【摘 要】
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在机械领域,机械在运用时通常会因为一些零件的摩擦磨损而导致机械的失效,因而导致巨大损耗。为了解决这一问题,机械零件的润滑形式成为人们越来越关注的问题。金属基自润滑材料应用于复杂工况时体现的优异性能使我们找到了能够使这一问题得到很好解决的方向,在金属基体材料里混合一种或多种固体润滑剂形成的材料就是金属基自润滑材料。这种材料具有优异的性能,因为这种全新的复合材料在体现了基体材料的性的同时,也展现来了固
【基金项目】
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内蒙古自治区自然科学基金-面上项目:20CrMnTi基自润滑材料中球形润滑剂的转移行为与润滑机理研究,项目编号:2019MS05084；
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在机械领域,机械在运用时通常会因为一些零件的摩擦磨损而导致机械的失效,因而导致巨大损耗。为了解决这一问题,机械零件的润滑形式成为人们越来越关注的问题。金属基自润滑材料应用于复杂工况时体现的优异性能使我们找到了能够使这一问题得到很好解决的方向,在金属基体材料里混合一种或多种固体润滑剂形成的材料就是金属基自润滑材料。这种材料具有优异的性能,因为这种全新的复合材料在体现了基体材料的性的同时,也展现来了固体润滑剂的优势。本课题的主要研究内容可分为四部分。（1）探究20Cr Mn Ti-Sn Ag Cu-Graphene自润滑材料组分设计,利用放电等离子烧结工艺对其进行制备,同时对自润滑材料微观形貌与元素组成进行了分析,对其基本性能表征进行了测试。研究表明,石墨烯为5wt.%的组分配比合理,通过放电等离子烧结工艺制备20Cr Mn Ti-Sn Ag Cu-Graphene自润滑材料结构致密,效果好。（2）探讨不同含量石墨烯以及不同工况对材料摩擦学特性的影响,对试样分别在10 N、15 N、20 N载荷下进行摩擦磨损测试,分别在同一载荷下测试试样摩擦学性能。测试结果显示,在20Cr Mn Ti-Sn Ag Cu-Graphene自润滑材料添加5%石墨烯润滑性能较好。结合材料磨痕断面FESEM微观形貌,探究施加载荷对材料润滑膜形成与摩擦学特性的影响,分析发现润滑膜随着施加载荷从10 N增加到15 N存在增厚现象,摩擦系数随之降低;从15 N增加到20 N,材料润滑膜与摩擦系数趋于稳定,说明施加载荷是材料润滑膜形成与摩擦学性能的影响要素。（3）探究润滑膜厚度的增加对材料摩擦学特性影响的机理,基于ANSYS有限元分析软件设定不同润滑膜厚度,建立20Cr Mn Ti-Sn Ag Cu-Graphene自润滑材料力学模型,对润滑膜以及基体材料的等效应力进行分析。计算结果表明,随着摩润滑膜的增厚,基体材料受到的剪切应力更低,说明摩润滑膜的生成对材料起到了很好的保护作用。通过以上方式研究影响20Cr Mn Ti基自润滑材料的摩擦学性能的因素,探寻降低齿轮磨损、延长齿轮使用寿命的办法,且拓宽自润滑复合材料的研究之路,具有广阔的应用前景与市场价值,带来可观的经济效益。
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