Tribological Properties of Ag/DyBa2Cu3O7-δ Superconducting Ceramics

利用摩擦实验机从液氮温度至室温对超导陶瓷 Ag/DyBa2Cu3O7–δ（Ag/Dy123）的摩擦学性能进行研究，结果表明：当温度降到液氮温度后，10% （质量分数）Ag/Dy123 超导陶瓷与不锈钢盘对摩，摩擦因数明显下降，最后稳定在 0.20 以下。对制备的 Ag/Dy123 超导陶瓷进行 X 射线衍射、扫描电子显微镜、高分辨电子显微镜、能量散射 X 射线分析，结果表明：Ag 没有影响 Dy123 的超导电性，明显改善了常温下 Dy123 的摩擦学性能，在正常载荷和滑行速率下，（5%～10%）Ag/Dy123 超导陶瓷的摩擦因数为 0.25，5%Ag/Dy123 超导陶瓷磨损率最低，为 4.02 × 10。分布在基体中的 Ag 微粒能有效抑制裂纹萌生和扩展并在摩擦作用下形成 Ag 转移膜，陶瓷硬基底承载和软金属转移膜润滑的协同作用，使材料表现出良好的减摩耐磨性能。     

铋锶钙铜氧超导陶瓷的低温摩擦学特性

采用低温摩擦实验机,研究了Bi2Sr2Ca2Cu3Oy(Bi2223)超导陶瓷从液氮温度至室温的摩檫学特性.结果表明:室温下Bi2223超导陶瓷与不锈钢盘对摩时摩擦系数约为0.40,温度降到液氮温度后Bi2223超导陶瓷处于超导态,摩擦系数突然降到0.17,且非常稳定.为改善Bi2223常温摩擦性能,添加Ag制备了Ag/Bi2223超导陶瓷,对其进行了X射线衍射、扫描电镜和高分辨透射电镜分析.结果表明:Ag未进入Bi2223晶格,没有影响Bi2223的超导性,Ag的添加提高了材料的韧性.在正常载荷和滑行速度下Ag的质量分数(下同)为20%时,Ag/Bi2223超导陶瓷的摩擦系数为0.27,5%Ag/Bi2223超导陶瓷的磨损率最低,为1.78×10-5mm3/(N·m),Ag/Bi2223超导陶瓷在摩擦的过程中,Ag转移到摩擦表面,其低的剪切强度起到润滑作用.     

Ag/SmBa_2Cu_3O_(7--δ)金属陶瓷的摩擦特性

以Sm2O3、BaCO3和CuO为原料,采用固相法合成SmBa2Cu3O7--δ(SmBaCuO)粉体。将银粉添加到SmBaCuO中,制备出Ag/SmBaCuO金属陶瓷。借助于X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线能谱仪分析Ag/SmBaCuO陶瓷的显微结构和形貌,利用摩擦实验机测试了Ag/SmBaCuO陶瓷与对偶件钢的摩擦性能。结果表明:添加银粉后,SmBaCuO金属陶瓷的结构没有改变,银分布在SmBaCuO基底中,Ag/SmBaCuO仍具有超导电性。从室温至液氮温度,SmBaCuO的摩擦系数正常态下为0.31,超导态下为0.2左右。常温下测试(5%~10%)Ag/SmBaCuO摩擦系数为0.23,15%Ag/SmBaCuO磨损率最低为6.340×10--5 mm3/(N·m)。Ag/SmBaCuO金属陶瓷中银微粒在摩擦过程中向对偶表面转移,起到固体润滑剂的作用,改善了Ag/SmBaCuO陶瓷的摩擦性能。     

VE扩散对加速老化辐照GO/UHMWPE复合材料生物摩擦学性能的影响

采用热压成型结合低温扩散(120℃)的方法制备了维生素E(VE)-辐照氧化石墨烯/超高分子量聚乙烯(GO/UHMWPE)复合材料，并且，采用加速老化的方法(80℃,21 d)对其进行了进一步处理。利用摩擦磨损试验机和扫描电子显微镜(SEM)等仪器研究了复合材料生物摩擦学性能的变化，计算摩擦因数和磨损率，分析了磨痕表面形貌及减摩耐磨机理。研究结果表明，加速老化处理后，复合材料的摩擦因数和磨损率分别增大了87.4%和99.5%,生物摩擦学性能明显降低；当加速老化处理过程中存在VE时，复合材料的摩擦因数和磨损率分别降低了33.7%和26.4%,生物摩擦学性能得到显著改善；加速老化处理导致复合材料表面出现疲劳磨损和磨粒磨损2种磨损形式，而VE具有明显的减摩作用。     

