鎳鈦合金金屬間化合物在潤滑軸承的應(yīng)用

1、鎳鈦合金金屬間化合物在潤滑軸承的應(yīng)用鎳鈦合金金屬間化合物在潤滑軸承的應(yīng)用C.DellaCteS.V.PepperR.NoebeD.R.HullG.Glennon摘要：鎳鈦合金60(60NiTi)是一種鎳含量為60%和鈦含量為40%鎳鈦合金金屬間化合物，是一種在滾動和滑動、接觸軸承、齒輪方面很有前途的潤滑材料。鎳鈦合金通常用于他們的形狀記憶的行為。當適當?shù)募庸ず螅団伜辖?0也有良好的尺寸穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)性質(zhì)。通過高溫處理、高壓粉末冶金技術(shù)或其

2、他方法使鎳鈦合金60具有獨特的物理特性的軸承材料。鎳鈦合金硬度高、易導(dǎo)電、耐腐蝕、密度較低，最后熱處理前易于加工，沒有其他的軸承合金金屬或陶瓷擁有所有的這些屬性，而且相比其他的航空航天軸承合金的潤滑條件鎳鈦合金已經(jīng)顯示出顯著的摩擦學(xué)性能。螺旋軌道摩擦磨損試驗機（SOT）測試在真空中旋轉(zhuǎn)球440C不銹鋼盤和合成烴潤滑油之間的鎳鈦合金60加載而進行的測試。在考慮到精度代表軸承的性能（壽命）條件下，鎳鈦合金60達到或超過氮化硅和硬質(zhì)合金涂層鈦

3、?；谶@一初步數(shù)據(jù)，盡管鎳鈦合金60含鈦量高，對于需要高強度和好的耐腐蝕性，高的電導(dǎo)率和非磁性行為潤滑接觸行為的先進機械系統(tǒng)來說是很有前途的合金材料。1.1.前言前言二元鎳鈦合金（NiTi）有良好的生物相容性、獨特的超彈性和形狀記憶效應(yīng)（SME）并且較容易投入生產(chǎn)，在醫(yī)療和牙科行業(yè)被廣泛使用（參考文獻12）。最近在航空、航天工業(yè)形狀記憶合金活化的結(jié)構(gòu)已經(jīng)提出和論證，在自適應(yīng)進氣口和噴嘴，可變幾何形，變彎度風(fēng)扇葉片和襟翼和其他鉸鏈組件的基

4、本流量控制方面被廣泛應(yīng)用（參考文獻34）。在這些應(yīng)用中利用在近等原子的鎳鈦合金（含約55%重量的鎳）典型的內(nèi)在變化的那些大型可逆齒輪系和三重高溫形狀記憶合金（HTSMA）。富鎳鐵隕石含有大約5760%重量的鎳，除了那些熟悉的中小企業(yè)外，也被率先使用在波音公司的航空系統(tǒng)中(參考文獻5)，可變幾何形鎳鈦60最終在一個全面的飛行試驗獲得成功（參考文獻6）。富鎳合金與傳統(tǒng)的鎳鈦合金相比需要更復(fù)雜的熱處理步驟才能顯示形狀記憶行為（參考文獻7）。在

5、本文中我們首次提出證據(jù)表明鎳鈦合金可以調(diào)整來適應(yīng)形狀記憶行為和超彈性行為，這種合金在油潤滑的接觸條件下顯示優(yōu)良的摩擦學(xué)性能。鎳鈦合金系列起源于20世紀50年代末，是WilliamJ.Buehler和他的同事們在他的海軍軍械實驗室的創(chuàng)新工作中研制出來的(參考文獻8–9)。事實上他指定的鎳鈦合金在氮化硅是一個絕緣體，雖然具有非磁性，但高溫、高壓的粉末冶金需要處理比較復(fù)雜和成本也很昂貴。氮化硅較低的熱膨脹系數(shù)，使它在涉及廣泛的溫度變化應(yīng)用方面

6、體現(xiàn)出優(yōu)勢。這些應(yīng)用包括燃氣輪機熱節(jié)部分的軸承，渦輪泵制冷系統(tǒng)和柴油發(fā)動機燃油噴射系統(tǒng)的組成部分。本論文評估了軸承和機械部件使用鎳鈦合金60的可行性。鎳鈦合金60提供了一個獨特的綜合性能，沒有發(fā)現(xiàn)任何其他常見的材料能夠擁有這樣的性能。鎳鈦合金60，當適當?shù)臒崽幚頃r，向中小企業(yè)展示了在正常的使用環(huán)境能夠達到預(yù)期的溫度穩(wěn)定和尺寸（大?。?。它具有高硬度，經(jīng)過適當?shù)臒崽幚?，還可以很容易最終熱處理前進行加工。氮化硅，鎳鈦合金60本質(zhì)上是非磁性和高

7、度抗腐蝕的，但是與陶瓷相比鎳鈦60能夠?qū)щ?。為便于比較，我例舉一個目前使用的常規(guī)材料和高性能軸承合金性能比較的簡單表格（表1），包括鎳鈦合金50和鎳鈦合金60?；谶@些特點，鎳鈦60在摩擦環(huán)境似乎是一個作為軸承材料很好的選擇。表1：常規(guī)材料和高性能軸承合金性能比較：常規(guī)材料和高性能軸承合金性能比較從歷史上看，鈦含量含高的合金在不良反應(yīng)有機液體潤滑的情況下表現(xiàn)出差的摩擦學(xué)性能（參考文獻12）。例如Ti6Al4V合金在動態(tài)接觸的磨損行為。甚