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1、耐磨减摩材料及表面处理耐磨减摩材料及表面处理 摩擦磨损一般都发生在材料的摩擦表面摩擦磨损一般都发生在材料的摩擦表面上，大量统计表明，在机械零件失效形式中，上，大量统计表明，在机械零件失效形式中，磨损失效约占磨损失效约占80%，故磨损是造成材枓和能，故磨损是造成材枓和能源损失的一个主要方面。为了节约材料和能源损失的一个主要方面。为了节约材料和能源必须重视对材料的正确选择和使用，以及源必须重视对材料的正确选择和使用，以及新型的耐磨、减摩材料的研制开发。新型的耐磨、减摩材料的研制开发。零件材料选择的一般原则：零件材料选择的一般原则：v满足零件使用性能的要求。它是根据零件的工作条满足零件使用性能的要求
2、。它是根据零件的工作条件件(如载荷的类型、大小和性质）、工作环境（如温如载荷的类型、大小和性质）、工作环境（如温度、周围介质的性质，以及某些特殊需要提出来的。度、周围介质的性质，以及某些特殊需要提出来的。v满足加工工艺性能（如铸造性能、焊接性能、塑性满足加工工艺性能（如铸造性能、焊接性能、塑性加工性能、机械加工性能）和热处理工艺性能的要加工性能、机械加工性能）和热处理工艺性能的要求。求。v满足经济性满足经济性(如材料价格便宜、符合国家的能源状况如材料价格便宜、符合国家的能源状况和供应情况等）的要求。和供应情况等）的要求。着手点：工况，失效分析着手点：工况，失效分析1 金属耐磨材料金属耐磨材料v
3、金属耐磨材料在工程实际中应用最为广泛，金属耐磨材料在工程实际中应用最为广泛，因为黑色金属及其合金资源丰富，价格便宜，因为黑色金属及其合金资源丰富，价格便宜，并且可以用各种表面处理方法加以强化，使并且可以用各种表面处理方法加以强化，使之具有一定的强度、韧性及耐磨性，以满足之具有一定的强度、韧性及耐磨性，以满足各种工况条件下对材料提出的要求。各种工况条件下对材料提出的要求。v金属耐磨材料包括耐磨钢、耐磨铸铁、复合金属耐磨材料包括耐磨钢、耐磨铸铁、复合钢材及耐磨堆焊焊条等。钢材及耐磨堆焊焊条等。材料的耐磨性材料的耐磨性 定义：定义：v材料的耐磨性通常是指在材料的耐磨性通常是指在一定的工况条件下一定的
4、工况条件下，摩擦副材料在，摩擦副材料在摩擦过程中摩擦过程中抵抗磨损的能力抵抗磨损的能力。l材料的耐磨性离不开材料的耐磨性离不开工况工况条件条件( (速度、载荷、温度、介质等速度、载荷、温度、介质等) )。同一种材料，在不同的工况条件下其耐磨性相差很大。同一种材料，在不同的工况条件下其耐磨性相差很大。v例如，高锰钢，当受低应力磨损时，它的耐磨性不好，而在例如，高锰钢，当受低应力磨损时，它的耐磨性不好，而在高应力磨损的场合，它具有特别高的耐磨性高应力磨损的场合，它具有特别高的耐磨性。v高硬度的材料通常具有良好的抗磨料磨损性能，而在交变接高硬度的材料通常具有良好的抗磨料磨损性能，而在交变接触应力作用