DLC层厚度对CNx/DLC多层膜结构及摩擦学性能的影响

采用直流磁控溅射法在硅基底上交替沉积类金刚石碳(DLC)和氮化碳(CNx)薄膜,制备了不同DLC层厚度的CNx/DLC纳米多层膜。使用X射线衍射、场发射扫描电子显微镜、X射线光电子谱、Raman光谱等测试手段表征了薄膜的微观组织形貌、化学成分和原子价键结构等。采用原位纳米压入技术、涂层附着力划痕仪、球盘式摩擦磨损试验机对薄膜的力学和摩擦学性能进行了测试。结果表明:所制备的CNx/DLC多层膜均为微晶或非晶结构,组织致密。随着DLC层厚度的减小,多层膜内sp3杂化键的含量先升高后下降,压应力由135 MPa增至538 MPa,结合力先上升后降低,而磨损率则呈相反变化趋势。多层膜在大气和真空中的摩擦因数约为0.17和0.15,DLC层厚度的影响很小。DLC层厚度为4.5 nm的多层膜的性能最佳,硬度可达44.1 GPa,最低磨损率为3.2×10-18m3/(N·m)。     

类金刚石/对称N-梯度CNx多层膜的制备及摩擦性能EI北大核心CSCD

采用直流磁控溅射技术在Si基底上制备了不同CN_(x)层厚度的类金刚石(DLC)/N-梯度CN_(x)纳米多层膜(N含量梯度呈对称的倒"U"形)。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、原子力显微镜、Raman光谱仪、X射线光电子能谱仪、划痕仪、球盘式摩擦磨损试验机等对多层膜的微观结构、力学性能以及真空和大气中的摩擦学特性等进行了表征。结果表明:多层膜表面平整光滑,均为非晶结构。随着对称N-梯度CN_(x)层厚度的增加,多层膜的表面粗糙度增大,硬度、弹性模量和膜基结合力逐渐降低,磨损率增加。多层膜在真空中的耐磨性比大气中的好。N-梯度CN_(x)层厚度小于30 nm的多层膜的硬度可达21.9~23.1 GPa,膜基结合力为54.2~54.3 N;在大气中的摩擦因数约为0.19,磨损率为(0.98~1.16)×10^(-16)m^(3)/(N·m),在真空中的摩擦因数约为0.18,磨损率为(0.83~0.88)×10^(-16) m^(3)/(N·m)。     

白云母微粉作为润滑脂添加剂的摩擦学性能

将球磨改性的白云母微粉作为添加剂加入锂基润滑脂中,采用四球摩擦磨损试验机考察了白云母锂基润滑脂的摩擦学性能。采用扫描电子显微镜、X射线能谱分析仪、X射线光电子能谱仪对钢球磨损表面进行了分析,并探讨了白云母微粉的摩擦学作用机理。结果表明:白云母微粉能够有效提高锂基润滑脂的摩擦学性能。当添加量为0.5%和1.0%时,分别表现出最好的减摩性能和抗磨性能。白云母微粉优良的摩擦学性能与其层片状结构及磨损表面的物理吸附有关。     

SiO_2包覆石墨及其对PA1010摩擦学性能的影响

用接触角对SiO2包覆石墨复合颗粒的包覆效果进行评价,找到合适的包覆工艺参数,并用SEM(扫描电子显微镜)、EDS(能谱)、XRD(X射线衍射)、FTIR(傅氏转换红外线光谱分析仪)对SiO2包覆石墨颗粒进行表征。结果表明,石墨表面被包覆了一层非晶态SiO2膜。然后将SiO2包覆石墨、硅烷偶联剂处理石墨和硅烷偶联剂处理SiO2包覆石墨填充尼龙1010(PA1010),并与未处理石墨填充PA1010复合材料进行摩擦学性能对比。结果表明,SiO2包覆处理使石墨填充PA1010复合材料的摩擦机理发生了变化,摩擦因数和磨损率均较未处理石墨的降低;而硅烷偶联剂改性后的石墨颗粒虽然也可使磨损率降低,但摩擦因数却比未处理石墨/PA1010的升高。证明SiO2包覆比硅烷偶联剂处理对摩擦学性能的改善更有利。     

