什么是梯度自润滑复合材料

        梯度自润滑锡青铜复合材料是一类新型润滑材料，其在不同摩擦磨损阶段表现出不同的摩擦磨损特性，而在整个摩擦磨损过程中具有连续润滑功能，且各层的组成和结构呈梯度变化，同时性能也逐渐变化．梯度自润滑复合材料的显著特征在于其组分结构及物性参数均呈连续性变化．其设计思想在于，根据特定的使用条件，通过控制材料组成和结构呈梯度分布，赋予不同层面特定的润滑功能及其它特性，从而利用整体材料的优势互补来适应苛刻环境下的特殊要求．梯度自润滑复合材料一般由润滑膜、自润滑耐磨层、润滑过渡层、连接层、电镀层、承压层及保护层等构成．可以根据实际工况要求对不同层面进行设计、选择及组合。

        该类材料真正实现了强度与自润滑和耐磨性能的统一，并具有节约材料、降低成本、减小运动部件尺寸等优点，拓展了自润滑耐磨材料的使用领域和范围．目前，多层自润滑复合材料的摩擦学性能研究受到了广泛关注，而针对梯度自润滑复合材料摩擦学性能的研究报道较少．本文作者在分析梯度自润滑复合材料摩擦学设计与制备方法的基础上，考察了所制备的梯度自润滑复合材料的摩擦学性能及其磨损机理。

梯度自润滑复合材料制备

         自润滑耐磨层由QSn663锡青铜粉和复合固体润滑剂组成，复合固体润滑剂是PbO、石墨和MoS2的混合物，简称CSL．按比例称取自润滑耐磨层各组分，然后将称取的粉末装入双锥形混料器中，以转速20r／min混合1～3h后待用在清洁的金属板上镀覆厚度大于12μm的铜镀层，然后在镀铜金属板上烧结厚约50μm的QSn10锡青铜连接层，接着在QSn10锡青铜连接层上烧结厚约1mm的QSn663青铜润滑过渡层，随后将自润滑粉末平铺于QSn663青铜润滑过渡层上，在氢气气氛中于800～950℃下保温烧结30～60min．冷却后取出金属板，此时自润滑耐磨层及其它各层之间经由扩散而实现一定程度的互相粘结．将冷却的金属板在100～200MPa压力下冷轧，使自润滑耐磨层密度达到理论密度的75％左右；随后在氢气保护气氛中于于900～1000℃下进行第二次烧结，保温时间30～60min，以强化自润滑耐磨层及其它各层之间的结合．冷却后取出经二次烧结处理的金属板，用抛光的精轧辊轧制，以满足自润滑耐磨层表面粗糙度和材料的尺寸精度要求．将轧制后的板材加工制得所需尺寸的梯度自润滑复合材料待用。

材料性能测试与分析

         用A-200型硬度计测量梯度自润滑复合材料的硬度．在MM-200型环-块摩擦磨损试验机上评价梯度自润滑复合材料的摩擦磨损性能，偶件为Φ40mm的不锈钢环．摩擦磨损试验条件为：干摩擦、载荷200N、线速度0．495m／s、试验时间120min、室温20℃．由仪器给出的摩擦力矩计算出平均摩擦系数；用精度0．01mm的JXD-I型读数显微镜测量样品的磨痕宽度；根据公式ws＝L／pvt计算磨损率。

梯度自润滑复合材料的摩擦学性能

对同一润滑材料而言，在摩擦磨损过程中摩擦系数与磨损量不仅互相影响，而且在一定程度上互相制约，因此在进行润滑材料的摩擦学设计时，必须同时考虑其是否兼具低摩擦和高耐磨特性．基于该思路所设计的梯度自润滑复合材料兼具极低的摩擦系数和优异的耐磨性，且偶件材料的损伤轻微，相应的偶件磨损，偶件表面仅有轻微擦伤，呈轻微磨粒磨损特征。

梯度自润滑复合材料性能结论

        1、梯度自润滑复合材料摩擦学性能优异，且偶件损伤轻微。

        2、梯度自润滑复合材料的摩擦学性能优于目前国内常用的金属润滑材料555铅青铜和6501锡青铜以及进口多层金属润滑材料。