5、下抗疲劳磨损的能力却并不好。触应力作用下抗疲劳磨损的能力却并不好。l此外此外材料的配对、摩擦副的结构形状、磨损的型式、维护条材料的配对、摩擦副的结构形状、磨损的型式、维护条件件等的不同，其耐磨性也不相同。等的不同，其耐磨性也不相同。v*因此，可以说并不存在一种材料，它在各种情况下都是耐因此，可以说并不存在一种材料，它在各种情况下都是耐磨磨( (或减摩或减摩) )的。材料的耐磨性是有条件的，也是相对的。的。材料的耐磨性是有条件的，也是相对的。1.1 耐磨钢耐磨钢1） 影响钢耐磨性的主要因素：影响钢耐磨性的主要因素：含碳量的影响；含碳量的影响；合金元素的影响；合金元素的影响；碳化物的影响；碳化物的
6、影响；金相组织的影响；金相组织的影响； 2）常用耐磨钢的种类）常用耐磨钢的种类v优质碳素结构钢；优质碳素结构钢；v合金钢（锰钢、锰钒钢、锰钼钨钢、铬钢、合金钢（锰钢、锰钒钢、锰钼钨钢、铬钢、铬锰钢等）；铬锰钢等）；v轴承钢；轴承钢；v高锰钢（耐磨钢）；高锰钢（耐磨钢）；1.2 耐磨铸铁耐磨铸铁v铸铁的机械性能虽不及钢，但铸铁含有石墨，具有一定的耐铸铁的机械性能虽不及钢，但铸铁含有石墨，具有一定的耐磨性和减磨性，且成本低，磨性和减磨性，且成本低，可用于对减摩、耐磨要求不高的可用于对减摩、耐磨要求不高的场合场合。v 作为作为耐磨铸铁主要是指各种合金白口铸铁耐磨铸铁主要是指各种合金白口铸铁，常用的有
7、高铬合，常用的有高铬合金白口铸铁金白口铸铁(含含Cr15-30)、镍硬白口铸铁、镍硬白口铸铁(含含Ni 3.3-5)、钨系白口铸铁等。钨系白口铸铁等。v其中高铬合金白口铸铁是当代最优秀的耐磨材料之一，具有其中高铬合金白口铸铁是当代最优秀的耐磨材料之一，具有良好的抗磨粒磨损能力。但合金元素含量高，成本较高；良好的抗磨粒磨损能力。但合金元素含量高，成本较高；其其韧性较普通的白口铸铁和镍硬白口铸铁高，但比高锰钢和低韧性较普通的白口铸铁和镍硬白口铸铁高，但比高锰钢和低合金耐磨钢却低得多合金耐磨钢却低得多，因此，因此不能用于受强烈冲击载荷的零件不能用于受强烈冲击载荷的零件。常用的耐磨铸铁常用的耐磨铸铁
8、v冷硬铸铁冷硬铸铁 v白口铸铁白口铸铁 v中锰球墨铸铁中锰球墨铸铁v磷系铸铁磷系铸铁v硼铸铁硼铸铁 普通白口铸铁普通白口铸铁合金白口铸铁合金白口铸铁高铬白口铸铁高铬白口铸铁 镍铬白口铸铁镍铬白口铸铁2 滑动轴承合金滑动轴承合金2.1 对轴承合金的要求：对轴承合金的要求：v减摩性；减摩性；v耐磨性；耐磨性；v有足够的强度（抗拉、抗压、抗剪、抗疲劳、抗冲有足够的强度（抗拉、抗压、抗剪、抗疲劳、抗冲击），尤其是在冲击载荷和交变裁荷作用下，应具击），尤其是在冲击载荷和交变裁荷作用下，应具有足够的抗疲劳强度；有足够的抗疲劳强度；v顺应性和嵌藏性；顺应性和嵌藏性；v良好的物理、化学性能（高的导热性、热容量
9、，热良好的物理、化学性能（高的导热性、热容量，热膨胀系数小，耐蚀性，润湿性等）；膨胀系数小，耐蚀性，润湿性等）；v工艺性好；工艺性好；v选择减摩材料还要根据摩擦副的工况条件考虑。选择减摩材料还要根据摩擦副的工况条件考虑。2.2 常用的轴承合金常用的轴承合金轴承合金（巴氏合金）轴承合金（巴氏合金） 锡（锡（Sn）、铅（）、铅（Pb）、锑）、锑(Sb)、铜（、铜（Cu）的合金，）的合金，统称为轴承合金。它以锡铅作基体，以增加塑性，统称为轴承合金。它以锡铅作基体，以增加塑性，而悬浮的而悬浮的Sb-Sn相和相和Cu-Sn的硬晶粒则起抗磨作用。的硬晶粒则起抗磨作用。轴承合金由轴承合金由E.Babbitt
