Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｉｓｉｏｎ 科技视界 科技・探索・争鸣 铝合金及其复合材料制备过程中润滑剂的应用 王姣 （青海大学机械工程学院，青海西宁８１００１６） 【摘要１本文阐述了润滑剂在材料加工过程中的定义，分类和用途’分析了铝基复合材料制备过程中润滑剂的使用 重点总结了目前国内 外使用粉末热挤压铝基复合材料润滑剂的使用现状．并对润滑荆的发展趋势进行了初步探讨 【关键词ｌ润滑剂；铝基复合材料；粉末冶金；使用现状 Ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｌｕｂｒｉｃａｎｔ Ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ Ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ＷＡＮＧ Ｊｉａｏ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉａｌｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｑｉｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉｎｉｎｇ Ｑｉｎｇｈａｉ ８１００１６，Ｃｈｉｎａ） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｅｘｐｏｕｎｄｓ ｔｈｅ ｌｕｂｒｉｃａｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｍａｔｅｉｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｄｅｉｆｎｉｔｉｏｎ，ｃｌａｓｓｉｉｆｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｍａｔｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｒｔｅｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｕｓｉｎｇ ｏｆ ｌｕｂｒｉｃａｎｔ．Ｔｈｅ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｗｄｅｒ ｈｏｔ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｍａｔｉｘ ｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ ｗａｓ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｌｕｂｒｉｃａｎｔ ｗａｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． 【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］Ｌｕｂｒｉｃａｎｔ；Ａｌｕｍｉｎｕｍ ｍａｔｉｒｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ；Ｐｏｗｄｅｒ ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ；Ｓｉｔｕａｔｉｏｎ 铝基复合材料是以金属铝及其合金为基体．以金属或非金属颗 粒、晶须或纤维为增强体的非均质混合物。相比连续增强复合材料．由 于在制备连续增强铝基复合材料方面的技术和成本等问题．越来越多 的研究转向非连续增强铝基复合材料［１］，其增强体主要包括ＳｉＣ晶须、 硼酸盐晶须、ＳｉＣ颗粒、Ｂ４Ｃ颗粒及Ａ１ ０ 短纤维等。