Page 59 - 《摩擦学学报》2020年第4期

第 4 期 任晓燕, 等: ZCuPb 20 Sn 5 合金耐磨性能研究 469

r 用能谱仪(EDS)表征磨损表面的元素分布. 用X射线衍
射仪(XRD，Rigaku D/max-rB)和同步热分析仪(DTA，
HJ-JCR-2)分析ZCuPb Sn 合金的相组成. 用电子探针
20
5
(EPMA，JXA-8 100)确定ZCuPb Sn 合金中主要的第
h 1 20 5
二相Cu P和Ni P相.
h 3 3
1.2 试验方法
摩擦试验均在MMW-1A销盘式(pin-on-disc)摩擦
h 2
磨损试验机上进行. ZCuPb Sn 合金材料作为摩擦销
r 1 20 5
材料，摩擦盘为45钢盘. 为便于安装，盘内部有孔，厚

Fig. 2 Friction pin 19 mm. 摩擦过程中销做旋转运动，旋转半径为23 mm，
图 2 摩擦销 钢盘固定不动. 摩擦副及样品具体尺寸如图3所示.

ϕ3

Load

Specimen ϕ36 ϕ54
Steel disk
0.8
6

ϕ3
(a) Pin-on-disc friction and wear tester (b) 45 steel small disk size diagram

Fig. 3 The photograph of friction pair and the disk size diagram
图 3 摩擦副照片与盘尺寸图

摩擦磨损试验的测试温度为室温，润滑状态为油 1 000 r/min(2.410 m/s)、 1 500 r/min(3.610 m/s)和
#
润滑，所用润滑油为15W-40 . 其载荷和速度参数列于 2 000 r/min(4.820 m/s). 同一试验重复3次取平均值，其
表2中. 载荷分别为50、150、250和350 N，速度分别为 中摩擦系数的值为30 min数值的平均值.

表 2 不同条件下的PV值
Table 2 PV value under different conditions

Program 1 # 2 # 3 # 4 # 5 # 6 # 7 # 8 # 9 # 10 # 11 # 12 #
Load/N 50 50 50 150 150 150 250 250 250 350 350 350
Speed/(m/s) 2.41 3.61 4.82 2.41 3.61 4.82 2.41 3.61 4.82 2.41 3.61 4.82
PV value/(MPa·m/s) 17 26 34 51 77 102 85 128 171 119 179 239

在试验开始前将润滑油喷涂在摩擦副表面，在试 擦销. 图2中，h(18 mm)为ZCuPb Sn 合金销样品的总
5
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验过程中对油量进行及时补充以保证摩擦面有足够 高度，h 为大直径圆柱的高度，h (4 mm)为小直径圆柱
1
2
的润滑油. 测试时间为30 min. 测试前将每个试样经粗 的高度，r(3.5 mm)和r (1.5 mm)分别为圆柱部分的半
1
磨、细磨和抛光清洗，保证表面粗糙度R ≤0.8 μm，并 径. 摩擦过程中，h 不发生变化，摩擦副在不同条件下
a
1
称其质量. 磨损后用丙酮清洗并烘干后再用万分之一 的PV值列于表2中.
电子分析天平称量其质量，通过磨损失重(多次称量
2 结果与讨论
取平均值)计算其磨损率.
为了获得更高的摩擦副PV值，结合摩擦磨损试验 2.1 摩擦系数
机摩擦副的装配结构，设计了如图2所示的阶梯式摩 图4(a)和(b)分别为定速变载和定载变速条件下的