几种耐磨材料的研究与进展
我国磨损自修复材料的研究进展
造精 度 和 使 用 润 滑材 料 等 来 减少 造 成 磨损 的各种 因素 ； 二 是提高摩 擦副 表 面 的耐 磨 性 能 和摩 擦 副 材 料 的相 容性 ； 三 是使摩 擦副在磨 损过 程 中形
成 新 的补 偿 层 来 抵 消磨 损 和 修复 磨 损造 成 的损伤 ， 即在润 滑油 中加入特 殊添加 剂实现摩擦 副的 自修 复。
标准， 通Leabharlann 是按 照磨 损 自修复 添加 剂
的作用 和修 复机 制 的不 同， 分 成如 下 的几 类 ：
机 中的 缸 套／ 活 塞 环 这 对 摩 擦 副 为
例， 它 们 造成 的能量 损耗 约 占发动 机 中摩 擦 损耗 总 能量 的 ４ ５ ％， 同时磨 损 也是材 料与 设备破 坏与 失效 的 ３ 种主 要 形 式之 一 。 目前 ， 减 轻 机械 设 备 磨
型 功能 材料 ， 目前 尚没有 明确 的分类
在设 备 运行 的条 件 下 ， 通 过 润滑 介质 将 自修 复材料传 输到设备 的摩 擦副表 面上 ， 并通 过摩 擦 副运动 过程 中产生 的机 械 摩擦 作用 、 摩 擦 中发 生 的化学
反 应和 电化 学反 应 作用 等 ， 使 自修复
２ ． 原位摩擦化学 自修 复材料
原位摩擦化 学 自修复材料 的作用 机 理是加入 特种添加剂与 金属摩擦副
表 面 发生 物理 和化 学作 用 ， 设 备运 行 过程中， 在 摩 擦副 表层 形成微 米级 或 纳 米级厚度 的渗层或诱发其表 面形成
属磨 损 自修 复层 物 质 及 其 摩擦 学 性
觚材料产业 Ｎ Ｏ． １ ２ ２ ０ １ ３ ｌａ
磷酸镁水泥研究进展
磷酸镁水泥研究进展磷酸镁水泥是一种以磷酸镁水泥为胶凝材料，砂、矿物填料和水为主要原料，经过混合、加水反应固化后形成的水泥材料。
磷酸镁水泥研究始于20世纪初，经过百年的发展，磷酸镁水泥已逐渐成为一种备受关注的新型建筑材料。
本文将对磷酸镁水泥的研究进展进行详细介绍。
一、磷酸镁水泥的基本性能磷酸镁水泥是一种无机水泥材料，具有快凝、高强、耐磨、耐水、耐碱和抗冻性能优异的特点。
它具有抗压强度高、耐酸碱腐蚀、不易受潮、抗冻融等特点，因此在一些特殊环境下有广泛的应用，如地下工程、海洋工程和道路铺装等。
磷酸镁水泥强度高，能够提供优良的物理性能和化学性能。
它的主要化学成分为MgO、H2O和P2O5，混合物中含有磷酸盐、磷酸镁水泥和一定比例的碳酸镁等。
磷酸镁水泥的强度高、维护性好，填缝工艺简单，所以广泛应用于工业建筑、道路桥梁、隧道坑道、地下工程、市政设施等领域。
二、磷酸镁水泥的研究进展1. 磷酸镁水泥的生产工艺磷酸镁水泥的生产工艺一般分为热法和冷法。
热法是指以镁质原料和磷酸盐为主要原料，在高温条件下进行煅烧生成的镁氧化物与磷酸铵反应制得磷酸镁水泥。
而冷法是指使用轻烧镁质原料和磷酸盐为主要原料，在室温条件下直接进行反应制得磷酸镁水泥。
磷酸镁水泥的生产工艺在不断地优化与改进中，以降低生产成本，提高产品品质和生产效率。
2. 磷酸镁水泥的改性研究磷酸镁水泥的强度和耐久性一直是制约其应用的重要因素。
许多学者将磷酸镁水泥进行改性，以提高其力学性能和耐久性。
常见的改性方法有添加纤维增强剂、掺杂多元掺合剂、加入化学物质改性等。
这些改性方法能够有效地提高磷酸镁水泥的力学性能和耐久性，使其在特定领域得到更广泛的应用。
3. 磷酸镁水泥的应用研究随着磷酸镁水泥技术的不断发展和改进，磷酸镁水泥的应用领域也在不断拓展。
磷酸镁水泥已经在地下工程、海洋工程、道路桥梁、防水工程、耐火材料等领域得到了广泛的应用。
磷酸镁水泥因其优异的抗压强度、耐久性、耐磨性和耐腐蚀性，越来越受到建筑业的青睐。
耐磨材料