非连续增强铝基复 合材料具有比基体更高的比强度、比模量和更低的热膨胀系数．尤其 是弥散增强的铝基复合材料．不仅具有各向同性的特征．而且具有可 加工的优点，从而在航空航天、汽车工业等领域得到广泛的应用 。 中，从而提高了混合粉末的松装密度。并促进粉末颗粒之间的流动：第 二是比传统粉末冶金工艺加入更多的粘结剂和润滑剂．但其加入量要 比粉末注射成形少得多＿Ｉ】］。粘结剂或润滑剂的加入量达到最优化后． 混合粉末在压制中就转变成一种填充性很高的粘流体 将这两种方法 结合起来，混合粉末既具有液体的优点．又有很高的粘度 使得其在压 制过程中可以流向各个角落而不产生裂纹 同时．由于加入了细粉末． 从而提高了粉末的装粉密度．而且密度也更加均匀Ｉ １润滑剂 １．１润滑剂的定义 铝基复合材料粉末在模压过程中受到压力的作用后．颗粒发生弹 性、塑性变形并产生相对运动，使体积逐渐减小．密度逐渐增大，最终 形成具有一定形状尺寸和一定强度的压坯 。温压工艺能提高压坯密 度，其致密化机制一般认为是由于润滑剂改善了粉末温压过程中的润 滑效果而促进了粉末颗粒的重排，同时还由于温度的提高增强了粉末 颗粒的塑性变形能力．使小粉末填充到大粉末颗粒的间隙中而提高密 度 。同时，由于温度的提高，还改善了粉末的塑性变形能力．降低了粉 末的加工硬化率．使粉末颗粒表面的微凸被磨损而产生塑性变形．进 步提高了压坯密度．是温压致密化的非主导机制㈣ 一润滑就是用润滑剂减少做控制）两摩擦表面之间的摩擦力或其他 形式的表面破坏的作用。所谓“润滑性”即意味着如下内容：（１）应能达 到必要的足够低的摩擦，而不产生必要的动力损失、发热、温度上升、 粘着性等；（２）能耐较高的接触压力，润滑膜不破裂，有足够的负荷能 力；（３）磨损量在给定值以下，并在摩擦面上不产生不应有的破坏或损 伤：（４）具有必要的足够的耐久寿命目。 １．２润滑剂的分类 润滑剂包括润滑油、润滑脂、润滑性粉末、薄膜材料（粘结干膜，电 ２研究概况 阮雪榆等人旧在研究粉末热挤压Ａｌ—ｚｎ—Ｍｇ—ｃｕ合金的制备工艺 及组织性能时，粉末通过振动筛筛分为Ａ（１０６—２５０１ｘｍ）．Ｂ（７５—１０６￣ｍ） 和Ｃ（＜７５恤ｍ）三组，粒径Ｄ５０经测定分别为１２３．８５ｔｘｍ，８５．８２１ｘｍ和 ２８．３８１￣ｍ。粉末冷压成直径为４８ｍｍ、致密度为８０％的圆柱状生坯．经 真空除气后，在４００℃保温１５ｍｉｎ后挤压成棒材后空冷．挤压锥角为 １２０。，挤压比 为９—３６，挤出速率控制在１．９—２．３ｍｍ／ｓ。采用ＷＳ 粉 末、石墨和润滑油的混合物作为挤压润滑剂。结果表明４０００Ｃ挤压时． 粉末中粒径Ｄ５０＝２８．３８１ｘｍ和挤压比为２５、这种条件下可使挤压合金 获得最好的力学性能 应用该工艺制备的合金经４６０℃ｘ２．５ｈ水淬＋ １２０￣Ｃｘ２４ｈ空冷（Ｔ６）处理后的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为 ７３１ＭＰａ，６７０ＭＰａ和６．２％。 镀、电泳、溅射、离子镀固体润滑膜，陶瓷膜等）和整体材料（金属基、无 机非金属基、塑料基自润滑材料等１。润滑剂根据其物质状态可以分成 ４类，即气体、油类、脂类和固体润滑剂 。 １＿３润滑剂的用途 润滑剂作为一种重要的石油化工产品。被广泛的应用于汽车、机 械、交通运输、冶金、建筑等多种行业中，并发挥着重要作用。它的应用 可以有效地减少能源消耗、机械的磨损和故障、提高生产效率目。润滑 剂的主要作用是稳定摩擦系数和磨损率。尤其在高温时，提高摩擦系 数。润滑剂技术的发展主要来自两个方面：一是通过基础油生产技术 的改进来提高基础油的品质：二是通过润滑油配方技术的改进来提高 产品的质量［９１。 １．４铝基复合材料制备过程中润滑剂的使用 在使用粉末冶金工艺制备铝基复合材料时．总体上润滑剂的加入 方式可分为五种㈣：①将润滑剂粉末与粉末干混；②将润滑剂分散于 易挥发的溶剂中后与粉末湿混：③在有机物熔点之上将两者进行湿 混；④将润滑剂溶入易挥发的溶剂中后与粉末湿混：⑤将粉末与聚合 物单体及其它反应物混合．