1.3.2 研究意义 7

2 理论分析 8

2.1 金属表面强化方法 8

2.2 金属塑性变形理论 9

2.3 Marc有限元技术 9

3 实验过程 11

3.1 H85黄铜化学成分 11

3.2 再结晶退火工艺 12

3.3 冷轧参数 12

3.4 试样制备 15

3.5 抛光及腐蚀剂的选择 16

3.6 实验结果与分析 16

3.6.1晶粒尺寸的测量 19

3.6.2显微硬度的测量 21

3.6.3 Marc仿真分析 23

4 实验结论和展望 29

4.1 实验结论 29

4.2课题展望 29

5参考文献 30

致谢 32

绪论

1课题背景和意义

1.1 课题背景

随着科技的进步和新时代对固体润滑剂镶嵌轴承新的需求，我们本课题旨在研究镶嵌轴承表面工艺强化的方法。对金属总体需求量不断增加的同时，一些高性能金属或其合金受到了广泛的关注， 尤其是那些能耗小但是效能高的材料，受到了全世界极大地关注。从这十多年的研究中我们不难发现，金属材料的显微组织状态决定着其各项性能指标。相同的材料在经过不同的加工工艺之后，显微组织发生了一定规律的变化，其各项性能就会有所不同。为了满足市场的需求，近年来专家和学者都在寻找一种能够提高金属力学性能的技术。其中细化晶粒是最有效也是最便捷的一种提高金属力学性能的方法。固体镶嵌轴承是一种将固体润滑剂嵌入金属基材的一种复合性轴承。在固体润滑镶嵌轴承中，起支承作用的主体是金属基材， 固体润滑剂起润滑和减少摩擦的作用。在支承过程中，由于摩擦而产生的热量和环境周边温度的原因，固体润滑剂在其表面上滑动时会稍微突起，并通过摩擦和吸附力在对称表面形成转移膜，从而起到减少摩擦力和提高耐磨性的作用。镶嵌轴承的优点是使用的温度范围广、可使用的周期长、对抗冲击性能好等优点。在低速重载、往复运动等工作条件下，材料很难形成润滑油膜，因此镶嵌轴承得到了大范围地推广[1]。在研究镶嵌轴承的使用上，西方发达国家已有十多年的历史，也有了许多关于其性能的研究介绍和在实际使用的文献报道，但是对镶嵌轴承的摩擦特性以及影响因素的研究比较少。针对现在镶嵌轴承中几种常用的基体材料（铜合金），吴良奎、焦明华[1]等专家和学者在2005年展开了对镶嵌轴承在基体材料中摩擦磨损性能的研究，并对其中的摩擦机理进行了深入研究和探讨。研究结果表明，对锡青铜、铝青铜、铝黄铜这三类镶嵌轴承材料进行了常温下的干摩擦试验，并进行了实验结果的对比，开展了对不同的铜合金在镶嵌轴承摩擦性能上的差异性实验。实验结果发现，在各种实验条件下锡青铜镶嵌轴承都表现出其优良的摩擦磨损性能，因此更加适合于用作轴承材料。特别是在载荷较大的情况下，而铝黄铜和铝青铜镶嵌轴承的摩擦磨损性能就显得较差。出于成本和企业效益这两方面因素的考虑，本课题研究的对象是在200°C左右的工作温度和中等情况载荷的情况下，通过对基体材料表面进行强度强化实验，有效地提高提高镶嵌轴承工作时的耐磨性、耐疲劳性，从而提高其使用寿命。[2] 故本课题研究对象选择黄铜。

1.2 国内外研究现状

在我们实际的工业生产中，我们通常使用的是低速重载滑动轴承，但是其抗摩擦性不是很强，通常处在润滑和干燥之间，在这种情况下，润滑油不能起到润滑的作用从而来减少摩擦所带来的损耗。尤其是一些滚动轴承，长长发生被破坏、断裂等事故，对于正常的工作造成了十分严重的影响。在高温的工作环境下，这种轴承的生存环境更是苛刻。根据多年的工作经验来说，润滑油的使用温度最高只有250 ℃ ，因此在没有润滑油的情况下，轴承往往实在干摩擦的环境中工作，这种工作环境会对轴承造成极大的损坏。也是在这种工作需求下，西方专家和学者研发了一种新型的轴承——将固体润滑剂镶嵌进入金属基体的一种轴承，即金属镶嵌固体自润滑材料滑动轴承。在工作中，这种新型的金属镶嵌轴承镶嵌了固体润滑剂，它可以一直在其表面修复和再造润滑膜，起到润滑和保护的作用，于是便形成有效的润滑。由于这种新型镶嵌轴承的性能好，国外已经大量的投入生产制造了。在我国，这种新型的金属镶嵌轴承已经为重钢长钢、成都无缝钢管厂、电缆厂、水工机械厂等多家大型国企和民营企业服务使用，它所带来的经济效益和使用成本比较理想，为我国解决了一定的市场需求。在这种新型技术中，国外镶嵌石墨得到了广泛的应用, 但这种石墨型镶嵌轴承在我国的工业领域使用的覆盖率还不高,现阶段我国普遍应用镶嵌轴承是从国外引进而来的。但是根据我们近些年来的市场调研和实践经验,这种自润滑镶嵌类轴承非常适合我国的市场需求。因此在我国推进这种新型的轴承, 实现轴承自润滑, 显得尤为迫切。[3]