耐磨材料简介耐磨材料发展趋势耐磨材料是一大类具有特殊电、磁、光、声、热、力、化学以及生物功能的新型材料，是信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料，同时也对改造某些传统产业，如农业、化工、建材等起着重要作用。
耐磨材料种类繁多，用途广泛，正在形成一个规模宏大的高技术产业群，有着十分广阔的市场前景和极为重要的战略意义。
耐磨材料按使用性能分，可分为微电子材料、光电子材料、传感器材料、信息材料、生物医用材料、生态环境材料、能源材料和机敏（智能）材料。
由于我们已把电子信息材料单独作为一类新材料领域，所以这里所指的新型耐磨材料是除电子信息材料以外的主要耐磨材料。
耐磨材料是新材料领域的核心，对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，在全球新材料研究领域中，耐磨材料约占85 % 。
随着信息社会的到来，特种耐磨材料对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，是二十一世纪信息、生物、能源、环保、空间等高技术领域的关键材料，成为世界各国新材料领域研究发展的重点，也是世界各国高技术发展中战略竞争的热点。
鉴于耐磨材料的重要地位，世界各国均十分重视耐磨材料技术的研究。
1989年美国200多位科学家撰写了《90年代的材料科学与材料工程》报告，建议政府支持的6类材料中有5类属于耐磨材料。
从1995年至2001年每两年更新一次的《美国国家关键技术》报告中，特种耐磨材料和制品技术占了很大的比例。
2001年日本文部省科学技术政策研究所发布的第七次技术预测研究报告中列出了影响未来的100项重要课题,一半以上的课题为新材料或依赖于新材料发展的课题,而其中绝大部分均为耐磨材料。
欧盟的第六框架计划和韩国的国家计划等在他们的最新科技发展计划中, 都把耐磨材料技术列为关键技术之一加以重点支持。
各国都非常强调耐磨材料对发展本国国民经济、保卫国家安全、增进人民健康和提高人民生活质量等方面的突出作用。
1、新型耐磨材料国外发展现状当前国际耐磨材料及其应用技术正面临新的突破，诸如超导材料、微电子材料、光子材料、信息材料、能源转换及储能材料、生态环境材料、生物医用材料及材料的分子、原子设计等正处于日新月异的发展之中，发展耐磨材料技术正在成为一些发达国家强化其经济及军事优势的重要手段。
功能陶瓷材料研究进展概述
功能陶瓷材料研究进展概述功能陶瓷材料指的是具有特殊功能的陶瓷材料，比如高温耐磨陶瓷、压电陶瓷、磁性陶瓷、热敏陶瓷等。
这些功能陶瓷材料广泛应用于电子、信息、通信、环保、医疗、军工等领域，其研究与应用已经成为一个重要的研究领域。
本文将从四个方面对功能陶瓷材料的研究进展进行概述。
一、高温耐磨陶瓷的研究进展高温耐磨陶瓷主要应用于高温、高压、高速等极端环境下的工作条件。
近年来，高温耐磨陶瓷的研究进展主要体现在以下三个方面：1、高温耐磨陶瓷的材料研究：传统的高温耐磨陶瓷材料一般为氧化铝、氮化硅、碳化硅、氧化锆等。
目前，研究人员在这些材料的制备、结构设计、织构控制等方面进行了深入研究，并开发出了一系列的新型高温耐磨陶瓷材料，比如碳化硼、碳化钨、氧化铈等，这些材料具有更好的高温、高热、高压性能。
2、高温耐磨陶瓷组件的设计与制备：高温耐磨陶瓷常用于制备涡轮叶片、燃烧室衬板、轴承等零部件。
对于这些零部件，研究人员需要进行适应性设计，以对抗不同的极端环境。
同时，在制备过程中，要求材料的制备工艺、成型方式、加工工艺等都达到高度精密化。
3、高温耐磨陶瓷的表面处理：高温耐磨陶瓷的表面处理一般包括化学处理、物理处理和机械处理。
通过这些表面处理手段，可以提高高温耐磨陶瓷的力学性能、抗氧化性能、抗腐蚀性能和防摩擦性能。
压电陶瓷是一种能将机械能转化为电能或电能转化为机械能的材料。
近年来，压电陶瓷的研究进展主要体现在以下两个方面：1、压电陶瓷材料的研究：常见的压电陶瓷材料有PZT陶瓷、BT陶瓷、PMN-PT陶瓷等。
