颗粒增强木质滑动轴承的制备与性能研究

发布时间：2017-08-05 11:41

  本文关键词：颗粒增强木质滑动轴承的制备与性能研究

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【摘要】：为降低人类对于石油、矿藏资源的依赖程度,以北方白杨剩余物粉末为基材、纳米刚玉粉为增强因子,基于木材科学与技术、粉末冶金材料科学与工程等学科材料成形理论与强化机理,以滑动轴承为研究对象,运用单因素与响应面试验法(Design Expert)进行试验设计、分析与优化,借助万能力学试验机、扫描电子显微镜(SEM)、MPV-3微机控制PV摩擦试验机等多种检测手段对颗粒增强木质滑动轴承试件进行性能测试和材料结构表征,主要工作与成果如下：(1)通过对比试验,完成了基材与强化因子的选择,确定以北方白杨剩余物粉末为基材,以纳米刚玉粉末为强化因子制备的颗粒增强木质滑动轴承的密度、孔隙率、压溃强度和表面硬度分别为1.741g/cm3、3%、128MPa和87HV。(2)运用单因素与响应面试验法,以试件的压溃强度、摩擦系数、磨耗量为响应指标,对颗粒增强木质滑动轴承的制备工艺参数进行了优化,确认白杨粉末粒度60目、成形温度160℃、纳米刚玉粉含量6%为最佳组合。(3)在最佳工艺条件下制备的颗粒增强木质滑动轴承摩擦副运行稳定,得益于基材的热塑融合与纳米刚玉粉末附着在基材颗粒表面形成了一层固体润滑膜；在试验载荷为400N、转速为900r/min时所做摩擦磨损试验中,试件摩擦力矩、磨耗量和摩擦系数分别为3.2N·m、26mg/1000r和0.108。(4)在非最佳工艺条件下制备的颗粒增强木质滑动轴承在同等实验条件下的进行摩擦磨损试验过程存在“抱死”现象,试验获得的摩擦系数曲线紊乱。原因在于材料表面孔隙被摩擦过程中的磨损颗粒填满,当表层材料因摩擦被损耗后,新的孔隙再次出现,磨损产物增多并再次填满空隙的过程反复进行。(5)结合国家与行业有关滑动轴承PV值测定标准方法,测得试件在滑动速度为100m·min-1时的极限PV值和极限许用PV值分别为161.7MPa·m·min-1、80MPa·m·min-1,与粉末冶金铜基含油轴承极限许用PV值(100MPa·m·min-1)十分接近。
【关键词】：木质滑动轴承 颗粒强化 温压成形 响应面法 摩擦磨损性能
【学位授予单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH133.31;TB332
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 课题的背景与意义9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.2.1 滑动轴承材料的种类与应用现状9-11
• 1.2.2 木质滑动轴承的研究现状11-12
• 1.2.3 木质滑动轴承的润滑机理研究现状12-13
• 1.2.4 木质滑动轴承的磨损机理研究现状13
• 1.3 论文的主要研究内容13-14
• 1.4 论文研究的意义14-15
• 2 颗粒增强木质滑动轴承的制备15-21
• 2.1 产品市场定位15
• 2.2 成形工艺15-20
• 2.2.1 原辅材料选择15-16
• 2.2.2 颗粒增强木质滑动轴承的基本物理力学性能16-20
• 2.3 本章小结20-21
• 3 颗粒增强木质功能材料改性研究21-36
• 3.1 单因素试验21-22
• 3.1.1 试验方案21
• 3.1.2 性能指标检测方法21-22
• 3.2 单因素试验分析22-25
• 3.2.1 粉末粒度对试件性能的影响22-23
• 3.2.2 成形温度对试件性能的影响23-24
• 3.2.3 纳米刚玉粉添加量对试件性能的影响24-25
• 3.3 响应面实验25-34
• 3.3.1 试验方案与结果25-27
• 3.3.2 试件摩擦系数数学模型的建立及结果分析27-29
• 3.3.3 试件磨耗量数学模型的建立及结果分析29-31
• 3.3.4 试件压溃强度数学模型的建立及结果分析31-34
• 3.3.5 工艺条件的优化34
• 3.4 本章小结34-36
• 4 颗粒增强木质滑动轴承的润滑性能36-41
• 4.1 固体润滑机理36-37
• 4.2 固体润滑性能37-40
• 4.2.1 刚玉粉的基本特性37-38
• 4.2.2 试验方法38-39
• 4.2.3 试验结果与分析39-40
• 4.2.4 木质滑动轴承材料断口SEM照分析40
• 4.3 本章小结40-41
• 5 颗粒增强木质滑动轴承的摩擦性能41-54
• 5.1 摩擦力42-43
• 5.2 磨耗量43-44
• 5.3 摩擦系数44-48
• 5.3.1 木质滑动轴承的摩擦系数44-47
• 5.3.2 铜基含油轴承的摩擦系数47-48
• 5.4 木质轴承摩擦副表面SEM照分析48-49
• 5.5 承载能力49-52
• 5.5.1 极限PV值49-51
• 5.5.2 试验结果51-52
• 5.6 本章小结52-54
• 6 颗粒增强木质滑动轴承的应用初探54-60
• 6.1 纺织机械用木质滑动轴承的模具设计54-57
• 6.1.1 成形装备54-55
• 6.1.2 模具设计55-57
• 6.2 纺织机械用木质滑动轴承的制备57-59
• 6.2.1 试验材料57
• 6.2.2 工艺参数57-58
• 6.2.3 滑动轴承试样58
• 6.2.4 性能检测结果58-59
• 6.3 本章小结59-60
• 7 结论与展望60-62
• 7.1 结论60-61
• 7.2 创新点61
• 7.3 展望61-62
• 参考文献62-67
• 附录 (攻读学位期间的主要学术成果)67-68
• 致谢68

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本文编号：624737