10、（1839年）发明，故称之为年）发明，故称之为巴氏合金。巴氏合金。锡基轴承合金锡基轴承合金 铅基轴承合金铅基轴承合金v2.2.1锡基轴承合金锡基轴承合金成分：成分：以锡为主，由锡以锡为主，由锡(78%-93%）、锑）、锑(4%-14%）、）、铜（铜（3%-8%）组成。）组成。优点优点：膨胀系数小，嵌藏性好，摩擦系数低，韧性好，：膨胀系数小，嵌藏性好，摩擦系数低，韧性好，耐磨性好，减摩性好，抗粘着能力强，尤其在边界耐磨性好，减摩性好，抗粘着能力强，尤其在边界摩擦时抗粘着能力优于铅基合金，而且导热性、耐摩擦时抗粘着能力优于铅基合金，而且导热性、耐蚀性良好，它与钢背的附着好，工艺性能好蚀性良好，它与
11、钢背的附着好，工艺性能好缺点：缺点：抗疲劳强度较差，锡价格贵抗疲劳强度较差，锡价格贵用途：用途：主要用于汽轮机、发动机和压气机等的高速轴主要用于汽轮机、发动机和压气机等的高速轴承。承。 v2.2.2铅基轴承合金铅基轴承合金成分：成分：以铅为主，加入锑以铅为主，加入锑(10%-18%）、锡（）、锡（0-20%），加入），加入Sn可提高可提高固溶体的强度同时形成固溶体的强度同时形成SnSb(硬质点）。硬质点）。优点优点：具有自润滑性，高温强度好，价格便宜：具有自润滑性，高温强度好，价格便宜缺点：缺点：耐磨性、导热性、耐蚀性比锡基合金差耐磨性、导热性、耐蚀性比锡基合金差 用途：用途：用于低速、轻载或
12、中载的次要轴承上，多用来用于低速、轻载或中载的次要轴承上，多用来制造汽车、拖拉机曲轴轴承，以及减速器、球磨机制造汽车、拖拉机曲轴轴承，以及减速器、球磨机等的轴承等的轴承 2.2.3铜合金铜合金v锡青铜锡青铜成分成分：以锡为主要合金元素的铜基合金称为锡青铜。：以锡为主要合金元素的铜基合金称为锡青铜。一般含锡量在一般含锡量在3%-14%之间之间优点优点：机械强度较高，适于重载情况下使用，具有较：机械强度较高，适于重载情况下使用，具有较好的耐磨性、耐蚀性、减摩性、耐疲劳性能，以及好的耐磨性、耐蚀性、减摩性、耐疲劳性能，以及良好的铸造性能。良好的铸造性能。分类分类：锡磷青铜：锡磷青铜(如如ZQSnl0
13、-l)，锡锌铅青铜（如，锡锌铅青铜（如ZQSn6-8-3）用途：用途：用于化工机械、仪表、电动机、机床等轴承中。用于化工机械、仪表、电动机、机床等轴承中。表表3-11列出了锡青铜的主要化学成分、机械性能和列出了锡青铜的主要化学成分、机械性能和用途。用途。v铅青铜：铅青铜：成分成分：它是铜：它是铜(硬基体）与铅硬基体）与铅(软质点）组成的轴承合软质点）组成的轴承合金，铅含量金，铅含量8-33%之间。之间。优点优点：其承载能力高，导热性好：其承载能力高，导热性好(为锡基轴承合金的为锡基轴承合金的6倍），摩擦系数低，具有较高的耐疲劳强度和抗胶倍），摩擦系数低，具有较高的耐疲劳强度和抗胶合能力。在高温
14、时（表面温度超过合能力。在高温时（表面温度超过300）可以从）可以从摩擦表面析出铅，在基体上形成一层薄膜，能起润摩擦表面析出铅，在基体上形成一层薄膜，能起润滑作用，可以在滑作用，可以在320以下工作以下工作缺点缺点：顺应性、嵌藏性差，不耐腐蚀，对轴颈的相对：顺应性、嵌藏性差，不耐腐蚀，对轴颈的相对磨损较大，与之相配的轴颈硬度以磨损较大，与之相配的轴颈硬度以300HB为宜。为宜。用途用途：ZQPb30用于内燃机曲轴轴承和连杆轴承上。用于内燃机曲轴轴承和连杆轴承上。 v铝青铜：铝青铜：成分成分：含铝约在：含铝约在8-11%之间之间优点优点：铝青铜比锡青铜机械性能高，耐磨性、耐腐蚀：铝青铜比锡青铜机
