空天環(huán)境下銅基自潤(rùn)滑復(fù)合材料的摩擦磨損性能研究.pdf

1、石墨與二硫化鉬均具有六方晶系的層狀結(jié)構(gòu),層內(nèi)原子以很強(qiáng)的共價(jià)鍵連接,層與層之間以較弱的分子鍵相連。因此,兩者都具有良好的潤(rùn)滑減摩性能。本文采用熱壓法在氬氣保護(hù)氣氛下制備銅基自潤(rùn)滑復(fù)合材料,對(duì)制得的復(fù)合材料試樣分別進(jìn)行機(jī)械摩擦磨損實(shí)驗(yàn)和電摩擦磨損實(shí)驗(yàn),測(cè)試其摩擦系數(shù)、磨損率和接觸電壓降等參數(shù)。用X射線衍射儀、金相顯微鏡、X射線光電子能譜儀、掃描電子顯微鏡等分析測(cè)試手段對(duì)銅基自潤(rùn)滑復(fù)合材料的物相、顯微組織、摩擦副表面附著的潤(rùn)滑膜成分以及磨損

2、表面形貌等進(jìn)行觀察分析。
　　研究發(fā)現(xiàn):在燒結(jié)過(guò)程中,各組元之間未發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。隨著復(fù)合材料中MoS2含量的增加,復(fù)合材料的密度、硬度、抗彎強(qiáng)度和電阻率均呈現(xiàn)上升趨勢(shì);而相對(duì)密度隨著MoS2含量的增加逐漸降低。
　　機(jī)械摩擦磨損試驗(yàn)結(jié)果表明:在空氣環(huán)境中,銅-石墨-二硫化鉬復(fù)合材料具有最佳的自潤(rùn)滑性能;在真空條件下,銅-二硫化鉬復(fù)合材料的潤(rùn)滑減摩性能最好,銅-石墨-二硫化鉬復(fù)合材料略次之。由于空間摩擦副材料的工作環(huán)境是空氣環(huán)

3、境與真空環(huán)境的轉(zhuǎn)變,所選擇的摩擦材料必須在兩種工作環(huán)境下都具備優(yōu)異的潤(rùn)滑性能,所以銅-石墨-二硫化鉬復(fù)合材料比較適合。銅基自潤(rùn)滑復(fù)合材料的基體強(qiáng)度與表面潤(rùn)滑膜的完整性是影響其潤(rùn)滑減摩性能的關(guān)鍵因素。
　　電摩擦磨損實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:銅基自潤(rùn)滑復(fù)合材料的摩擦磨損性能受電流的影響很大,摩擦系數(shù)和磨損率隨電流密度的增大而增大。因電流在接觸面產(chǎn)生的焦耳熱使得固體潤(rùn)滑膜的吸附能力變?nèi)?在磨損過(guò)程中易脫落,加劇了磨損。當(dāng)電流密度為10A/cm2和

4、20A/cm2時(shí),復(fù)合材料的磨損率分別是機(jī)械摩擦磨損時(shí)的2.8倍和3.7倍。由于石墨與二硫化鉬在空氣中的協(xié)同潤(rùn)滑效果,以及石墨在真空中喪失其潤(rùn)滑減摩性能,空氣氣氛下復(fù)合材料的潤(rùn)滑減摩性能優(yōu)于真空條件下,空氣環(huán)境中,復(fù)合材料的摩擦系數(shù)和磨損率較真空條件下低,潤(rùn)滑膜的連續(xù)完整性較高。磨損過(guò)程中形成的固體潤(rùn)滑膜,是由石墨與二硫化鉬共同構(gòu)成?？諝庵兄饕允珵橹?隨著電流密度的增加,潤(rùn)滑膜中石墨的含量不斷減少;真空中潤(rùn)滑膜主要由二硫化鉬構(gòu)成,成