辐照交联及老化对GO/UHMWPE复合材料生物摩擦学性能的影响

采用改良Hummer法制备了氧化石墨烯(GO),通过热压成型工艺制备了GO/超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料,在真空环境下采用γ射线对其进行辐照交联处理,并将部分样品置于80℃环境下加速老化处理21d。利用摩擦磨损实验机研究了复合材料在小牛血清润滑介质下的摩擦学性能;利用扫描电子显微镜(SEM)和三维表面轮廓仪观察试样表面磨痕并计算相应的磨损率。结果表明,在小牛血清润滑介质下,GO填充与辐照交联改性处理可以降低UHMWPE的摩擦因数和磨损率,协同提高其耐磨性,但对摩擦因数的影响并不显著。加速老化处理显著增加辐照UHMWPE及辐照GO/UHMWPE复合材料的摩擦因数和磨损率,降低了其摩擦磨损性能。GO填充降低了辐照UHMWPE在加速老化处理后摩擦因数和磨损率,增强了其摩擦学性能。     

润滑条件对PTFE复合材料摩擦学性能的影响

对3种聚四氟乙烯复合材料与45#钢和表面阳极氧化铝合金配副进行了摩擦性能测试,测定了不同润滑条件下聚四氟乙烯复合材料的摩擦学性能。用扫描电子显微镜观察了聚四氟乙烯复合材料与表面阳极氧化铝合金摩擦磨损后的表面形貌。结果表明:在油润滑条件下,聚四氟乙烯复合材料摩擦因数和磨痕宽度最小,在干摩擦条件下,聚四氟乙烯复合材料摩擦因数最大;在水润滑条件下,聚四氟乙烯复合材料磨痕宽度最大;在油润滑条件下,摩擦表面可形成均匀连续的转移膜和润滑油膜,表面光滑,从而降低了磨损。     

不同结构层状硅酸盐矿物作为润滑油添加剂的摩擦学性能

采用UMT-3型往复磨损试验机考察了海泡石、凹凸棒石、蛇纹石3种不同结构天然层状硅酸盐矿物粉体作为润滑油添加剂的摩擦学性能。借助扫描电子显微镜、能量色散谱仪及X射线光电子能谱仪等对磨损表面进行了形貌和成分分析,探讨了硅酸盐结构与其摩擦学性能及减摩润滑机制之间的关系。结果表明:3种硅酸盐粉体作为润滑油添加剂均具有较好的摩擦学性能,与基础油润滑下相比,可降低平均摩擦因数2.4%～25.5%,减少磨损体积37.4%～56.2%;含硅酸盐油样作用下的摩擦表面由于生成了由铁的氧化物、氧化硅和石墨等摩擦反应产物构成的复合摩擦反应膜,导致其具有良好的减摩润滑性能;相对蛇纹石而言,凹凸棒石和海泡石由于具有纤维状的形貌特征,同时独特的TOT型晶体结构使其更易在摩擦过程中形成高含量氧化物和石墨,从而在高载荷条件下具有更优异的摩擦学性能。     

Ag/TiO2纳米催化剂的制备及性能

采用溶胶-凝胶法制备了Ag/TiO₂光催化剂。通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、N₂吸附-脱附(BET)、透射电子显微镜(TEM)对产物进行了表征。以亚甲基蓝(MB)为降解物,考察了不同Ag含量和不同煅烧温度对样品的光催化性能影响。结果表明,掺杂Ag后,增大了样品的比表面积,800℃时,Ag的引入抑制了TiO₂锐钛矿向金红石相的转变,掺杂后TiO₂的光催化活性大大提高,在500℃煅烧温度下,当Ag的摩尔分数为1%时,在紫外光照射下,经过180min光催化实验,对MB的降解率达到90%.     

有机柱撑型层状硅酸钠δ-双八的摩擦学性能研究

用四球式摩擦磨损试验机考察有机柱撑型层状硅酸钠δ-双八在100SN基础油中的摩擦学性能,X射线衍射分析样品在实验前、后的变化情况,扫描电子显微镜观察分析磨损表面情况。结果表明,有机柱撑型层状硅酸钠δ-双八能有效地改善100SN基础油的承载能力、减摩抗磨等摩擦学性能,并能够在实验中保持层状结构不变。     

