无铅含WS2铜—钢双金属固体自润滑材料的制备与其摩擦学性能研究.pdf

无铅含WS2铜一钢双金属固体自润滑材料的 制备及其摩擦学性能研究 摘要：在特殊工况条件下，传统润滑油、脂不能满足使用要求，而固 体自润滑显示了独特的优越性。现市场上的铜基固体自润滑复合材料 多含铅，为满足绿色环保和国际禁铅令的需求，实现铜基自润滑轴承 材料的无铅化，本课题采用CuSn8Ni3为基体，采用粉末冶金松装烧 结方法制备含WS2的铜．钢双金属无铅固体自润滑材料，并研究含 WS2铜一钢双金属固体自润滑复合材料的制备工艺，探讨WS：在材料 中的烧结行为，研究此类材料在湿式和干式摩擦工况下的摩擦磨损行 为及机理，其研究结果为进一步实现铜基固体自润滑材料的无铅化提 供理论依据。研究表明： (1)采用粉末冶金松装烧结工艺可制备新型铜基无铅固体自润滑 材料，材料的制备工艺流程包括：铺粉．初烧一初轧．复烧(退火)．精 轧．校平。具体烧结工艺：初烧温度820士10℃，保温时间2535min， 复烧温度为800-a：10℃，保温时间为15--30min。 (2)烧结过程中，原料WS2会与铜合金基体反应形成铜的硫化物 和W等新相，烧结过程S元素不发生损失。随WS：含量增加，材料 初烧后孔隙度逐渐增加，硬度降低。轧制复烧能提高材料的强度和硬 度，同时生成相W在材料中起到强化作用。 (3)WS2含量对铜基无铅固体自润滑材料的摩擦磨损性能有重要 影响，在湿式和干式摩擦状态下，材料的润滑实质不同，湿式润滑条 件下润滑油膜的形成对材料的润滑起主要作用，而干式摩擦条件下 WS：对材料摩擦磨损性能的影响转化为生成相W和铜的硫化物对材 料摩擦磨损性能的影响，结果表明其含量过高或过低均不利于材料的 减摩耐磨性能，当WS2含量为3wt％时，材料的摩擦系数达到最小， 材料的耐磨擦性能也达到最佳值。 (4)对比粉末冶金松装烧结工艺制备的含3wt％WS2的新型铜基固 体自润滑试样与CuSnl0Pbl0轴瓦材料在同一摩擦条件下的摩擦磨损 性能可知，新型铜基固体自润滑材料的摩擦磨损性能与CuSnl0Pbl0 基本相当，其干摩擦磨损性能超过CuSnl0Pbl0轴承材料。 关键词：固体自润滑；无铅：WS2；铜基；烧结行为；松装烧结：摩 擦磨损 分类号：TB331 Researchon and of PreparationTribologicalProperties Lead—freeSolid Materials Copper-based Self-lubricating materialsexhibit in Abstract：Self-lubricatingsuperiorperformances conditionswherethetraditional and special oil many working lubricating can notmeetthe almostallthe grease operatingrequirements．Currently used basesolid materials widely copper self-lubricatingcomposite containlead。Inordertomeetthe of environmental purposesgreen andinternationallead is to lead—free protection