第十四届全国表面工程大会

262 / 2022-09-26 08:39:27

W/WS2自润滑复合材料的制备与摩擦学性能的研究

钨基；WS2；自润滑材料；摩擦学性能

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轴承广泛应用于航天航空、机械制造等行业，是机械设备中重举足轻重的零部件。轴承由内圈、外圈、滚动体以及保持架组成，其中轴承保持架在轴承整个工作体系中起到隔离滚动体，保证轴承润滑性能的重要作用。随着轴承服役环境日益复杂，轴承保持架需要在高温、重载、高速环境下仍保持可靠的低摩擦系数以及高强度，保证优良的润滑性能。由于传统的液体润滑在超过350 °C的温度下会因油分解而失去润滑效果，不能满足极端条件下的润滑。固体润滑的出现能够满足现有极端工况带来的苛刻要求。目前，常见的金属轴承保持架常采用硬铝、铝青铜、黄铜、合金钢等金属，用钨作为金属基体的研究很少，由于钨基自润滑复合材料相比其他金属基自润滑复合材料，具有高密度、高强度，在真空、重载及高温等极端环境中具有摩擦系数稳定，耐磨性好等特点。本文将探索钨基自润滑材料用在轴承保持架上的制备工艺以及该材料的摩擦学特性。

通过热压烧结法制备的钨基自润滑复合材料有着稳定的钨骨架，其中润滑主元WS₂均匀地填充在W颗粒之间，Cu、Ni形成了固溶体，小范围内Ni与W结合形成NiW，使得材料强度提高。研究表明，随着WS₂含量的增加，W/WS₂自润滑复合材料的密度和孔隙率降低，而硬度呈现先下降再上升再下降的趋势，当WS₂含量为35 wt. %时材料硬度最低。使用UMT-3摩擦磨损试验机测试该复合材料的摩擦学特性发现，随着WS₂含量的增加，W/WS₂自润滑复合材料的摩擦系数很快趋于稳定，当WS₂含量为35wt.%时，摩擦系数最低，为0.196，摩擦性能较为优异。通过拍摄的扫描电镜图片看出，W/WS₂自润滑复合材料的磨损机理以粘着磨损为主。