油润滑下Al／MoSi2材料的摩擦学特性

油润滑下Al／MoSi2材料的摩擦学特性

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第2卷 7

第 2期

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金

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20 0 3年 3月M ac 2 3 rh 0o

V0 .№ . 1 27 2

C NE E J HI S OURN ARE ME AL AL OF R T S

油润滑下 A/ S2料的摩擦学特性 I Mo i材张厚安，龙春光李颂文刘心宇，,(. I湘潭工学院材料表面工程研究所，湖南湘潭 4 10; . 12 1 2桂林电子工业学院新材料研究中心，广西桂林 5 10 ) 4 0 4摘要：运用 M 20型磨损试验机测定了油润滑下 A/ o i材料的摩擦磨损性能， . 0 I S M 2采用 S M和 x射线观察与分析了摩擦副表面的形貌和相组 E成，探讨了磨损机制。结果表明：采用 2· 0机油润滑可有效地提高 A/ oi材料的摩擦磨损综合性能； I S M 2与干摩擦状态相比，其摩擦系数和磨损率分别下降了 4%和 6%; 0 0油润滑时，M/￣i材料的磨损机制主要表现为疲劳点蚀和磨粒磨损。 M 2

关键词：硅化钼；铝；二磨损机制；油润滑中图分类号： GI8 T 4文献标识码： A文章编号：2 8 0 6 2 o l2— 2 5 4 0 5—7 7 (0 3 0 0 2—0

金属间化合物二硅化钼 ( oi兼具金属与陶瓷 MS) 双重性质，H w a k等 l的初步研究表明， S 1“] Moi可作为耐磨材料或改善陶瓷材料耐磨性的添加剂。近年来，采用合金化技术强韧化 Moi S的研究较为活跃，据文献[,] 56报道，少量 A J固溶人 Moi S中可提高其强度和断裂韧性，A/ S材料也具有更高的 I Moi

触方式室温下进行油润滑试验，选择 2 0号机械油

润滑，油的加入是以每分钟 6滴 (为约 02 lmn滴加到上下试样环.接触部位。 .5m· i )环

载荷分别为 3, O 8 O 5, 0 N和 10摩擦总行程为 2 N,3 m。下试样 A/ S2 6k I i材料样品以 20rmi Mo 0· n速

度(线速度： 5 1 lmn )动，试样 4 2 .2I· i转 l上 5钢以 10rmi速度 (速度：2 .7I· i )动。 8· n 线 4 8 l rn转 la

耐高温性能，使用温度可达到 15~10 70 80℃。作者等L曾研究了 A对 M S干摩擦磨损性能的

影响， 7 J oi 发现 8 0N附近 A/ oi复合材料的磨损较低，由 I S M 但于粘着和凿削式磨粒磨损的作用，添加 A低了 J降 Moi材料的抗磨性。本文主要考察 A/ S S I i Mo材料在油润滑下的摩擦磨损性能，阐述其磨损机制。

利用分析天平测定试样质量 (精度为 0 1 g取 5 .m, 次平均值 ),以质量损失与行程之间的比值作为磨损率；根据摩擦力矩值计算出摩擦系数。采用 K K 2 0扫描电镜和微探针对试样磨损表面 Y Y 80型进行观察，D 0 5 0型全自动 X射线衍射仪进行物相分析。

1实验方法 1 1实验样品的制备 .

2实验结果与分析 2 1样品的 X射线衍射分析 .

实验用 A/ S2A原子含量为 4、Moi I i( l Mo%) S原料粉末用机械合金化合成，文献[]述工艺按 8所

图 1 A/ oi材料烧结样品的 X D谱。为 1 S M R从图可见，品中只有 Moi相，表明 A已固溶人样 S l

烧结成环状样品，其性能见文献[]实验样品尺 7,寸加工为 O1 i×4 ll O m,表面粗糙度 6ml 0l×lm l l n尺. O 4vn对磨件采用调质处理的 4材料，为 .。 a 5钢 其尺寸为 01 m×4 u 6r n 4nn×1 M,表面粗糙度 0ln lR. 0 3 _为 .2/ t m,硬度为 H C 2 R 2。 12磨损试验 .

