【粉末冶金减摩材料】
粉末冶金减摩材料制造的轴承、轴瓦、活塞环、滑块、滑板及精密机床导轨等已应用于各行各业，其中以滑动轴承用量最多。
铜的高减摩性、耐蚀性及导热导电性较早引起人们的兴趣。国际上广泛用铜基减摩材料制造轴承、轴瓦。多年来、人们一方面为取代铜进行各种努力，另一方面仍在发展和改进铜材料：(1)烧结青铜。由于烧结青铜具有良好的物理－力学性能，发达国家在包括尖端技术在内的诸多领域，应用该材料制造各类减摩构件。(2)烧结黄铜。烧结黄铜具有与烧结青铜相近的物理－力学性能，用途亦与烧结青铜近似。(3)烧结铜－石墨。铜基体中添加石墨可提高材料的耐磨性，其添加量决定于使用性能要求。前苏联N．M．Федорченко等(1987)指出：含有10%石墨，且孔隙度为6%～12%的铜－石墨材料减摩性能最佳。(4)烧结铜基复合材料。为提高材料的承载能力和经济效益，已研制出3种烧结多孔层状铜基复合减摩材料：在钢背上烧结铜合金多孔层，补充熔浸易熔减摩金属或合金；补充浸渍聚合物；浸油。20世纪40年代以来，美国和英国先后研制出铜基3层复合材料和金属－塑料复合带材，随后一些发达国家相继开发出许多新品种。美、日等国研制出黄铜－钢烧结复合材料。(5)烧结铜基减摩材料技术动向。其一，发展节铜型复合材料。人们通过改变添加剂制造多种复合材料，降低铜含量，如铜铁、铜－钢、铜－铝等双金属材料。也有在带钢上烧结多孔青铜或黄铜，浸渍含CaF2、MgF2或SrF2的聚四氟乙烯(PTFE)。其二，改进添加剂。如加入玻璃可以把Sn降至8%；加入TiC、TiN、NbC、Cr3C2等强化基体；向基体中添加陶瓷材料，提高其抗磨性能，降低摩擦系数。其三，改变传统工艺。如用30%铜浸渍多孔微晶玻璃；用复合镀层或直接把铜及其合金粉末沉积或粘附于陶瓷体表面；用碳纤维(CF)或碳化硅纤维(SF)等增强铜基体。通过合金化及添加剂改善铁基体的减摩性能，可比铜基材料有更高的减摩性能和承载能力。1．烧结铁虽是减摩材料，但添加石墨、铜或易熔金属后，可获得良好的物理－力学性能，已广泛用于制造各类减摩构件。试验证实，当C＞1．5%时，材料组织中出现游离碳，可提高耐磨及减摩性：Fe－25Cu材料具有良好的综合性能，该材料在美国应用较广。含40%～70%Cu的材料，具有良好的耐蚀性，可成功地取代青铜材料。2．添加难熔金属或其化合物。国外已研制开发出许多复杂合金化铁基减摩材料。如添加铬、镍、钴、钨、钼、钽、铌等难熔金属，在烧结过程中可形成具有优异性能的金属间化合物，Fe-C-Mo材料中α固溶体显微硬度可达HV180～240，Fe-Mo金属间化合物显微硬度达HV750～800。铁基材料中加入铬可提高材料的强度、耐磨、耐蚀及热稳定性。德国的Fe-1C－(16～20)Cr－(1～2)BN材料具有高的耐蚀性，HB＞100，σb=24MPa，δ=6%，可用于制造在较高温度下工作的减摩零件。3．添加其他非金属元素或其化合物。在铁基体中添加硫、磷或硫、硒、碲、氟、氯等元素的金属或非金属化合物，可大大改善材料的性能。磷可提高抗塑性变形和耐磨性，硫和硫化物可提高承载能力及耐磨、磨合性，硒和碲的化合物具有良好的减摩性，且MoSe2被视为“万能的”固体润滑剂，在水、空气、真空中或高温下减摩性能稳定。氟、氯的金属或非金属化合物使材料具有高的热稳定性。4．烧结铁基复合材料。烧结铁基层状复合减摩材料的制造工艺和结构与铜基相同，但性能优于铜基，因此，使用范围也比铜基材料广。5．烧结铁基减摩材料的技术动向。(1)添加硬质颗粒，提高材料抗磨性能。前苏联开发出含15～21%玻璃的铁基材料；日本研制出含5%～20%Cr7C3、Cr3C2、Mo2C等硬质颗粒的铁基材料。(2)添加增强纤维。添加3～30Vo1%CF、SF、或5%～40%的金属纤维，可使基体的维氏硬度达HV600～1800，比磨损量下降。(3)表面改性处理。如对烧结不锈钢减摩材料进行硫化、硼化或硫、碳共渗处理等。(4)将含高温难熔金属粉末进行机械合金化(MA)处理，或将它们的熔体进行速冷(RS)，制得具有优异性能的粉末，再制成高性能减摩零件。铝和钛资源丰富，它们的合金具有高强度、高弹性模量、耐高温、耐腐蚀，而且重量轻。铝基轴承于1966年在美国开始应用，之后前苏联、日、德、奥地利等国相继研制出Al-Fe-C、Al-CuC、Al-Si-C、Al-Zn-Mg、Al-Li铝双金属等材料。钛基减摩材料也获得长足的进展，前苏联、美国、印度等国近年来开发出Ti－(Bi、Pb、Sn、Cd)、Ti-Al-NMB－3、Ti－聚合物，及TiAl-V、Ti-Al-Nb、Ti-Al-B系等材料，这些材料已用来制造各类飞行器的轴承、密封件等。随着科学技术的不断发展，需要多种类型的减摩材料。前苏联И．M．федоряеченко和A．П．Пуинa等系统地研究了以易熔、高温、难熔金属或合金为基的减摩材料(见表1)。表1 部分金属或化合物基烧结减摩材料与应用
(北京市粉末冶金研究所周贤武高级工程师撰)