使润滑剂聚合物在粉末表面上合成。方法 ①混粉工艺简单．但需用粉末状的润滑剂．而块体聚合物润滑剂一般 很难破碎。方法③至方法⑤方法则是为了在混合粉末表面涂敷一层均 匀的有机物薄膜．这一方面可使有机润滑剂分散均匀．更好地发挥粘 结和润滑作用．另一方面聚合物薄膜能阻止混合粉末在压制温度下氧 化。但方法③工艺复杂，方法⑤尚未有成熟工艺。方法②虽可消除或减 轻混粉过程中的静电效应，但其效果仅介于方法①和方法④之间。故 通常采用方法①和方法④进行混料。 就使用粉末冶金工艺制备铝基复合材料时．在后续的热挤压过程 中，如何提高材料的流动性方面相关科研人员也做了很多工作．它们 认为提高混合粉末流动性主要通过两种方法来实现。第一是向粉末中 加入精细粉末：这种精细粉末在混合时能够填充在大颗粒之间的空隙 胡耀波等人 在用铝箔进行包套热挤压粉末冶金工艺制得ＳｉＣＪ ６０６６Ａ１复合材料棒坯时。在制备材料的过程中挤压前将挤压模具使 用石墨进行了润滑。用纯铝丝采用氩弧焊的方法，将棒坯包在铝套里． 同时焊上铝管。将包好的棒坯放入坩埚电阻炉内．边加热边抽真空．并 对坯件进行了低温热挤压 通过实验发现包套在挤压过程中起到润滑 作用，可以避免挤压开裂．铝箔太薄了不能有效地起到润滑作用．太厚 了棒材的有效尺寸会较小，应该根据挤压比和经验而定。由此可见．铝 箔在作为润滑剂制备复合材料具备一定的效果 李溪滨等人 在研究铝石墨固体自润滑复合材料的性能时．实验 采用了常规的粉末冶金方法制备了铝石墨固体自润滑复合材料．并对 其力学性能和摩擦磨损性能进行了研究。将各种原料粉末干混．在钢 模中进行压制，压制压力为０．５Ｇｐａ，然后在高纯氮气保护气氛下烧结 实验结果表明：固体润滑剂的加入对材料的摩擦性能有较大的影响 在试样中石墨含量的增加使压制过程中摩擦力减小以及使脱模变得 更加容易，因而可以减少压制和脱模时内部产生细小裂纹和其它缺陷 的可能性，有利于强度等性能的提高。因此．石墨是一种性能优良的润 滑剂。 李虎兴等人ｎ 在研究高强度铝合金管材热挤压工艺及力学性能 ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎ。ｌ。ｇｙ Ｖｉｓｉ。ｎ科技视界Ｉ ７９ 科技・探索・争鸣 Ｓｃ科ｉｅｎｃｅ＆Ｔｅ技ｃｈ视ｎｏｌｏｇｙ界 Ｖｉｓｉｏｎ 时．选用了７０７５高强度铝合金管材和二硫化钼为热挤压润滑剂．挤压 温度为４００ｏＣ．采用了常规的挤压工艺参数 当挤压速度在增高时。虽 然毛坯的升温很明显．但是由于挤压变形过程中金属的加工硬化速度 比再结晶过程的软化过程快．毛坯流动应力不但不减少．反而明显增 大 挤压出的管材无裂纹，表面质量较好。随着变形程度的增大，拉伸 强度和延伸率随之增高 【参考文献】 ［１］阴瑜娟，赵玉厚厦永喜原位生成铝基复合材料增强相的研究现状ＩＪｌ＿热加工 工艺．２００６．３５（１７）：７０—７３． ［２］黄永攀，李道火，王锐，等．铝基复合材料的性能、应用及制造工艺【Ｊ Ｊｌ湖南冶金， ２００４，３２（２）：３—５． ［３］姜金龙，戴剑锋，袁晓明，等．纳米碳管，铝基复合材料的摩擦磨损性能研究【ＪＪ． ３其它工艺中润滑剂中的应用 李庆春等人旧在研究铝合金圆铸锭普通铸造模时．分析了用普通 模铸造圆铸锭其表面质量不佳的原因．提出了三种改进方案．获得了 满意的结果 其中一条就是将二硫化钼油膏在铸造前预先涂抹在结晶 器内壁上 所选定的二硫化钼润滑剂能耐高温，并且能承受一定的压 力 其中具体作法如下：（１）将二硫化钼油膏与石墨粉或滑石粉调成泥 膏，抿抹在有效结晶区顶端直角拐弯处；（２）将二硫化钼油膏预热变稀 后涂抹在结晶器的有效结晶区和结晶器保温区下部的内表面上。结果 表明所铸造的合金铸锭均未发现中心裂纹且表面较光滑。 商业热挤压石墨润滑剂．为了改善石墨的润滑或抗氧化性能．往 往加入了其他成分 例如．美国阿克森（Ａｅｈｅｓｏｎ）公司将一种专利的化 学药品加入石墨中．得到一种抗氧化的水基石墨润滑剂．