15、械性能高，耐磨性、耐腐蚀性好，它是铜合金中强度较高的一种减摩材料性好，它是铜合金中强度较高的一种减摩材料缺点缺点：顺应性差，嵌藏性差：顺应性差，嵌藏性差用途：用途：主要用于制造蜗轮、轴套等。主要用于制造蜗轮、轴套等。 2.2.4铝基合金铝基合金成分成分：由铝：由铝(60%-95%）和锡（）和锡（5%-10%）等组成。）等组成。优点优点：减摩性好，可承受重裁荷，疲劳强度高，耐腐：减摩性好，可承受重裁荷，疲劳强度高，耐腐蚀也好，具有较高的高温硬度，适合于在高速重载蚀也好，具有较高的高温硬度，适合于在高速重载下工作，其价格低，它是一种新型的耐磨减摩材料，下工作，其价格低，它是一种新型的耐磨减摩材料，
16、被广泛用来制造高速重载轴承和一般轴套。被广泛用来制造高速重载轴承和一般轴套。缺点缺点：抗粘着能力低，为改善抗粘着性、顺应性和嵌：抗粘着能力低，为改善抗粘着性、顺应性和嵌藏性，可以增加锡的含量到藏性，可以增加锡的含量到30%-40%。由于铝基合。由于铝基合金硬度较高，故要求相配的轴颈硬度应不低于金硬度较高，故要求相配的轴颈硬度应不低于300HB。用途用途：它可以代替铜合金，从而节约大量的铜。：它可以代替铜合金，从而节约大量的铜。2.2.4多层合金减摩材料多层合金减摩材料 为了更好的满足耐磨、减摩的要求，可将上述减为了更好的满足耐磨、减摩的要求，可将上述减摩材料制成两层、三层或多层合金减摩材料，以
17、改善摩材料制成两层、三层或多层合金减摩材料，以改善其表面性能。如用低碳钢带和上述减摩合金之一轧制其表面性能。如用低碳钢带和上述减摩合金之一轧制成双金属减摩材料。也可以在减摩合金上再镀一层薄成双金属减摩材料。也可以在减摩合金上再镀一层薄软的镀层，构成三层减摩材料，减摩合金厚度一般在软的镀层，构成三层减摩材料，减摩合金厚度一般在1mm以下，用减薄减摩合金厚度的方法来增加其抗疲以下，用减薄减摩合金厚度的方法来增加其抗疲劳强度，减摩镀层厚度一般为劳强度，减摩镀层厚度一般为0.02-0.04mm，以此来，以此来改善其表面性能。可用连续轧制和冲压加工的方法制改善其表面性能。可用连续轧制和冲压加工的方法制成
18、零件，其制造精度高，互换性好，适合大批生产，成零件，其制造精度高，互换性好，适合大批生产，可用于高速重载条件下的动力机械上的轴瓦材料。可用于高速重载条件下的动力机械上的轴瓦材料。钢背钢背-铜铅双金属合金铜铅双金属合金钢背钢背-铝基双金属合金铝基双金属合金 2.2.6其他减摩材料其他减摩材料1）粉末冶金减摩材料2）金属塑料减摩材料3）金属纤维减摩材料3 非金属耐磨减摩材料非金属耐磨减摩材料 非金属材料是指除金属材料之外的其它非金属材料是指除金属材料之外的其它材料，其种类繁多。在非金属材料中用于耐材料，其种类繁多。在非金属材料中用于耐磨减摩材料的有工程陶瓷材料、工程塑料及磨减摩材料的有工程陶瓷材料
