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在 Ni-石墨合金中加入组元铁,一方面可以对基体起到固溶强化作用,使合金保持良好的抗腐蚀性和抗氧化性,另一方面可以节约有色金属镍,降低材料成本。本文采用熔炼法制备 Ni-Fe-石墨系合金,并添加 1%Si以防止碳化物的生成。结果表明,熔炼法相对粉末冶金法组织致密、均匀,碳原子在合金中均以石墨的形态存在。稀土镁球化剂从熔体上部加入,对合金组织中的石墨没有起到球化作用,但对凝固中的石墨却起到了孕育处理的作用,消除了细片状共晶石墨,石墨均以初生相的形态出现。 研究了添加稀土镁球化剂后及不同的铁含量对 Ni-Fe-石墨系自润滑材料的力学性能的影响。添加球化剂后材料的冲击韧性、抗拉强度、抗弯强度和挠度均大大提高,热膨胀系数减小。用熔炼法制备的 Ni-Fe-石墨系合金具有良好的冲击韧性,未添加球化剂的 Ni-Fe-石墨系合金的平均冲击韧性值约为粉末冶金法制备的 Ni-Ag-C 系合金的平均冲击韧性值的 8 倍。添加稀土镁球化剂的 Ni-Fe-石墨合金的热膨胀材料的热膨胀系数为 6.13×10-6k-1-9.60×10-6k-1,比球墨铸铁的热膨胀系数 13.5×10-6k-1 小。随着铁含量的增大,合金材料中的石墨面密度增大,Ni-Fe-石墨系合金的密度、冲击韧性、抗拉强度、抗弯强度、挠度和热膨胀系数均降低,而硬度值先减小后增大。 摩擦磨损试验结果显示,随着铁含量的增加,合金中的石墨含量增多,材料的自润滑性能提高,干摩擦因数和油润滑摩擦因数均减小,磨损率随着硬度值的增大而减小。摩擦因数与合金中有无添加球化剂无关,只与合金中的石墨面密度相关,石墨面密度越大,摩擦因数越小。其中 Ni-60%Fe-3.5%C-1%Si 合金的摩擦因数最小,与 GCr15 轴承钢对磨时,干摩擦因数和油润滑摩擦因数分别保持在 0.18 和 0.04。在油润滑摩擦磨损条件下,Ni-Fe-石墨合金与 45#退火钢的摩擦因数比其与 GCr15 轴承钢的摩擦因数小。在干摩擦磨损条件下,提高滑动速度,Ni-40%Fe-3.5%C-1%Si合金和 Ni-60%Fe-3.5%C-1%Si 合金的摩擦因数均减小,只有 Ni-20%Fe-3.5%C-1%Si 合金的摩擦因数随着滑动速度的提高而增大。而磨损率随着滑动速度的提高而增大。添加稀土镁球化剂后,材料的磨损率降低了。固体润滑膜的形成遵循微凸体模型。