适合８２０ｏＣ 以下温加工用．这种润滑剂称Ａｃ一６８８。又如．日本岛野工业在２５０— ８５０￣Ｃ￣热温挤压时使用一种石墨与油的雾状混合物 它们分别属于 水基石墨和油基石墨润滑剂 此外．国内曾引进过的国外水基石墨润 滑剂有：ＤｅＬｔａ１４４（原联邦德国），Ｄｕｇ３１（美国）。目前，国内自己生产的适 合温挤压使用的水基石墨润滑剂有：ＷＳ一３和ＷＳ一４（广州机床研究所 研制）以及１号和２号胶体石墨润滑剂（上海胶体化工厂生产）。据报 道．后者与ＤｅＩｔａ１４４和Ｄｕｇ３１在６５０—８５０％温挤压时相比，摩擦因数 相差甚微。 摩擦学学报．２００７，２７（３）：２１９—２２３． ｆ４］严晓华＇陈国需．固体润滑技术的研究现状及展望＿Ｊ１．能源研究与信息，２００５，２１ （２）：６９—７５． ［５］石森森金属塑性加工中的润滑ｆ Ｊ１ｌ矿山机械，２００４（４）：８５—８７． ［６］Ｗａｎｇ Ｘ Ｌ，Ｘｕ Ｂ Ｓ，Ｘｕ Ｙ，ｅｔ ａ１．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｎａｎｏ—ｃｏｐｐｅｒａｓ ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ ０ｉｌ ａｄｄｉｔｉｖｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｍａｌ ｏｆ Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｏｕｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．２ｏｏ５（１ ０１：２０３—２０６． ［７］张绪平，康学勤．金属冷塑成型用润滑剂研究［Ｊ］搁滑与密封，２００９（９）：１６０—１６３． ［８］Ｈｕａｎｇ Ｈ Ｄ，Ｔｕ Ｊ Ｐ，Ｇａｎ Ｌ Ｐ，ｅｔ ａ１．Ｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅ￣ｉｅｓ ｏｆ ｇｒａｐｈｉｔｅ ｎａｎｏｓｈｅｅｔｓ ａｓ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｉｎ ｌｉｑｕｉｄ ｐａｒａｆｆｉｎ【ＪＪ．Ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ，２００５，２５（４）：３１２—３１６． 『９］石淼森周体润滑技术ｆＭ］．北京：中国石化出版社，２０００：１０７—１５４． ｆ ｌ０］盛钢，马保吉．制动摩擦材料研究的现状与发展叫．西安工业学院学报， ２０００，２０（１）：１２９—１３２． 『１１］王少卿，于化顺，张振亚．粉末热挤压Ａｌ—ｚｎ—Ｍｇ—ｃｕ系合金的热处理工艺『Ｊ１ ＿材料热处理学报。２００９，３０（６）：９８—１０２． ｆ ｌ２１王少卿，于化顺阁光辉．粉末热挤压Ａ１一ｚｎ—Ｍｇ—ｃｕ合金的制备工艺及组织 性能研究『Ｊ１＿航空材料学报，２０１０，３０（１）：１９—２５． ［１３］ＭＥＳＱＵＩＴＡ Ｒ Ａ，Ｌ ＥＩＶＡ Ｄ Ｒ，Ｌ ＥＭＯＵＬ ＥＣ Ａ，ｅｔ ａ１．Ｒａｐｉｄｌｙ ｓｏｌｉｄｉｉｆｅｄ ｂｕｌｋ Ａ１ ａｌｌｏｙｓ ｆｒｏｍ ａ ｎｅｗ ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｆｏｒｃｅ ｃａｓｔｉｎｇ【Ｊ】．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００２，４０３（１ ４）： ２ｌ一２６． 『１４］袁朝龙，钟约先，马庆贤．材料内部孔隙性缺陷自修复过程明．塑性工程学报， ２００２，９（２）：１２－１６． 『１５］阮雪榆．粉末热挤压Ａ１＿Ｚｎ—Ｍｇ－Ｃｕ合金的制备工艺及组织性能『Ｊ１ｌ中国有 除了上述几种实用润滑剂以外．日本有用搪瓷粉与石墨混合于耐 热树脂聚酰亚胺组成的复合涂层润滑剂．