19、、工程塑料及其复合材料等。其复合材料等。 3.1 工程陶瓷材料工程陶瓷材料3.1.1陶瓷材料的分类陶瓷材料的分类v按历史的发展和成分、性能特点可将其分为传统陶瓷、特种按历史的发展和成分、性能特点可将其分为传统陶瓷、特种陶瓷和金属陶瓷（属于复合材料）。陶瓷和金属陶瓷（属于复合材料）。v传统陶瓷常用硅酸盐做原料，经粉碎、成型、烧结制成。按传统陶瓷常用硅酸盐做原料，经粉碎、成型、烧结制成。按用途又可分为日用陶瓷、建筑陶瓷、化工用陶瓷用途又可分为日用陶瓷、建筑陶瓷、化工用陶瓷(耐酸、碱耐酸、碱能力强）、电器绝缘陶瓷、多孔陶瓷（隔热、保温）等。能力强）、电器绝缘陶瓷、多孔陶瓷（隔热、保温）等。v特种陶瓷
20、主要采用人工化合物做原料，包括各种高纯氧化物、特种陶瓷主要采用人工化合物做原料，包括各种高纯氧化物、碳化物、氮化物等。制造工艺与普通陶瓷类似，它具有独特碳化物、氮化物等。制造工艺与普通陶瓷类似，它具有独特的物理、化学和力学性能，可以满足各种工程的特殊需要。的物理、化学和力学性能，可以满足各种工程的特殊需要。按其性能可分为功能陶瓷和工程陶瓷。功能陶瓷又分为导电按其性能可分为功能陶瓷和工程陶瓷。功能陶瓷又分为导电陶瓷、压电陶瓷、导体陶瓷、磁性陶瓷、光学陶瓷及传感器陶瓷、压电陶瓷、导体陶瓷、磁性陶瓷、光学陶瓷及传感器材料、耐烧蚀、耐腐蚀、抗氧化、蠕变小等特点；常用的工材料、耐烧蚀、耐腐蚀、抗氧化、蠕
21、变小等特点；常用的工程陶瓷有氮化物、氧化物和碳化物陶瓷。程陶瓷有氮化物、氧化物和碳化物陶瓷。3.1.2陶瓷材料的特点陶瓷材料的特点v组成组成：晶相、玻璃相、气相：晶相、玻璃相、气相 晶相是主要组成相，决定陶瓷的性能。晶相是主要组成相，决定陶瓷的性能。刚玉陶瓷刚玉陶瓷v性能性能：陶瓷材料的硬度比金属高，抗压强度大，耐：陶瓷材料的硬度比金属高，抗压强度大，耐磨损，耐腐蚀，抗氧化，耐高温，熔点比金属高。磨损，耐腐蚀，抗氧化，耐高温，熔点比金属高。但是其质脆，塑性变形能力极低，受力大时，易发但是其质脆，塑性变形能力极低，受力大时，易发生脆性断裂。生脆性断裂。v常见工程陶瓷常见工程陶瓷：氧化铝、氧化锆、
22、氮化硅、碳化硼、：氧化铝、氧化锆、氮化硅、碳化硼、氮化钛、碳化硅、碳化钛、碳化硼等。此外，还有氮化钛、碳化硅、碳化钛、碳化硼等。此外，还有新研制的增韧氧化物等。新研制的增韧氧化物等。3.2 工程塑料工程塑料 具有优良的机械、物理、化学及电的综具有优良的机械、物理、化学及电的综合性能的塑料称为工程塑料，它作为良好的合性能的塑料称为工程塑料，它作为良好的工程材料已得到广泛的应用。工程材料已得到广泛的应用。3.2.1塑料的特性塑料的特性优点：优点：l比重小，一般塑料比重左比重小，一般塑料比重左0.9-2.3之间，钢的之间，钢的1/6，铝的，铝的l/2。l大部分塑料的摩擦系数低，减摩性好，具有自润滑性
23、能，部大部分塑料的摩擦系数低，减摩性好，具有自润滑性能，部分塑料经过增强后耐磨性能大大提高，可在少油或无油条件分塑料经过增强后耐磨性能大大提高，可在少油或无油条件下工作。下工作。l耐蚀性好，它对酸碱等化学药物有良好的抵抗能力；耐蚀性好，它对酸碱等化学药物有良好的抵抗能力；l可降低振动，减小噪音；可降低振动，减小噪音；l具有良好的电绝缘性能，但在塑料中加入某些导电填料后，具有良好的电绝缘性能，但在塑料中加入某些导电填料后，可制成导电材料。可制成导电材料。缺点：缺点：l机械性能较差；机械性能较差；l抗蠕变性能低；抗蠕变性能低；l耐热性低，其耐热性不如金属和陶瓷；耐热性低，其耐热性不如金属和陶瓷；l
24、易老化变质。易老化变质。用途：用途：l传动零件：齿轮、蜗轮、凸轮；传动零件：齿轮、蜗轮、凸轮；l耐磨、减摩零件：轴承、导轨活塞环等；耐磨、减摩零件：轴承、导轨活塞环等；l一般结构零件：壳罩、盖板、手轮、手柄、垫片等；一般结构零件：壳罩、盖板、手轮、手柄、垫片等；l耐蚀性零件：化工管道、容器、阀、泵等；耐蚀性零件：化工管道、容器、阀、泵等；l电气绝缘零件：如插头、插座、线圈骨架等。电气绝缘零件：如插头、插座、线圈骨架等。3.2.2工程塑料的分类工程塑料的分类按工程塑料合成方法可以分为按工程塑料合成方法可以分为热塑性热塑性和和热固性热固性两种。两种。 1）热塑性工程塑料）热塑性工程塑料:聚酰胺、聚
25、甲醛、聚酰胺、聚甲醛、ABS、聚碳酸脂、聚碳酸脂、氯化聚醚、聚砜、聚酰亚胺、氟塑料、聚四氟乙烯、高密氯化聚醚、聚砜、聚酰亚胺、氟塑料、聚四氟乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲脂度聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲脂(有机玻璃）等。有机玻璃）等。 2）热固性工程塑料）热固性工程塑料:酚醛塑料、环氧塑料、氨基塑料等。酚醛塑料、环氧塑料、氨基塑料等。按用途可以分为按用途可以分为耐磨、减摩、耐蚀、耐高温耐磨、减摩、耐蚀、耐高温等几种塑料，等几种塑料，有的塑料兼备多种用途。有的塑料兼备多种用途。 1）耐磨传动零件用塑料：如聚酰胺）耐磨传动零件用塑料：如聚酰胺(尼龙），尼龙），MC尼龙、聚尼龙、聚甲醛
26、、聚碳酸酯等。甲醛、聚碳酸酯等。 2）减摩自润滑零件用塑料：如聚四氟乙烯、填充的聚四氟）减摩自润滑零件用塑料：如聚四氟乙烯、填充的聚四氟乙烯等。乙烯等。 3）耐蚀性塑料：如聚四氟乙烯、聚丙烯、低压聚乙烯等。）耐蚀性塑料：如聚四氟乙烯、聚丙烯、低压聚乙烯等。 4）耐高温塑料：如聚砜、聚酰亚胺、氟塑料等。）耐高温塑料：如聚砜、聚酰亚胺、氟塑料等。 5）一般结构件用塑料：聚丙烯、低压聚乙烯、）一般结构件用塑料：聚丙烯、低压聚乙烯、ABS等。等。3.2.3常用的工程塑料常用的工程塑料（1）热塑性工程塑料）热塑性工程塑料l聚酰胺聚酰胺(尼龙或尼龙或PA）l聚甲醛（聚甲醛（POM）l聚碳酸酯（聚碳酸酯（P
27、C） l聚砜（聚砜（PSU）lABS l聚四氟乙烯（聚四氟乙烯（F-4） （2）热固性工程塑料）热固性工程塑料l酚醛塑料酚醛塑料 l氨基塑料氨基塑料 l环氧塑料环氧塑料 l有机硅塑料有机硅塑料 3.3 橡胶橡胶v橡胶是高聚物，其分子形状呈线型，它在很宽的温橡胶是高聚物，其分子形状呈线型，它在很宽的温度范围内具有高弹性，通常随品种不同而不同，一度范围内具有高弹性，通常随品种不同而不同，一股橡胶在股橡胶在-4080范围内具有高强性。橡胶在高弹范围内具有高强性。橡胶在高弹变形时，弹性模量低，其弹性模量约在变形时，弹性模量低，其弹性模量约在1MPa左右，左右，而伸长率则在而伸长率则在100-1000%
28、之间。橡胶的抗拉强度或之间。橡胶的抗拉强度或扯断强度与其结构有关，线型结构的强度高，支链扯断强度与其结构有关，线型结构的强度高，支链多的强度低，在一定的范围内，分子量大的强度高。多的强度低，在一定的范围内，分子量大的强度高。v强度的高低，是决定其使用寿命的主要因素。强度的高低，是决定其使用寿命的主要因素。v橡胶有良好的耐磨性及绝缘、隔音等性能，可用它橡胶有良好的耐磨性及绝缘、隔音等性能，可用它来制造传动件，密封件和减振件等；其耐油性及耐来制造传动件，密封件和减振件等；其耐油性及耐腐蚀气体介质性优良，耐热性也较好，常用来制造腐蚀气体介质性优良，耐热性也较好，常用来制造胶辊、胶圈及搓毛胶板等。胶辊
