甘子旸，刘咏，吕信群，谭彦妮，邹俭鹏



铅对铜基固体自润滑材料的润滑机理

甘子旸，刘咏，吕信群，谭彦妮，邹俭鹏

(中南大学 粉末冶金国家重点实验室，长沙 410083)

以固溶强化的铜锡合金为基体，以石墨和铅作为固体润滑剂，采用粉末冶金方法制备高速、重载条件用新型固体自润滑材料，研究铅对材料的高温力学性能和摩擦学行为的影响，通过分析摩擦表面和亚表面的微观形貌与结构探讨铅与石墨的协同润滑机理。结果表明：在铜石墨材料中添加铅，可显著提高材料的硬度和室温拉伸强度和300 ℃以下的高温压缩强度，Cu-9Sn-9Pb-10C在300 ℃的高温压缩强度为215.3 MPa；并可显著提高铜石墨材料在高速、重载条件下的摩擦稳定性，并略微降低平均摩擦因数。

铅；铜石墨材料；高速摩擦；微观结构；润滑机制

铜基自润滑材料具有优良的力学性能、导热性能、耐腐蚀及润滑减摩性能等特点，在铁路交通[1]、工程机械[2]、航空航天[3]等领域得到了广泛的应用。但是随着高速铁路、大推重比航天器等高新技术的发展，高速、高温、重载是精密零件如受电弓滑板[4]、陀螺仪、离合制动器[5]等所必须面对的严苛工况条件。现有的技术已无法满足需求，迫切需要开发新型铜基固体自润滑材料。研究表明，铜石墨材料的摩擦学性能与石墨含量直接相关[6−7]，但由于铜与石墨间的界面性能差，石墨含量过高会使得材料力学性能下降[1]。近年来，许多其他固体润滑剂也得到应用，例如MoS2[8]、PTFE[9]{Cardinal, 2009 #20;Kováčik, 2008 #21;Li, 2010 #22}等，但这些固体润滑剂在高速、高温条件下的摩檫学性能表现尚不够理想[10]。……