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熔渗PEEK对铁基烧结材料摩擦磨损性能的影响

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摘要

第一章 绪论

1.1 轴向柱塞泵简介及其摩擦副特性

1.2 提高粉末冶金材料强度和硬度的方法

1.2.1 提高密度

1.2.2 合金化方法

1.2.3 热处理

1.3 铁基减摩材料的研究及应用

1.3.1 金属基减摩材料的润滑机理

1.3.2 磨损特征及机理

1.3.3 常用的固体润滑剂

1.4 国内外研究现状

1.5 本论文研究的目的及内容

第二章 试验材料及方法

2.1 试验材料的选择

2.1.1 金属粉末的选择

2.1.2 高分子材料的选择

2.2 试样的制备工艺

2.2.1 粉末烧结试样的制备

2.2.2 熔渗方法的探索

2.3 显微组织分析

2.3.1 基体显微组织观察

2.3.2 熔渗深度观察

2.4 试样性能测试

2.4.1 密度和含油率

2.4.2 硬度

2.4.3 压溃强度

2.4.4 烧结收缩率

2.5 摩擦磨损性能试验

2.5.1 摩擦磨损试验

2.5.2 摩擦磨损机理分析

2.6 本章小结

第三章 不同烧结温度及添加Cr-Fe粉对低合金钢烧结材料性能的影响

3.1 烧结温度对低合金钢烧结材料性能的影响

3.1.1 显微组织和密度

3.1.2 硬度和压溃强度

3.2 Cr-Fe粉含量对低合金钢烧结材料性能的影响

3.2.1 显微组织和密度

3.2.2 硬度和压溃强度

3.3 本章小结

第四章 熔渗PEEK对材料摩擦磨损性能的影响

4.1 熔渗方法探索

4.1.1 PEEK材料不同形态及不同的工艺对熔渗效果的影响

4.1.2 基体密度对熔渗效果的影响

4.1.3 真空熔渗法对熔渗效果的影响

4.2 熔渗PEEK复合材料热膨胀分析

4.3 熔渗PEEK对摩擦磨损性能的影响

4.3.1 不同密度的基体材料摩擦磨损性能

4.3.2 熔渗PEEK复合材料摩擦磨损性能

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况

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摘要

铁基烧结材料具有较好的力学性能,但减摩性较差。高分子材料在摩擦过程中容易在对摩面之间形成转移膜,具有很好的摩擦学特性,但高分子材料耐热性能和耐磨性较差。因此,为了改善铁基材料和高分子材料的此类缺点,本文用金属作为基体,以高分子材料作为减摩相来制作复合材料。基体材料采用粉末治金方法制得,基粉用低合金钢粉,并通过添加Cr-Fe粉和改变烧结温度的方法来改善材料性能。对烧结完成的基体材料测试密度、硬度和压溃强度,并观察其金相组织。然后在基体材料中熔渗PEEK,通过金相显微镜观察熔渗效果,并用端面摩擦磨损试验机测试熔渗前后试样的摩擦磨损性能。用扫描电子显微镜和3D激光扫描仪观察磨痕表面,并对磨痕表面的化学组分进行分析,探讨熔渗PEEK的铁基材料的摩擦磨损机理。
  研究结果表明,随着烧结温度的升高,烧结低合金钢的孔隙的数量和尺寸都明显降低,密度、压渍强度、硬度都随温度的升高而升高;温度从1150℃上升到1350℃时,密度从6.37g/cm3上升到6.75g/cm3,压溃强度从669MPa上升到1191MPa,硬度从69HRB上升到80HRB。在1250℃烧结温度下,随着Cr-Fe粉含量的升高,孔隙数量变少,尺寸变大,珠光体逐渐减少,铁素体增加,并有马氏体出现。材料的硬度不断增大,密度和压渍强度不断减小。Cr-Fe粉含量从0%上升到4%时,密度从6.55 g/cm3下降到6.28g/cm3,压溃强度从884MPa下降到380MPa,硬度从72HRB上升到93HRB。
  熔渗PEEK试样摩擦磨损试验前一段时间摩擦因数小,在0.03左右,运行一段时间后,摩擦因数增大到0.1以上,密度越小,摩擦因数在0.03运行时间越长。整体来讲熔渗PEEK后试样减摩效果有明显提高,是由于PEEK受热膨胀在摩擦面之间形成了润滑膜,但润滑膜持续时间及承受载荷都不够理想。从磨痕表面形貌可看出,熔渗前后的磨损都为黏着剥落,剥落的凹坑深度较浅。且熔渗PEEK后磨损量有明显的降低。

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