29、、胶圈及搓毛胶板等。 4 复合材料复合材料 复合材料以韧性好的材料为基体，以高强度、复合材料以韧性好的材料为基体，以高强度、高模量的材料为增强相，其增强相有粒状和纤维状高模量的材料为增强相，其增强相有粒状和纤维状（如玻璃纤维、碳纤维、硼纤维等）。（如玻璃纤维、碳纤维、硼纤维等）。v比强度和比模量大；比强度和比模量大； v减震性能优良；减震性能优良；v耐磨性、减摩性优良，具有良好的自润滑性能，抗疲劳性能耐磨性、减摩性优良，具有良好的自润滑性能，抗疲劳性能好，基体和增强纤维间的界面能有效地阻止裂纹的扩展故好，基体和增强纤维间的界面能有效地阻止裂纹的扩展故疲劳极限较高；疲劳极限较高； v化学稳定性优
30、良，具有耐蚀性、隔热性、抗烧蚀、耐高温性。化学稳定性优良，具有耐蚀性、隔热性、抗烧蚀、耐高温性。 v具有优良的工艺性能，适合一次整体成型；具有优良的工艺性能，适合一次整体成型；v价格高，使用经济性差。价格高，使用经济性差。4.2复合材料的分类复合材料的分类根据复合材料的结构特点可分为：根据复合材料的结构特点可分为：v纤维复合材料；纤维复合材料；v层叠复合材料；层叠复合材料；v细粒复合材料；细粒复合材料；v骨架复合材料。骨架复合材料。4.2.1纤维增强材料纤维增强材料 纤维增强材料有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维和晶须。纤维增强材料有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维和晶须。l玻璃纤维玻璃纤维 l碳纤维和石墨纤
31、维碳纤维和石墨纤维 l硼纤维硼纤维 l晶须晶须 上述增强纤维具有较高的强度，它主要承担外载荷，但纤维上述增强纤维具有较高的强度，它主要承担外载荷，但纤维排布方向要与构件的受力方向一致，才能发挥增强作用，而且纤排布方向要与构件的受力方向一致，才能发挥增强作用，而且纤维和基体的热膨胀系数要相适应。维和基体的热膨胀系数要相适应。4.2.2玻璃纤维增强塑料玻璃纤维增强塑料 玻璃纤维增强热塑性塑料玻璃纤维增强热塑性塑料|种类：聚酰胺（尼龙）、聚碳酸酯、聚甲醛等；种类：聚酰胺（尼龙）、聚碳酸酯、聚甲醛等；|性能：强度（抗拉、抗压、抗弯）、抗蠕变性能性能：强度（抗拉、抗压、抗弯）、抗蠕变性能；|用途：制造耐
32、磨、减摩的机械零件、密封件、泵、阀与汽车用途：制造耐磨、减摩的机械零件、密封件、泵、阀与汽车壳体等。壳体等。玻璃纤维增强热固性塑料玻璃纤维增强热固性塑料分类：环氧、酚醛、氨基、树脂、有机硅等树脂。分类：环氧、酚醛、氨基、树脂、有机硅等树脂。性能：抗拉、抗压、抗弯和抗冲击强度性能：抗拉、抗压、抗弯和抗冲击强度 ，尤其是抗冲击强，尤其是抗冲击强度提高较多，比强度高，脆性降低，收缩减小，具有较高的度提高较多，比强度高，脆性降低，收缩减小，具有较高的耐蚀性、耐热性和电绝缘性，但刚性比金属差。耐蚀性、耐热性和电绝缘性，但刚性比金属差。用途：制造机械零件，如轴承、齿轮及形状复杂的结构件，用途：制造机械零件
