油膜轴承作为多种行业的核心零部件,其质量对机械设备的安全运行有着决定性的作用;传统油膜轴承衬套的生产使用离心浇铸工艺将巴氏合金与表面镀锡的钢体结合,工艺复杂导致生产成本增大。随着焊接技术的发展,巴氏合金通过焊接技术可直接与钢体结合。因此,对焊接工艺下的巴氏合金与钢体结合机理的试验与理论研究具有重要的意义。本文的主要研究内容简述如下:首先,根据ISO 4386-2-2012标准,设计并制备了焊接工艺下轴瓦双金属结合强度试件,对试件进行SEM、EDS和XRD等试验。分析结合界面的微观组织金相、元素种类及其质量分布,得出巴氏合金焊接工艺下与钢体结合过程中,产生大约11.5μm的过渡层,该过渡层的主要元素是Sn、Fe、Sb。结合EDS和XRD试验结果,确认过渡层主要是化合物是FeSn₂和少量的SnSb,并测得巴氏合金与钢体结合界面的主要物质的晶胞参数,为后续使用分子动力学方法构建模型提供必要的晶胞参数。其次,基于上述测量的晶胞参数,使用Materials Studio建立三种不同中间层（过渡层）材料的模型,基于Newton-Raphson方法对已构建模型进行优化;分析模型能量体系,推导三层复合材料结合能的计算模型。计算结果显示,中间层材料为FeSn₂时的界面结合能最大,因此可以证明钢体与巴氏合金结合的过程中FeSn₂可以有效地提高两者之间的结合性能。针对ZChSnSb/FeSn₂/Steel模型进行不同温度下的模拟,得出温度为512K时界面结合能最大;设置不同厚度的FeSn₂,得出厚度为15.396A时结合能最大。最后,推导复合材料界面端奇异应力场完整公式,通过计算复合材料界面端奇异性应力场Dundurs参数及其相关参数,对巴氏合金分别与不同材料结合以及FeSn₂与20、30、40钢结合的应力场进行计算。计算结果得出巴氏合金与FeSn₂结合时奇异性应力小于其他钢材料的奇异性应力,中间层材料FeSn₂能减缓巴氏合金与钢体之间的奇异性;计算FeSn₂与不同钢体结合的奇异性应力场,得出基体为20钢时奇异性应力最小。构建ZChSnSb/FeSn₂分别与三种不同钢体结合的晶胞模型,计算其结合能,得出20钢作为基体材料时结合能最大;制备上述三种钢体与巴氏合金结合试件,对试件进行拉剪试验得出基体为20钢时的拉剪强度最大;综上所述,从理论计算、分子动力学模拟和强度破坏试验综合结果可以得出:20钢比30钢和40钢更适合作为油膜轴承衬套基体材料。