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现代工业的快速发展,对于滑动轴承材料的性能提出了更高的要求。铜基轴承合金由于具有高的承载能力及疲劳强度,使其在高速度、重载荷发动机领域得到广泛的应用。然而,传统的铜基轴承合金中含有有毒元素铅,对人及环境会造成危害,因而对于无铅铜基轴承合金的研究势在必行。研究发现,无毒低熔点金属元素铋具有与铅相似的特性,与铜不互溶,基本以游离态存在与铜基体中,可以起到良好的润滑效果,具有替代铅的可行性。但是,目前所制备的铜基含铋轴承合金中存在铋相较粗大的问题,而机械合金化法(MA)对于制备纳米相复合材料有着成功的应用,且采用MA法制备Cu-Sn-Bi轴承合金还鲜有报道。因此,本文尝试采用机械合金化法制备Cu-Sn-Bi合金,研究不同的球磨、压制及烧结工艺对合金组织结构及性能的影响,之后再将性能最佳的MA合金粉末与钢背轧制复合制成轴瓦带材,对其组织结构及性能进行分析,并与工业轴瓦带材进行对比。首先,研究球磨工艺对MACu-10%Sn-x%Bi合金粉末组织结构的影响。结果表明:高能球磨可以扩展Cu-Bi互不溶体系的固溶度,使Bi固溶到Cu中;而在球磨过程中,Cu-Sn间会形成Cu6Sn5相,且随球磨转速的提高可以加速该相的形成及分解过程;经450rpm球磨40h后的MACu-10%Sn-5%Bi合金粉末仅由Cu的过饱和固溶体组成,Cu的平均晶粒尺寸在20nm左右,且该合金粉末粒径细小,颗粒平均尺寸在20μm以下,表现出较好的球磨细化效果。其次,研究Cu-10%Sn-x%Bi合金块体的压制及烧结工艺对其组织结构及性能的影响。研究发现:采用“复压复烧”工艺制备合金块体,初次烧结后,Bi相从Cu的过饱和固溶体中析出,复烧后能获得Bi相较均匀分布在Cu基体上的组织,但采用该随炉升温及冷却的烧结工艺,在保证Bi不流失的前提下,烧结温度不能采用工业上常用的800℃以上,另外,相比较而言,经700℃烧结所制备的Cu-10%Sn-5%Bi合金具有相对较优的力学及摩擦学性能,但合金中仍存在致密度(仅为92.3%)较低的问题;经改进制备工艺后发现,低压烧结工艺易于加剧Bi的流失,不适用于制备Cu-Sn-Bi轴承合金;而采用“压制,烧结+轧制,烧结”的近似工业化制备工艺所制备的合金块体可以保证在850℃烧结后合金成分也不发生变化,其合金组织中的Bi相较细小均匀分布,且合金致密度达96%,具有良好的力学及摩擦学性能,其中拉伸强度可达到232MPa,呈典型的韧性断裂。最后,为了进一步实现MACu-10%Sn-5%Bi合金在滑动轴承上的应用,采用近似工业轴瓦带材制备工艺,将MA合金粉末与钢背进行轧制复合并烧结。结果表明:本实验所制备的轴瓦带材表面质量较好,呈金属光泽,且合金层中Bi相较为细小均匀分布,合金层与钢背结合良好,同时其结合强度及减摩性能与核威工业Cu-10%Sn-4%Bi轴瓦带材相近,但其耐磨性能则明显优于工业轴瓦带材。