M S中形成固溶体， oi 2这与 R m e E和 L[等报 a br g i u们道 A在 Moi固溶度<5 l S2中%相一致。表 1中 A/ 1 Moi材料的硬度和断裂韧性较高归因于 A的固 S l溶强韧化作用 L。 6] 22摩擦磨损性能 .图 2示为油润滑和干摩擦两种状态下， 1所 A/

在 M一0 20型磨损试验机上，用环 .滚动接采环

收稿日期：20 0 2—0 7—3; 0修订日期：20 0 2—0—3 9 0

基金项目：国家自然科学基金资助 (07 0 5, 5 2 2 1 )湖南省自然科学基金资助 (2J S0 ) 0JY O 3￣ l r张厚安 (9 0一) tf: 17,男，湖北武汉人，博士，教授；研究方向：金属间化合物及金属基复合材料

*通讯联系人 (.a h zag o .o Em i a hn@sb cm) l

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2期

张厚安等

油润滑下 A/ o i材料的摩擦学特性 I S: M

图 5 I S: A/ i复合材料的 4钢偶件的磨损表面形貌 Mo 5( )3 A/ S; b 8 A/ o i C a 0N, I i ( ) 0N, I S;( )图( ) Mo 2 M 2 b的放大；( )3 4 d 0N, 5钢；()5 4 e 0N, 5钢；()10N, 5 f 2 4钢F g. S M co r p so r u fc f/ S2 o o i n 5 se l i 5 E mir g a h f wo n s r e o Mo i c mp s e a d 4 te a AI t

磨粒越细，研磨作用增强，料表面较光滑。与文材

偶件上的可能性减小，弱了粘着程度；但利于硬减

献[] 7相比较，油润滑下摩擦副间未观察到明显的粘着现象，是由于润滑油一方面减少了材料与偶

的 A/ S复合材料的磨屑混合于油中，随着摩 I Moi 擦运动进入接触面充当磨粒，形成三体磨损，必将增大硬度较低的 4 5钢材料的磨损率。

件表面的直接接触，另一方面还起到了冷却作用的缘故。 从对磨件 4 5钢在 3 0N和 5 N时的磨损表面 0(图 5 d、( )看，油润滑下该材料的损失主要如 () e)

3结论 1采用 2机油润滑可有效地提高 A/ S2 . 0 I Moi 材料的摩擦磨损综合性能；与干摩擦状态相比，其

源于磨粒的切削作用，导致偶件 4 5钢的磨损率远大于干摩擦时的磨损率 (图 4;负荷增加，切削如 )痕迹减弱，是研磨作用增强的结果 ( 5 f) 5图 (),4

摩擦系数和磨损率分别下降了 4%和 6%。 0 02油润滑时，A/ oi料的磨损机制主要 . 1 S M材表现为点蚀磨损和磨粒磨损。 3油润滑下由于磨粒的切削效应，导致偶件 .

钢的磨损率也随之略有降低。兴中等[在研究赵 1 ]TC N)A,瓷油润滑下的磨损性能时也发现 i( .I陶 O

类似现象。 Ssd等[]据 a a 1研究表明： a 磨屑的形成实际上是经过一种“素传递”元的过程；干摩擦时从表面脱落的新磨屑随着摩擦的进行发生运动，

4钢的磨损率比干摩擦的增加了约 2余倍。 5 0参考文献

:[] H w A Am nDE S l . A r i er eai 1 a k , la , t o N S J of ba v w a b hv r f se ooMo iN o ps e . cp tlM t,19,3 ( ) 4 3 S2 bcm oi s Sr t a ae 9 4 14: 7 .· t i Me l r

由于表面能较高及摩擦作用，这些分散的磨屑很容易结合、积聚、大，最后形成较大的游离磨屑长而离开摩擦面；而在油润滑条件下，落的磨屑会脱

[] Ha kJA,Am nD E. A cm aav td ftears e 2 w l a o prt es yo bai i u h vw a eai o Moi. c p Mea Mae,19, 2 5: 2 . erbh v r f S2 Sr t t l t r 9 5 3 ( ) 7 5 o i l

很快吸附一些油分子，致使其表面能降低，摩擦面

[] H w er ,Am n D v ,Pt v onJ A r i 3 a kJfe A l a a d E e o cJ . b a v y i r i h sewe rb h vo fa S3 - S2c mp st a a r o iN4Mo i o oie.J e i Am C s m￥ c. er o

的表面能也会降低，而使磨屑再粘附到母体和从

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