Page 38 - 摩擦学学报2025年第9期

1292 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

(a) (b) (c) (d) (e) (f)

Bi 10 μm Bi 10 μm Bi 10 μm Bi 10 μm Bi 10 μm Bi 10 μm

10 μm 10 μm 10 μm 10 μm 10 μm 10 μm
S S S S S S

Mass fraction of Bi: 3.2% Mass fraction of Bi: 5.4% Mass fraction of Bi: 6.8% Mass fraction of Bi: 7.7% Mass fraction of Bi: 6.4% Mass fraction of Bi: 5.8%
Mass fraction of S: 3.0% Mass fraction of S: 3.7% Mass fraction of S: 6.2% Mass fraction of S: 7.4% Mass fraction of S: 6.1% Mass fraction of S: 5.9%

Fig. 9 EDS micrographs of worn surfaces of materials containing copper plated steel fibers of different lengths: (a) 1 mm;
(b) 3 mm; (c) 5 mm; (d) 7 mm; (e) 9 mm; (f) 11 mm
图 9 含不同长度镀铜钢纤维的材料磨损表面的EDS照片：(a) 1 mm；(b) 3 mm；(c) 5 mm；(d) 7 mm；(e) 9 mm；(f) 11 mm

W W
Sliding
direction

α α

Bonding point′s formation Bonding point′s destruction

Fig. 10 Model of simple adhesive wear
图 10 简单黏着磨损模型

磨性能. 随钢纤维长度增加，7 mm长度的钢纤维在提
0 mm Density 7 mm
升材料综合力学和摩擦学性能方面表现出了优异的 1 mm 8.0 11 mm
功效，但钢纤维长度不宜过长，过长的钢纤维也会降 Wear rate 7.8 Hardness
7.6
低复合材料的减摩耐磨性能. 6 7.4 72 76 80
5 68
综上所述，镀铜钢纤维对无铅FeS/Cu-Bi自润滑材 4 3 7.2 64
2.4
7.0
料力学与摩擦学性能的影响如图12所示. 当镀铜钢纤 2 0.22 210 2.8
维长度较短时，其以硬质颗粒形式存在于铜基体中， Friction coefficient 0.26 0.24 240 3.2 3.6 4.0
材料力学性能较差，较短的钢纤维增大了材料与对偶 0.30 0.28 270 Impact toughness
300
件之间的滑动摩擦阻力，降低了自润滑材料的减摩耐 330
磨性能，不利于FeS和Bi在摩擦表面的留存和铺展，加 Crushing strength
重了材料的黏着和犁沟磨损. 适当增加镀铜钢纤维的
Fig. 11 Relationship between material mechanical and
长度至7 mm，其平铺在基体中，不仅能提升材料的力 tribological properties
学性能，同时也有利于FeS和Bi在磨损表面的铺展，显 图 11 材料综合力学与摩擦学性能之间的关系
著提升材料的减摩耐磨以及抗黏着性能，材料仅发生微
黏着和微犁沟磨损. 当镀铜钢纤维长至11 mm时，其 3 结 论

在铜基体中的大量铺展，增加了与对偶件的直接接 a. 经化学镀铜后，在FeS颗粒和钢纤维表面成功
触，不利于FeS和Bi在磨损表面的富集，不仅降低材料 地沉积了铜颗粒，镀铜钢纤维和镀铜FeS与铜合金基
的减摩耐磨性能，还导致材料表面犁沟磨损加重. 体形成了良好的界面结合. 混合粉末经变速球磨形成