经过不断研究，研究人员已经获得了一系列新型压电陶瓷材料，比如高温压电陶瓷、柔性陶瓷、波导陶瓷等。
这些材料具有更好的压电性能、机械性能以及抗疲劳性能。
2、压电陶瓷器件的研究：压电陶瓷器件一般包括声波器件、电场滤波器、电压传感器等。
针对不同的应用场景，研究人员需要对器件进行不同的设计，同时进行制备和测试。
磁性陶瓷是一类具有磁性的陶瓷材料，其广泛应用于电子、信息、通信、医疗等领域。
耐磨金属材料的最新研究现状
耐磨金属材料的最新研究现状关键词：耐磨材料；锰钢；抗磨白口铸铁；技术进展摘要：耐磨金属材料被广泛地应用于工业生产的各个领域, 而随着科学技术和现代工业的高速发展，由于金属磨损而引起的能源和金属材料消耗增加等所造成的经济损失相当惊人。
近年来，对金属磨损和耐磨材料的研究，越来越引起国内外人们的广泛重视。
本文概述了国内外耐磨金属材料领域研究开发的现状及取得的一系列新进展。
0 引言随着科学技术和现代工业的高速发展，机械设备的运转速度越来越高，受摩擦的零件被磨损的速度也越来越快，其使用寿命越来越成为影响现代设备(特别是高速运转的自动生产线)生产效率的重要因素。
尽管材料磨损很少引起金属工件灾难性的危害，但其所造成的能源和材料消耗是十分惊人的。
据统计，世界工业化发达的国家约30%的能源是以不同形式消耗在磨损上的。
如在美国,每年由于摩擦磨损和腐蚀造成的损失约1000亿美元，占国民经济总收入的4%。
而我国仅在冶金、矿山、电力、煤炭和农机部门，据不完全统计，每年由于工件磨损而造成的经济损失约400亿元人民币[1]。
因此，研究和发展耐磨材料，以减少金属磨损，对国民经济的发展有着重要的意义。
1国外耐磨金属材料的发展国外耐磨材料的生产和应用经过了多年研究与发展的高峰期，现已趋于稳定，并有自己的系列产品和国家标准、企业标准。
经历了从高锰钢、普通白口铸铁、镍硬铸铁到高铬铸铁的几个阶段，目前已发展为耐磨钢和耐磨铸铁两大类。
耐磨钢除了传统的奥氏体锰钢及改性高锰钢、中锰钢以外，根据其含量的不同可分为中碳、中高碳、高碳合金耐磨钢；根据合金元素的含量又可分为低合金、中合金及高合金耐磨钢；根据组织的不同还可分为奥氏体、贝氏体、马氏体耐磨钢。
而耐磨铸铁主要包括低合金白口铸铁和高合金白口铸铁两大类。
二者中最具有代表性的是低铬白口铸铁和高铬白口铸铁，而且这两种材料目前在耐磨铸铁中占有主导地位。
马氏体或贝氏体、马氏体组织的球墨铸铁在制作小截面耐磨件方面也占有一席之地，中铬铸铁则应用较少。
聚甲醛基耐磨复合材料的研究进展
坏 ，仍 然保持 较稳 定 的性 能 。Ｐ Ｍ 与 Ｐ Ｆ Ｏ Ｔ Ｅ、聚 酰胺
６ （ Ａ ６ 、超 高 摩 尔 质 量 聚 乙 烯 （ ＨＭＷＰ ６ Ｐ６） Ｕ Ｅ） 等 几 种材 料力学 性能 的 比较 如表 １所示 。
表 １ Ｐ Ｍ 与其他几种材料力学性能 的比较 Ｏ
Ｔａ Ｃｏ ｂｌ ｍｐａ ｓ ｎ ｏ ｃ ａ ｃ ｌｐｒ ｅ ｉｓ ｏ ｉ ｒ ｏ ｆｍｅ ｈ ｎｉａ ｏｐ ｒ ｅ ｆＰＯＭ ｎ ｔ ａｄ
ＭＡ ｎ ｆｎ ， Ｌ Ｕ ｈ ｈ ｎ ， ＹＡＯ Ｇａ ｇ‘ｅ ｇ Ｉ Ｓ ｕｃ ｅｇ Ｙａ‘ｅ ｇ ｆｎ ， ＧＵＯ Ｘｕｅ ｑ ｎ ‘ｕ
（ ． Ｋ ｉｎ ｏ ｇｕＣ ｅ ｃｌ ｏ ，Ｌｄ ，Ｈ ｎｎＣ ａ Ｃ ｅ ｉａ Ｇ ｏｐ ａ ｅｇ ７ ２ １ ｈｎ ； １ ａｅ ｇＬｎｙ ｈｍｉ ． ｔ． ｅ ａ ｏ ｈｍ ｃｌ ｒｕ ，Ｋ ｉ ｎ ５ ０ ，Ｃ ｉ ｆ ａＣ ｌ ｆ ４ ａ
院兰州化 学物 理 研究 所 ｌ 】 采用 冷 压 一热烧 结 工 艺 研
制 了一 系列不 同 Ｐ Ｆ Ｔ Ｅ含量 的 Ｐ Ｍ／ Ｔ Ｅ共混 物 ，在 Ｏ ＰＦ
往 复摩擦 磨 损 试 验 机 上评 价 了共 混 物 的 摩擦 磨损 性 能 ，并 利用 电子 扫描 显 微 镜 （Ｅ 、Ｘ射 线 光 电子 Ｓ Ｍ） 能谱 （ Ｐ ） 和俄 歇 电子能谱 （ Ｅ ）对 其 磨损 机 理 ｘｓ ＡＳ
