含金川铜镍矿粉的镍基复合材料的制备与摩擦磨损性能研究摘要
随着目前中国经济的急速发展,国内各种工业矿山废弃物以及各类矿山“废石”的排泄量也逐年增加,大量的农田、山林被占用,并且对周边的环境造成极大的污染,给人类的正常生活带来极大的不便与麻烦。各种工业矿山废弃物与各类矿山“废石”已经成为我国工业领域中的“弃儿”,但是随着时间的推移,这些“弃儿”慢慢的进入人们的眼球,并且将上述这些工业与矿山中的“弃儿”加以利用,使其变“废”为宝,已经成为近年来矿物科学领域研究中的一个热点问题。有资料显示,有大约30%的一次性能源因为摩擦磨损而被无故消耗,而大约70%-80%的机械零部件是因为材料间的磨损而失去价值。进入21世纪,各类工程机械逐渐向长寿命,低耗能的方向发展,因此对摩擦磨损材料提出了更高的要求。所以开展高耐磨,高强度摩擦材料的开发与研究,在当今社会工业领域特定条件下对特殊材料的一些特殊要求上有着举足轻重的意义。本研究利用甘肃省金昌市金川铜镍矿床不具备工业开采价值的废石之一铜镍特贫矿石为主要原料,配以电解镍粉和电解铬粉制备得到一种新型的矿物摩擦材料(镍基复合材料),并对纯镍铬合金金属材料与新型矿物摩擦材料的摩擦磨损性能进行对比,经过大量实验研究,确定并制备出一种添加铜镍矿粉的新型矿物摩擦材料。本文中运用X-荧光光谱仪、金相显微镜、小负荷布氏硬度计、WDW-200型微机控制电子式万能试验机、THT-高温摩擦磨损试验机、扫描电镜、能谱等方法研究了不同含量铜镍矿粉的新型矿物材料的微观组织、力学性能与摩擦磨损性能。经过本人多次尝试性试验,确定烧结模具的最优加压方式与材料烧结的最优工艺,并且试验结果表明,在纯镍铬合金材料中添加铜镍矿粉后,晶粒间得到了细化,晶界间得到了净化,材料密度有所下降,硬度方面有了显著提升,抗弯强度略有下降,并且新型的矿物材料比原始金属材料的摩擦磨损性能优越很多。根据所有数据结果分析,确定添加5wt.%铜镍矿粉的新型矿物材料为最优配方材料,并且添加5wt.%铜镍矿粉的新型矿物材料是一种非常理想的耐磨损材料和表面防护材料,不仅减少材料的消耗程度,而且使得金川铜镍特贫矿石这一工业“废石”得到有效利用,有效地改善当地的生态环境,并有利于实现当地工业已堆存的国体工业废弃物的减量化。同时整个试验制备过程清洁,无一氧化碳、二氧化碳及某些粉尘的排放,符合国家的“清洁生产”和高效节能的政策环保要求。
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