邓紫棋性能的研究开题报告1

毕业设计(论文)开题报告 邓紫棋性能的研究院（系） 材料与化工学院 专 业 金属材料 班 级 邓紫棋 姓 名 邓紫棋 学 号 邓紫棋 导 师 邓紫棋 邓紫棋年1月3日1.毕业设计（论文）综述1.1课题背景及意义据估计消耗在摩擦过程中的能量约占世界工业能耗的30%。在机器工作过程中，磨损会造成零件的表面形状和尺寸缓慢而连续损坏，使得机器的工作性能与可靠性逐渐降低，甚至可能导致零件的突然破坏。人类很早就开始对摩擦现象进行研究，取得了大量的成果，特别是近几十年来已在一些机器或零件的设计中考虑了磨损寿命问题。在零件的结构设计、材料选用、加工制造、表面强化处理、润滑剂的选用、操作与维修等方面采取措施，可以有效地解决零件的摩擦磨损问题，提高机器的工作效率，减少能量损失，降低材料消耗，保证机器工作的可靠性。铜基复合材料具有较高的强度及良好的导电导热性、减磨耐磨性、耐蚀性等一系列优点，在摩擦减磨材料、电接触材料和机械零件材料等领域发挥着重要的作用。1.2国内外相关研究情况：1.2.1整体合金化铜基耐磨合金传统上以各类青铜、黄铜为主,以它们的加工成型材或铸造制品来应用。如被青铜ZQBe2.o的板、带、管、棒、线材综合性能好,适于制造各种耐磨零件以及在高速、高压和高温下工作的轴承、衬套,但镀青铜因其价格昂贵、被毒的公害和成品率低而使该合金的生产和使用受到限制。钦青铜zQTi13.5或zQTil3.5一0.2(er)、zQTi6一l(AL)亦有良好的耐磨性等优点,而用作高弹性、高强度、高耐磨的各种电子元件、小型的精密齿轮以及各种轴承。1.2.2表层合金化所谓表层合金化,迄今俗称化学热处理,国外又称热化学处理。它通过改变工件表层的化学成分和组织以改善或获得所需要的表层性能。曾有人以表面合金化概念取代化学热处理,理由是表面合金化抓住了处理后工件表层成分、组织和性能变化的根本特征,此特征是在所有金属材料上渗入任何元素所共有的,并且阐明了该领域与物理冶金学的亲缘关系,它主要是以物理,物理化学和金属学为基础的一个学术范畴。但是应当指出,这种合金化方法实际上不仅仅是在”表面”上进行的,准确地讲是在一定厚度的”表层”内进行的,即处理之后在工件表层的一定厚度内获得了一个与基体相连,成分和组织是连续变化的渗层,并且这种变化可用相图进行解释。表面工程需要特定的工艺设备,如渗金属炉、淬火炉等,工序复杂,耗时长,增加了生产成本和周如果表面渗入非金属元素还会降低导电导热性。1.2.3铜基烧结合金铜基烧结摩擦材料在干摩擦条件及润滑条件下得到了广泛应用，以锡青铜为基的材料,由于耐磨性好,摩擦系数高,适于用在各种制动和传动设备中。与铁基材料相比,它们大大降低了对偶零件(铸铁或钢制的)的磨损。青铜基材料甚至也用于制造飞机的摩擦盘。在这种情况下,有时用钦、钒、硅或砷来代替加到这类材料组分中的锡,以防止因锡于高温时在支承钢背晶界上渗出所引起的晶间腐蚀。粉末冶金的不足之处是粉末成本较高,制品的大小和形状受到一定的限制,烧结体的韧性较差,设备昂贵,工艺复杂,合金粉末缺陷密度高,脆性大和表面氧化,使粉末压制成型困难等。粉末冶金的经济效果只有在大规模生产时才能表现出来,因为粉末成形所需用的模具制作加工比较困难,而且较为昂贵。2. 本课题研究的主要内容和拟采用的研究方法2.1本课题研究的主要目的 随着科学技术的不断发展，不仅要进一步考虑经济因素，最重要的是材料的技术指标，在大多数机械中,铜的主要失效形式就是磨损,随着耐磨、耐蚀性材料的大量需求,在研究开发新材料时,它的摩擦磨损特性也同样备受关注。干滑动摩擦磨损是一种特殊的摩擦磨损形式,在干滑动摩擦条件下,摩擦副的摩擦表面由于摩擦热的介入,处于非常高的温度。有研究表明在材料的干摩擦行为中,摩擦系数的高低与滑动表面光滑区域的粘着、磨粒和硬质粗糙对对偶面造成的犁削、粗糙表面的变形有关。载荷对复合材料的磨损特性有很大的影响,载荷的增加使摩擦生热显著增加,使基体有蠕变软化的趋势,有利于微裂纹的扩展。同时,载荷增大易于发生严重粘着磨损,磨损量增加。滑动速度对干滑动摩擦磨损的影较大,在低滑动速度下,增强物对磨损率的影响不明显。