进行 了研 究 。结果 表 明 ：在 共 混物 中增加 Ｐ Ｆ Ｔ Ｅ的含
值 与摩 擦 功率 损耗 成正 比 ，它表 征 了复合 材料 制 品的 发热 因素 。 限制 ＰＶ 的 目的就是 限制 温 升 ，防止 复 值
合 材料 制 品温 升过 高而 出现 啮合破 坏 。
耐磨性聚氨酯丙烯酸酯的制备与性能研究
耐磨性聚氨酯丙烯酸酯的制备与性能研究聚氨酯丙烯酸酯是一种新兴的高分子材料，也是目前应用广泛的聚氨酯系列产品之一。
其具有耐磨性、抗氧化性强等特点，因此在汽车、皮革、涂料、建材、橡胶等诸多领域都有广泛应用。
本文将介绍聚氨酯丙烯酸酯的制备方法及性能研究进展。
一、聚氨酯丙烯酸酯的制备聚氨酯丙烯酸酯的制备主要涉及到以下三种方法：溶液聚合法、悬浮聚合法和乳液聚合法。
1. 溶液聚合法溶液聚合法是指在有机溶剂中进行的聚合反应。
其原理是将丙烯酸酯和异氰酸酯进行反应，形成中间体，然后进行开链聚合。
其中，所用的有机溶剂通常为甲苯、二甲苯等极性溶剂，反应过程需要关注溶剂的挥发和保护。
2. 悬浮聚合法悬浮聚合法是指在水相中进行的聚合反应。
其原理是将丙烯酸酯和异氰酸酯反应生成中间体后，通过加入润湿剂和稳定剂，将其分散在水相中，然后进行开链聚合。
其中，润湿剂和稳定剂的使用需根据实验情况进行确定，以达到最佳的分散效果。
3. 乳液聚合法乳液聚合法是指在水相中进行的聚合反应，与悬浮聚合法相似。
其原理是将丙烯酸酯和异氰酸酯反应生成中间体后，通过加入乳化剂和稳定剂，形成粒径小于1微米的胶体颗粒，然后进行开链聚合。
其中，乳化剂和稳定剂的使用也需要根据实验情况进行调整。
二、聚氨酯丙烯酸酯的性能研究聚氨酯丙烯酸酯具有很多优良的性能，主要体现在以下几个方面。
1. 耐磨性聚氨酯丙烯酸酯的优异耐磨性是其应用广泛的主要原因之一。
相关研究表明，聚氨酯丙烯酸酯的硬度和耐磨性能随着分子量的增大而增强，而随着丙烯酸酯单体含量的增加而降低。
因此，在配方设计和应用领域中需要根据不同要求进行相应调整。
2. 抗氧化性聚氨酯丙烯酸酯在氧化环境下的性能表现也十分优异。
研究发现，聚氨酯丙烯酸酯的抗氧化性能主要与其分子量、丙烯酸酯单体含量、异氰酸酯单体含量等因素密切相关。
对于需要在氧化环境中使用的产品，需要注意组分的选择和应用条件的调整。
3. 力学性能聚氨酯丙烯酸酯的力学性能受到其分子量、丙烯酸酯单体含量和异氰酸酯单体含量等因素的影响。
国外摩擦材料产品及研究进展
300k m / h以上时速的高铁刹车领域 仍然需要向国外进口大量的粉末冶 金刹车材料。
国外学者进行了大量的研究，印 度学者P r a b h u采用粉末冶金技术制 备了氮化硼、石墨和二硫化钼 3种不 同 类 型 的 固 体 润 滑 剂 复 合 材 料，对 复合材料在一系列制动载荷和滑动 速度下的磨损和摩擦行为进行了评 估，结 果 发 现 含 有 二 硫 化 钼 的 复 合 材 料 具 有 最 高 密 度、最 高 硬 度、致 密 化 及 最 低 的 表 面 粗 糙 度 等 特 点，石 墨增强复合材料在低速下具有较好 的制动性能，而添加了氮化硼和二硫 化钼的复合材料在高速下具有更好 的 制 动 性 能[1]。意 大 利 特 伦 托 大 学 J a y a s h r e e等人采用销盘试验研究 了铜基金属基复合材料在 3种不同 马氏体钢上干滑动的摩擦磨损行 为，发 现 摩 擦 副 的 材 质 不 同，其 摩 擦 磨 损 性 能 也 具 有 较 大 不 同，并 说 明了选择合适的钢配合端面对优化 铜基金属基复合材料的摩擦系统 具 有 重 要 意 义 [2]。西 班 牙 纳 瓦 拉 大 学 P e r e z等人以青铜为基底，石墨、固体
的制动领域，主要产品有刹车盘和刹 业不仅生产高性能的刹车盘、刹车片
车片等。
等 制 动 部 件，也 研 发、生 产 和 销 售 与