在５００￣Ｃ以上有较低的摩擦 系数 日本川杨春华研制的Ｎａ￣Ｂ，Ｏ ＋ＰｂＯ及Ｎａ２Ｂ４ｏ７＋ＢｉＯ３复合润滑 剂都具有较好的润滑效果．不仅对钢，而且对高温合金、精密合金温挤 压效果令人满意［圳 ４润滑剂研究发展的趋势 润滑剂的使用在材料成形和其他的领域有着很广泛的应用。以 前，大多数应用矿物润滑油，但是因为其资源的稀缺和对环境的污染， 如何开发和利用新型的润滑剂和装备工艺开始日益引起大家的关注。 因此如何找出既具有好的承载能力，又具有理想的耐久性的润滑滑动 色金属学报，１９９２Ａｆ４１：２３—２５． 『１６］胡耀波，王敬丰，潘复生，等．包套热挤压ＳｉＣ：ｐ／６０６６铝基复合材料断裂机制 和强化机制的研究『Ｊ１＿热处理学报，２００７，２１（２）：１２３—１２５． ［１７］李溪滨，刘如铁，杨慧敏．铝铅石墨固体自润滑复合材料的性能［Ｊ］．有色金属 学报．２００１，１３（２）：２５—２８． 『１８］李虎兴．高强度铝合金管材热挤压工艺及力学性能分析［Ｍ】．北京：冶金工业 出版社．１９７６． 『１９］李庆春．铸件形成理论基础『Ｍ］．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，１９８０． ｆ２０１杨春华，王洪斌国内外金属加工润滑剂技术水平及发展趋势叨．１９８０，２２（６）： ５－９ ［责任编辑：王静］ 材料，这是今后润滑剂研究发展的趋势。ｅ （上接第６５页）对部分场地狭小、人数多的学校来说，想要上好基本的 体育课都是很困难的。 ４．２体育活动内容单一 大部分学校在体育活动设置上都相当的单一．特别是大课问体育 活动基本上都以广播体操为主．只有很小部分学校开设了其他体育项 目．但总的来说．活动项目都很少而且涉及的范围也很窄。如健美操、 健身排舞、健身秧歌都未涉及，还有在课外体育活动上，只有１６．６％的 学校有所涉及．其他还有极大部分学校都没有予以重视，致使诸多学 子都不能参与到更多的体育活动中．更甚者还有不知道“阳光体育”的 概念。 ４．３体育教师队伍数量不足、师资力量薄弱 体育教师是学校体育发展的推动者．是促进中小学阳光体育发展 的最重要力量 但长期以来．体育教师队伍数量不足、师资力量薄弱等 问题非常突出。我们仍从营山二中来分析：高中体育教师只有５名（全 校接近三十个班）．几乎只占到全校老师队伍不足１％，可见体育教师 人数很少．师资力量严重不足．这也是体育课时得不到保障的一个主 要原因 活动 例如：分年级进行活动，可以针对学生的心理特点和兴趣爱好进 行体育活动．每周安排２次年级活动日，按照本年级教学达标要求，选 择既适合学生生理和心理特点的又可作为体育辅助内容的活动，能取 得事半功倍的效果 ５－２加强师资队伍建设 加强体育教师师资队伍建设是学校体育事业发展的一个重点，要 加大体育教师的培训力度．提升体育教师的教学理念和专业技能，另 外．体育教师应该和其他教师同样享受生活、政治待遇，同工同酬。 ５＿３加大对体育事业尤其是中小学体育设施的投人 为确保学校体育活动的正常进行．应相对加大对学校体育发 展的行政拨款比例．各级教育主管部门和各级学校要把体育专项经费 纳入年度学校教学经费预算予以保障．并且做到随着教育经费的增长 而增长。只有这样，才能满足学生活动中对场地的巨大需要。● 【参考文献】 ｆ１］教育部，国家体育总局，共青团．关于开展全国亿万学生阳光体育运动 的通知『ｚ１． ［２］曹伟平．阳光体育运动在学校开展的紧迫性与实施措施分析叫．科技信息， ２００９（１）． ５及建议 ５．１ 区别对待大课间体育活动 学报。２００９，９：６４—６９． 对于学生的大课间活动我们可以采取更多的活动内容来满足学 生的兴趣需求．可以根据不同的年级、班级、性别及全校性的开展课间 ［３］王宏江．四川省中小学阳光体育工程开展现状与达标对策［Ｊ Ｊｌ成都体育学院 ［责任编辑：丁艳］ 科技视界Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｉｓｉｏｎ
