冶金方法制造的、具有低摩擦系数和高耐磨性能的金属材料或金属和非金属的复合材料。这种材料具有良好的自润滑性能,因而应用范围比一般铸造金属或塑料减摩材料广泛,能在缺油甚至无油润滑的干摩擦条件下,或在高速、高载荷、高温、高真空等极限润滑条件下工作。
   早在1870年就有关于利用含油的多孔金属制作轴承的专利记载。1910年前后出现了用石墨还原氧化铜和氧化锡制成的青铜石墨含油轴承(见轴承合金)。20年代铜基含油轴承开始投入生产。到50年代,其品种、产量和应用范围大为扩大,成为工业用减摩部件的重要组成部分。60年代以来,工程技术的发展对减摩材料提出了更高的要求,各国广泛研制以不同金属和合金为基体的多组元和多种结构的粉末冶金减摩材料。
    减摩材料特性  用粉末冶金方法制成的减摩材料具有以下特点:①可利用烧结金属的多孔性,以浸渍和储存润滑油;②能充分利用各种粉末状的固体润滑剂,也可在制造过程中形成新的固体润滑相;③可在较宽成分范围内组合各种金属和非金属物质,制造出不同组织和结构的复合材料,满足各种摩擦条件的需要;④材料的润滑性能稳定,磨损小,磨合性、抗卡性良好,从而可靠性高,使用寿命长。
    粉末冶金减摩材料通常是以金属或合金为基体,基体应保证减摩零件的强度,以便承受使用条件下外力对接触表面以及轴承整体的载荷。可通过外加硬质相或从内部形成新的硬质相的方式强化基体并提高材料的耐磨性。均匀分布在基体孔隙中的润滑油或固体润滑相能起到减摩作用,它们在轴承和转轴之间形成稳定而连续的油膜或固体润滑膜,而使摩擦系数大大降低。这种由材料内部提供润滑源的方式称为“自润滑”。其作用是使含油轴承在有限外供油的条件下和固体润滑减摩材料在干摩擦条件下仍能正常工作。固体润滑剂的使用温度范围宽,能适应的介质种类多;因此常将它加入金属基体中,改善含油轴承的润滑性能,制造干摩擦条件下使用的减摩材料。常用的固体润滑剂有石墨、MoS、WS、PbS、PbO、FeS、CuS、BN、聚四氟乙烯、铅锡合金、银等。
    粉末冶金减摩材料除大量用作滑动轴承外,还广泛用作导轨、活塞环、密封环、电器的滑动零件等。
    金属多孔含油轴承  按减摩材料的基体金属可分为铜基、铁基、不锈钢基、铝基等几种,其中以铜基和铁基的产量最大,应用最广。典型系列有多孔青铜、多孔铁、青铜-石墨、铁-石墨、铁-合金元素- 石墨-硫化物、铜- 合金元素-石墨-硫化物等。铜基轴承的摩擦系数低,耐蚀性好。铁基轴承的耐磨性高,承载能力大。它们广泛用于轻载荷(载荷不大于10~20kg/cm,滑动速度不大于1~2m/s)和中等载荷(载荷不大于50~100kg/cm,滑动速度不大于3~5m/s,温度不高于200)的使用条件中。含油轴承的润滑原理是在运转时其孔隙中的油自动渗出进行润滑。当轴在轴承中转动时,由于摩擦热使轴承和其中的油温度升高,油的体积膨胀,粘度降低,孔隙对油的毛细引力减小,促使油从轴承内部向摩擦表面排出;在轴和轴承接触区的后侧间隙中产生的局部负压,也把孔隙内的润滑油抽到摩擦表面进行润滑。当轴停转时,由于温度的降低和负压的消失,油又逐渐地被吸回到孔隙中去。上述过程是随着轴承的工作或停止而自动进行的。由于孔隙在过程中起着重要作用,孔隙的大小、形状、分布、表面状态等对轴承的润滑效果和力学性能就有很大影响。用金属多孔含油轴承来代替一般有色金属的或铸铁、铸钢的滑动轴承,不仅能节约有色金属,提高金属利用率,降低加工费用和成本,而且还能提高轴承的可靠性、耐磨性,延长使用寿命。
    钢背减摩材料  以钢带为基底,在钢带上烧结一层厚度均匀的铜粉成为一个多孔层,然后再把低熔点减摩合金(如巴比特合金)熔渗入多孔层中。将这种复合结构的材料裁切后,弯卷制成不同直径的轴承。这种轴承荷载能力大,成本低,已广泛应用于各种动力机械以及汽车、拖拉机、飞机等生产部门。
    金属-塑料复合减摩材料  将塑料(一般用聚四氟乙烯)渗入烧结金属多孔体或多孔层中制成,兼有聚四氟乙烯等工程塑料的优良减摩性、耐蚀性和金属基体固有的物理性能和力学性能。如果同时加入固体润滑剂,还可以进一步改善减摩性能。这种材料制成的产品既能在水或其他液体介质中工作,也可应用于干摩擦的场合。
    金属-固体润滑剂复合减摩材料  主要用于高温、高真空、高载荷、高速以及低温、强腐蚀、强辐照等特殊场合,因为在这些场合,油脂可能被破坏失效,也可能由于会造成系统污染而不能应用。
    参考书目
..,.., , ,1980.
Perspectives  in  Powder  Metallury,Vol. 4,Friction and Antifriction Materials,Plenum Press,New York,1970.
         刘英华 曹勇家 王恩珂

 
 

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