2.1 飞机刹车盘领域
普 通 汽 车、电 车、高 级 车 等 运 动 机 械
当今国际飞机刹车材料市场主 设备有关的部件和智能系统，业务涉
要由欧美国家占据主导地位，尤其是 及到汽车行业的方方面面。
⑤其他复合摩擦材料。英国利兹 大学研究表明，添加 10%～25%（质量 分数）粘土的摩擦复合材料其抗拉强 度、硬 度 和 耐 磨 性 均 有 提 高，粘 土 添 加量为 15%～25%（质量分数）的摩擦 复合材料的摩擦磨损性能与传统半 金属刹车片相近[15]。苏莱曼德米雷尔
混凝土的耐磨性分析
混凝土的耐磨性分析混凝土在建筑工程中扮演着重要的角色，它被广泛应用于道路、桥梁、隧道、地下管道和工业设备等领域。
然而，随着使用时间的增长和外部环境的影响，混凝土表面可能会出现磨损，降低了其使用寿命和性能。
因此，混凝土的耐磨性愈发成为研究的热点。
本文将通过分析混凝土的耐磨性能以及常见的改善措施，探讨如何提高混凝土的耐磨性。
1. 耐磨性的定义与评价方法混凝土的耐磨性是指其在摩擦和磨损作用下能够保持结构完整性的能力。
耐磨性是评估混凝土抗磨损性能的重要指标之一。
常见的耐磨性评价方法有洛杉矶磨损试验、台盘试验和微观磨损试验等。
这些试验方法主要通过模拟实际使用环境下的磨损作用，测定混凝土样品的质量损失或体积损失程度，从而评价耐磨性能。
2. 影响混凝土耐磨性的因素混凝土的耐磨性受多种因素的影响，主要包括混凝土配合比、骨料性质、水胶比、养护时间和外部环境等。
较低的水胶比和合适的养护时间可以提高混凝土的密实性和耐磨性。
骨料的硬度和强度也会直接影响混凝土的磨损性能。
此外，外部环境的温度、湿度和化学腐蚀物质的存在都会对混凝土的耐磨性造成影响。
3. 改善混凝土耐磨性的方法为提高混凝土的耐磨性，可以采取以下措施：(1) 优化配合比：通过调整水胶比和骨料比例，确保混凝土的密实性和强度，从而提高其耐磨性。
(2) 改善骨料质量：选用硬度高、强度好、磨损性低的骨料，可以有效提高混凝土的耐磨性。
(3) 表面处理：采用磨光、抛光、喷涂或涂覆特殊材料等方法，增加混凝土的表面硬度和抗磨损能力。
(4) 添加掺合料：使用适量的矿渣粉、硅灰等掺合料，可以改善混凝土的微观结构，提高其耐磨性能。
(5) 防护涂层：在混凝土表面施加防尘剂、耐磨涂层或防水剂等，可有效增加混凝土的耐磨性和使用寿命。
4. 实际应用与进展混凝土耐磨性改善技术在实际应用中得到了广泛推广。
如在道路和桥梁工程中，采用高性能混凝土和表面耐磨层，能够有效增强路面的耐磨性。
此外，通过添加纤维材料、改进配合比以及采用表面硬化剂等新型改善措施，也取得了显著的效果。
关于高锰钢性能的研究
Ａｇａｉｎｓｔ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐａｎｙ １１１ｉｌｌ ｌｉｎｅｒ ｓｈｏｒｔ ｃｙｃｌｅ，ｏｆｔｅｎ ｂｒｏｋｅｎ， ｓｕｃｈ ａｓ ｐｉｐｅ ｃａｓｔｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍｓ．Ｉ ｕｓｅｄ ｔｏ Ｍｉｎｎｉｅ ｒｅ－ｈｉｇｈ ｍａｎｇａｎｅｓｅ ｓｔｅｅｌ
高锰钢适宜的工况是加工硬化值大于ＨＲＣ５４的高应力（或高冲击 功）下的磨料磨损。在加工硬化值小于ＨＲｃ４５、高锰钢没有其他优化措 施的情况下应选低合金钢作为易磨损件。
针对我公司磨机衬板使用周期短，经常出现断裂、缩孔等铸造问题， 用铌对高锰钢进行再合金化，可以提高其耐磨性，在熔炼后采用吹氮气 的办法，细化组织、改善铸造质量。
ｅ马氏体出现“…。冲击载荷作用小时。其加工硬化速度快，可迅速形 成高硬度的稳定的硬化层，抗冲击磨料磨损的能力大幅度提高。美国 Ｃｌｉｍａｘ公司研制的奥氏体中锰钢，开辟了一条发挥奥氏体锰钢潜力的 新途径。
２