2.2本课题研究的主要内容（1）Cu及Cu合金组织和相成分的分析；（2）Cu及Cu合金摩擦系数、磨损率、磨损形貌的研究；（3）载荷、速度等因素对Cu及Cu合金摩擦磨损性能影响的研究；（4）Cu及Cu合金耐磨性评价及其摩擦磨损机理研究。2.3本课题研究的主要方法（1）Cu及其合金组织与相分析：利用腐蚀液、光学显微镜分析研究其组织，利用EDS、XRD分析研究其相成分。（2）摩擦磨损影响因素的确定：本实研采用ZQAl9-4 无锡青铜 、ZHMn58-2-2与ZHAl66-6-3-2 铸黄铜以及纯铜分别与GCr15(高碳铬轴承钢)组成摩擦副，进行摩擦磨损性能实验。对每一种材料分别采用控制变量的方法进行研究：在其他测试环境不变的情况下来改变其中某一变量，令其载荷分别为150g、200g、250g、300g来进行比较。控制速度200转/MIN、250转/MIN、300转/MIN、350转/MIN来进行比较。控制温度在室温下、100摄氏度、200摄氏度、250摄氏度来进行比较。（3）摩擦系数的确定：摩擦磨损试验在 M-2000 型摩擦磨损试验上进行，M-2000 型摩擦磨损试验机运用球-盘之间摩擦原理及微机自技术， 通过砝码加载机构将负荷加至球上，作用于试样表面，同时试样固定在测试平台上，并以一定的速度旋转，使球摩擦涂层表面。 通过传感器获取摩擦时的摩擦力信号，经放大处理，输入计算机经 A/D 转换将摩擦力信号通过运算得到摩擦系数曲线。 计算公式如下：=F/N (1)式中： 为摩擦系数；F 为摩擦力；N 为正压力 (载荷)。 摩擦系数由摩擦磨损试验机自行测出。（4）磨损量的常规测定方法：重量法用天枰测量4种材料磨损实验前后的质量，用于计算体积磨损率(磨损度)W：W=W/vt1000 式中：W 为磨损质量损失 (g)；v 为滑动速度（m/s)；t为试验时间(s)； 为试样密度(g/m3)，1000 为比例系数。 实验共做 5 组，摩擦系数取 5 组平均值。（5）磨损机理分析：摩擦表面分析，用扫描电镜对4种材料在干摩擦条件下产生的磨痕形貌进行观察。磨损产物分析，用EDS、XRD进行分析。载荷、速度试验2.3.4拟定实验方组织和相成分分析CU及CU合金摩擦系数测试实验磨损量测定实验3 本课题的难点难点：实验过程的准确性，数据采集和整理。 组织的分析。 各种因素对摩擦磨损的影响的规律总结。4前期展开工作（1）查阅相关文献和资料，确定研究内容和研究路线。（2）确定试样尺寸，制备试样。5工作进度及计划 2015.11.252015.12.06 收集、整理相关资料，进入论文初步阶段2015.12.072015.12.30 撰写开题报告，开题答辩2016.03.012016.04.25 相关实验准备，预实验，完善试验方案和工艺制定2016.04.262016.05.15 进行实验，根据论文指导老师的意见进行修改2016.05.162016.06.08 定稿，答辩，并按规定格式打印装订并装袋6参考文献1 王碧文 ，王涛 ，王祝堂铜合金及其加工技术M北京 ：化学工业出版社，20072 田荣璋，王祝堂铜合金及其加工手册M长沙：中南大学出版社，20023 陈燕生摩擦学基础M北京：航天大学出版社，19914 中国机械工程学会热处理学会 金属的摩擦磨损与热处理M北京：机械工业出版社，19885 邵荷生金属的磨料磨损与耐磨材料M北京 ：机械工业出版社，19886卢德宏,将业华,周荣外部因素对金属基复合材料磨损性能的影响材料导报.2000.7尹延国,郑治祥,马少波等温度对铜基自润滑材料减摩耐磨特性的影响中国有色金属学报.2004.8尹延国,刘君武,郑治祥等石墨对铜基自润滑材料高温摩擦磨损性能的影响摩擦学学报1997.9浩宏奇,丁华东,李雅文等石墨含量对铜基材料摩擦磨损性能的影响中国有色金属学报1997.10郭斌,金永平,郑艾龙等铜基受电弓滑板材料抗拉强度和冲击韧性研究材料科学与工艺2003.11李政碳纤维镀铜石墨一铜基复合材料组织与性能研究合肥工业大学硕士学位论文.2004.12刘家浚 材料磨损原理及其耐磨 清华大学出版社. 1998: 83-8513温诗铸,黄平摩擦学原理第版【北京清华大学出版社.1980.14孙家枢金属的磨损【北京冶金工业出版社1980.15萨凯,邵荷生译金属磨损原理北京煤炭工业出版社1997