33、，如轴承、齿轮及形状复杂的结构件，也用于车辆制造。也用于车辆制造。 l4.2.3碳纤维增强塑料碳纤维增强塑料碳纤维增强塑料以环氧树脂、酚醛树脂、聚四氟乙碳纤维增强塑料以环氧树脂、酚醛树脂、聚四氟乙烯等为基体材料，用碳纤维增强。烯等为基体材料，用碳纤维增强。比强度、比模量高，抗冲击性能优良。疲劳强度较比强度、比模量高，抗冲击性能优良。疲劳强度较高，摩擦系数小，耐磨性好，重量轻，刚度较高，高，摩擦系数小，耐磨性好，重量轻，刚度较高，可以制造高温、高速、自润滑、耐磨零部件。可以制造高温、高速、自润滑、耐磨零部件。用于无需润滑和不许使用润滑油的场合，可做轴承、用于无需润滑和不许使用润滑油的场合，可做轴
34、承、齿轮、密封圈等。齿轮、密封圈等。l4.2.4 纤维增强的金属基复合材料纤维增强的金属基复合材料 以氧，碳化物，硼化物以及某些难熔金属，例以氧，碳化物，硼化物以及某些难熔金属，例如如Al2O3、ZrO2、SiC、B4C、TiB2、Mo、W等增等增强金属基形成的复合材料。强金属基形成的复合材料。5 表面处理技术表面处理技术表面耐磨处理方法，按其处理特点可分为三大类表面耐磨处理方法，按其处理特点可分为三大类：v表面涂覆法表面涂覆法 使表面上覆盖一层耐磨材料，如耐磨堆焊、热使表面上覆盖一层耐磨材料，如耐磨堆焊、热喷涂（如火焰喷涂、氩弧喷涂、等离子喷涂、爆炸喷涂等）、喷涂（如火焰喷涂、氩弧喷涂、等离
35、子喷涂、爆炸喷涂等）、电镀、化学镀、电镀、化学镀、PVD、CVD等；等；v表面合金法表面合金法 改善表层化学成分和组织。例如渗碳、渗氮、改善表层化学成分和组织。例如渗碳、渗氮、渗硼，扩散处理（渗硅、渗铝、渗铬、渗硫）、电火花熔渗渗硼，扩散处理（渗硅、渗铝、渗铬、渗硫）、电火花熔渗等；等；v改变表面显微组织法改变表面显微组织法 如表面形变处理（喷丸处理、滚压处如表面形变处理（喷丸处理、滚压处理）、热处理等。理）、热处理等。6 纳米表面技术纳米表面技术 纳米表面工程的出现标志着表面工程技术发展的纳米表面工程的出现标志着表面工程技术发展的新方向。新方向。 传统意义上的基体材料有时只起载体的作用，纳传
36、统意义上的基体材料有时只起载体的作用，纳米表面工程涂覆层则成为实现其功能或性能的主体。米表面工程涂覆层则成为实现其功能或性能的主体。例，高速钢刀具通过在刀刃表面沉积纳米超硬膜来实例，高速钢刀具通过在刀刃表面沉积纳米超硬膜来实现切削功能，耐蚀、抗高温材料也可以改为普通材质，现切削功能，耐蚀、抗高温材料也可以改为普通材质，通过对与介质接触的表面实施纳米化处理而起到耐蚀、通过对与介质接触的表面实施纳米化处理而起到耐蚀、抗高温作用。抗高温作用。 金属材料获得纳米结构表层主要途径有三种：表金属材料获得纳米结构表层主要途径有三种：表面涂覆或沉积方法，表面自身纳米化方法和混合纳米面涂覆或沉积方法，表面自身纳米化方法和混合纳米化方法。化方法。当前已经开发出多种实用的纳米表面工程当前已经开发出多种实用的纳米表面工程技术：技术：v纳米热喷涂技术；纳米热喷涂技术；v纳米颗粒复合电刷镀技术；纳米颗粒复合电刷镀技术；v纳米减摩自修复添加剂技术；纳米减摩自修复添加剂技术；v纳米固体润滑干膜技术；纳米固体润滑干膜技术；v纳米粘结剂技术。纳米粘结剂技术。