（Ｃ）既提高Ｍｎ含量，又提高ｃ的含量 超高锰钢是在普通高锰钢成分的基础上通过提高碳锰含量发展而 来的。它既具有高的加工硬化速率，又保持了高韧性的奥氏体组织，在
ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ ｐｈａｓｅ，ｔｏ ｐｒｅｖｅｎｔ ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ ｍｏｖｅｍｅｎｔ，ｔｈｅｒｅｂｙ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ｔｈｅ ｍａｔｒｉｘ．
Ａｕｓｔｅｎｉｔｉｅ ａｎｄ ｉｔ ｄｉｆｆｕｓｅｓ ｔｈｅ ｇｌｏｂｕｌａｒ ｃａｒｂｉｄｅ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ， ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｇｒａｉｎ ｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ，ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｓｈｏｅ ｏｆ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ａｎｄ
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几种耐磨材料的研究与进展摘要：为了了解国内耐磨材料的研究与进展情况，本文对近年来耐磨自润滑发展进行了研究。
研究表明：(1)在耐磨材料研究和发展中，应充分分析典型磨损工况，了解各种磨损机理所占比重，从而确定对耐磨材料的要求，以进行合理的合金和组织设计。
(2)耐磨钢的发展方向在于通过合金化强化基体,提高其起始硬度和屈服强度，以改善低冲击、低应力磨损条件下的耐磨性,扩大其应用范围,并防止变形[1]。
(3)低、中合金耐磨钢通过合金设计和适当热处理，获得具有较高硬度，足够韧性，良好耐磨性的组织，可在较大冲击、较高应力的磨料磨损工况条件下使用。
关键词：耐磨材料自润滑摩擦磨损引言材料的破坏有3种形式：即断裂、腐蚀和磨损。
材料磨损尽管不象另外两种形式那样，很少引起金属工件灾难性的危害，但其造成的经济损失却是相当惊人的。
据早期统计，由磨损造成的经济损失,美国约150亿美元/年，西德约100亿马克/年，前苏联约120亿卢布/年。
在各类磨损中,磨料磨损又占有重要的地位，在金属磨损总量中占50%，在冶金矿山、建材、电力、农机、煤炭等行业磨料磨损尤为严重因此，研究和发展用于磨料磨损条件下的耐磨材料，以减少金属磨损，对国民经济有重要的意义[2]。
根据各类磨损机理与材料性能的关系，可提出对耐磨材料的常规要求：a、较高硬度、一定塑性；b、足够韧性和脆断抗力；c、高的应变疲劳和剥层疲劳抗力；d、高的淬透性和获得足够深的淬透层；e、良好的工艺性和生产工艺方便易行[3]。
1Fe-20Ni-3.5C自润滑材料镍基合金具有优良的热稳定性和抗腐蚀性能,在高温发动机和高温结构材料中具有极其重要的应用,近年来的研究表明,含石墨的镍基合金具有良好的自润滑性能,但由于镍的资源较短缺,价格居高不下,限制了材料的应用。
用熔炼法制备了Fe含量为20%~60%(质量分数)的镍-铁-石墨-硅合金,该合金具有良好的自润滑性能并显著降低了材料成本,其实验结果表明随着铁含量的增加,合金的自润滑性能逐渐提高,其中铁含量为60%时,合金干摩擦因数相对较低。
进一步增加Fe的含量可以使材料价格进一步降低,但对合金的摩擦磨损性能和机械性能的影响需要进行研究.研究采用熔炼法制备了Fe-20Ni-3.5C合金.随着铁含量的增加,合金析出碳化物的可能性变大,有可能减少固体润滑剂石墨的含量.硅是一种石墨化元素,可以抑制碳化物的生成,促使碳原子结晶成为石墨,提高合金中固体润滑组元的含量,而且可以固溶于奥氏体中提高材料的强度,改善材料的摩擦磨损性能.但硅含量的增加会使合金变脆,机械性能降低.因此必须以Fe-20Ni-3.5C合金为基础,研究添加不同含量的硅对合金的凝固组织、力学性能和摩擦磨损性能的影响及其规律：1)采用熔炼法制备出不同硅含量的Fe-20Ni-3.5C固体自润滑材料,合金组织致密,石墨分布均匀,随着硅含量的增加,结晶的石墨形态由细片状逐渐变为粗片状石墨,当硅含量增至3.5%时,石墨的生长形态趋于等轴球状；2)随着添加硅量的增加,固溶于合金基体中的硅原子含量增加而碳含量降低,合金的硬度和抗拉强度先提高后降低,冲击韧性则随着合金硬度的降低而升高.当加入Si量达到3.5%时,由于合金基体硬度的降低及石墨的球状化,冲击韧性大幅度提高；3)合金的磨损率随合金硬度值的提高而降低.硬度的提高,减轻了粘着磨损,降低了磨损率,其中Fe-20%Ni-3.5%-2.5%Si具有较小的摩擦因数和较低的磨损率,其摩擦因数稳定在0.23左右,磨损形式主要以疲劳磨损为主[4]。
2稀土低合金耐磨钢焊条在对高锰钢的研究中已经发现：在高应力状态下（如强烈冲击或挤压载荷），高锰钢产生加工硬化，形成一层硬而耐磨的表层；在中低应力状态下，高锰钢不能充分加工硬化导致耐磨性能不能充分发挥。
而在高应力条件下工作的耐磨件不足10％，大部分的耐磨件在中低应力状态下服役。
低合金耐磨钢通过熔炼时加入Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、ＲＥ合金元素，然后结合热处理工艺获得马氏体和贝氏体的复合组织提高耐磨性。
但其铸钢件在使用过程中会出现裂纹、磨损等缺陷，使产品报废，若及时用焊接方法修复，可节约大量资金。
含稀土元素的熔敷金属耐磨性优于不含稀土元素的熔敷层。
在同等条件下测试添加稀土铈焊条和添加稀土钇焊条熔敷层的耐磨性随着磨损时间的增加，添加稀土铈焊条熔敷金属的耐磨性能要比稀土钇焊条熔敷金属的耐磨性能好。
磨性的作用机理在于稀土元素是较强的内吸附元素，在结晶过程中，稀土元素将聚集在晶界表面，聚集的结果能有效地阻止晶核在较大的过冷度下快速生长，从而达到细化组织的作用；另外弥散分布在焊接熔池中的稀土化合物也可作为异质晶核，会大大提高形核率，利于晶粒的细化，细化晶粒的作用结果最终会提高熔敷金属耐磨性。
１）稀土在熔敷金属中形成高熔点的稀土硫氧化合物；稀土改善夹杂物呈球状均匀分布；稀土降低熔敷金属中的扩散氢，其综合作用结果提高了熔敷金属的冲击韧度；２）两种焊条熔敷金属的化学成分与母材基本相当，保证了焊条与母材的匹配；３）稀土在焊接熔池中形成的稀土化合物作为异质形核，提高形核率，细化了晶粒，从而提高熔敷金属的耐磨性；４）添加１.５％氧化铈焊条的熔敷金属的耐磨性强于添加１.５％氧化钇焊条熔敷金属的耐磨性[5]。
3高温铜基自润滑材料铜基自润滑材料具有抗氧化、耐腐蚀及磨合性好等特性,含油粉末冶金铜基自润滑轴承和轴瓦在纺织机械、食品机械、办公机械及汽车工业中得到了广泛的应用.然而当温度高于300℃后,铜基材料强度明显降低、耐磨性变差.为了充分发挥铜基材料的优良特性,提高铜基自润滑材料的使用温度显得尤为重要.目前,针对基于镍铬合金基高温自润滑材料的应用研究较多,而对以铜合金为基体的高温自润滑材料的应用研究较为欠缺.深入研究铜基自润滑材料在较高温度条件下的摩擦磨损性能及机理,对研制开发高温铜基自润滑材料具有重要意义.选用不同粒度的石墨颗粒作为主要润滑组分,并对铜合金基体进行合金化优化设计,采用常规的粉末冶金方法制备了铜基石墨固体自润滑复合材料,考察了其在室温至500℃温度条件下的摩擦磨损性能。
均匀分布于铜基自润滑材料基体中的石墨属于软质相,在基体中可视为孔隙,起到割裂基体的作用,使得自润滑材料中的铜合金基体连续相呈现准连续状态.随着石墨含量的增加,其割裂基体的作用越强,从而导致材料性能下降.由室温下铜基石墨自润滑材料的物理机械性能和摩擦磨损性能,其中石墨粒度≤0.043mm.知复合材料的密度、硬度、强度及冲击韧性等物理机械性能均随着石墨含量的增加而降低.与此同时,石墨颗粒可以改善复合材料的减摩性能,石墨含量越高,复合材料的摩擦系数和磨损体积损失越小.但当石墨含量超过8%时,虽然摩擦系数进一步减小,但复合材料的磨损体积损失因强度过低反而增大.因此,应当根据具体的工况条件确定复合材料中石墨颗粒的含量,以达到强度与润滑性能的组合平衡。
由不同粒度石墨填充铜基自润滑材料的室温力学性能和摩擦磨损性能.可以看出,石墨颗粒对复合材料的室温力学和摩擦磨损性能影响很大,当石墨含量均为8%时,复合材料在室温下的密度、硬度、冲击韧性和压溃强度均随着石墨粒度的增大而提高,而磨损体积损失随着石墨颗粒度的增大而减小.铜基石墨自润滑复合材料的强度主要取决于铜合金基体,当石墨含量一定时,石墨粒径越小,其颗粒数量越多,表面积越大,材料中的孔隙就越多,承受外力的有效横截面积减少,故材料的强度降低.当石墨颗粒较大时,有利于铜合金基体形成连续的网络骨架,缺陷减少,故材料的整体强度、硬度和韧性得到提高.复合材料中的石墨受摩擦挤压及热的作用不断向表面提供润滑介质,在相对滑动界面形成较为稳定的润滑膜,并靠本身的“自耗”来不断补充和提供固体润滑剂、修复被撕裂或划伤的润滑膜,从而起到减摩作用.石墨颗粒越小,其在铜合金基体中的分布越均匀,越有利于向摩擦界面提供润滑介质并形成更完整的润滑膜,故减摩自润滑效果更好、摩擦系数更低。
在室温条件下,石墨颗粒粒度对铜基固体自润滑材料的力学性能和摩擦磨损性能具有一定的影响;石墨颗粒越小,则复合材料的摩擦系数越小,减摩自润滑效果越好;这是由于粒度较小的的石墨颗粒在铜合金基体中的分布更均匀,更利于形成完整的润滑膜所致.在室温至500℃温度范围内,铜基石墨固体自润滑复合材料的力学性能和摩擦磨损性能同石墨粒度及含量密切相关,其中CuNi-42复合材料试样具有优良的减摩抗磨性能,可在该温度区间内用于高温自润滑抗磨材料.在采用多元合金化增强基体强度的基础上,选用合适大小的石墨固体润滑剂颗粒,可以有效地提高铜基石墨自润滑材料的高温摩擦磨损性能[6]。
4CrMnMo空冷耐磨钢采用CrMnMo空冷耐磨钢作为硬及极硬岩石反井破岩滚刀刀体材料,经调质工艺处理后的性能较好地满足了硬及极硬岩石的破岩要求.为了满足硬及极硬岩石的破岩要求,该镶齿破岩滚刀刀体材料CrMnMo空冷钢具有HRC37~42硬度要求相对应的CrMnMo空冷钢调质处理的工艺应为(890+10)油淬+(570+20)回火.当CrMnMo空冷钢的硬度为HRC37~42时,与ZG30CrMnSiTi在相同温区回火后的性能相比,CrMnMo空冷钢的无缺口试样冲击韧性提高52%~213%,耐磨性提高11.11%~12.13%.CrMnMo空冷钢调质处理后的金相组织为回火索氏体,由于该钢含有强碳化物形成元素,使回火转变速度减慢,在上述温区回火后,回火索氏体中碳化物粒子尺寸细小,且呈弥散分布,从而使CrMnMo空冷钢具有高的强度韧性和耐磨性等综合性能[7]。
结论通过研究我们了解到作为耐磨材料必须应该具有特殊的力学性能以及一定的加工性能力学性能要求其具有较高的起始硬度和屈服强度,以改善低冲击、低应力磨损条件下的耐磨性,扩大其应用范围,并防止变形，较高硬度,足够韧性,良好耐磨性的组织,可在较大冲击、较高应力的磨料磨损工况条件下使用主要研究的是自润滑材料，而随着社会的发展，机器，工件的工作的环境越来越恶劣，对工件提出的要求越来越高，比如CrMnMo空冷耐磨钢作为硬及极硬岩石反井破岩滚刀刀体材料对更深地层处的矿石开采有着重要的意义，所以材料材料的研究与发展对整个国民经济的发展起着至关重要的作用。
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