银/分子筛催化臭氧氧化降解含硅间甲酚废水

制备了银(Ag)/不同硅铝比的分子筛催化剂，其中Ag/β(40)催化剂在催化臭氧氧化抗硅除酚反应体系中表现出良好的抗硅性能和活性。考察Ag负载量、H₂还原温度对Ag/β(40)催化剂活性的影响，在最佳制备条件下吸硅率为5.4%,TOC去除率为74.3%,间甲酚转化率96.1%。通过H₂-TPR、粉末X射线衍射、扫描电子显微镜，透射电子显微镜、氮气物理吸附-脱附对Ag/β(40)进行表征，并与其他催化剂进行活性和抗硅性能对比，表明500℃下还原的1Ag/β(40)-H500催化剂有较高的抗硅性及活性，Si的存在对其活性影响不大。     

Dy2O3–CaF2对AlN陶瓷制备、结构及性能的影响EI北大核心CSCD

以AlN粉体为原料,采用无压烧结,选取二元烧结助剂Dy2O3–CaF2在1 800℃氮气气氛下烧结AlN陶瓷,利用Archimedes排水法、X射线衍射、扫描电子显微镜、激光导热分析仪和万能材料试验机对烧结的AlN陶瓷的密度、热性能和力学性能进行了测试,并对AlN陶瓷的物相变化和微观结构进行了表征。结果表明：添加二元烧结助剂Dy2O3–CaF2可以有效促进AlN陶瓷致密化以及晶粒的生长发育,降低AlN陶瓷的烧结温度,改善AlN陶瓷的导热性能。当添加2.5%（质量分数）Dy2O3＋1.5%（质量分数）CaF2在1 800℃氮气气氛下常压烧结2 h时,制备出了晶粒发育良好、结晶良好,相对密度99.6%,热导率169 W/（m·K）,同时具有较高的机械强度的AlN陶瓷。     

一种含硫氮杂环硼酸酯作为润滑脂多功能添加剂的性能研究

以正己醇、硼酸和2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑合成一种多功能型添加剂——有机硼酸酯噻二唑衍生物(BSN)。对BSN作为多功能添加剂在复合锂基脂中的减摩/抗磨性能、抗氧化性能及铜腐蚀抑制性能进行考察。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)和X射线光电子能谱仪(XPS)对试盘磨斑表面形貌及化学成分进行表征分析。试验结果表明:BSN作为添加剂能够有效提升润滑脂的减摩和抗磨性能,具有改善抗氧化及抑制铜腐蚀性能;BSN在摩擦过程中存在化学吸附及摩擦化学反应,在试盘表面形成一层以FeO、FeSO_4和有机硼氮小分子组成的复杂边界摩擦膜,从而提升了减摩和抗磨性能。     

聚苯硫醚的摩擦学性能

用热压法制备了聚苯硫醚(PPS)摩擦材料,研究了其在干摩擦条件下的常温和高温摩擦学性能与力学性能,用扫描电子显微镜(SEM)对摩擦表面形貌和磨屑进行了观察和分析。结果表明,在300℃以上时随热压温度的升高可成型出具有线形、支链及交联结构为主的3种PPS材料,聚合物线形结构的改变有利于提高材料的耐磨性能,其中370℃成型的材料表现出一定的自增强特性且有最佳的摩擦学性能;PPS的磨损以热挤出和粘着转移磨损形式为主,聚合物材料在摩擦过程中形成结合牢固、薄而均匀的转移膜是其发挥摩擦学作用的重要依据。     

Cu-Mg-Al类水滑石的插层改性及摩擦性能

用水热法制备了Cu-Mg-Al类水滑石,并以十二烷基磺酸钠（sodium dodecyl sulfate,SDSO）为插层剂对所制备的类水滑石样品进行了插层改性。利用X射线衍射法、红外光谱分析法、扫描电子显微镜和热重-差热分析法对样品的成分、结构、形貌及热稳定性进行了表征,结果表明：制备出的类水滑石为Cu-Mg-Al-CO3类水滑石和Cu-Mg-Al-SDSO类水滑石。将制备出的类水滑石作为添加剂加入到基础油中,用MM-10W多功能型四球摩擦磨损试验机测试了其摩擦学性能,结果表明：含有类水滑石粉体的润滑油与基础油相比,摩擦因数低了32%。     

多弧离子镀TiCrSiCN硬质薄膜的微观结构与摩擦学性能

采用工业型多弧离子镀设备在4Cr5MoSiV1工业钢表面沉积TiCrSiCN硬质薄膜。借助扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、显微硬度计、划痕仪和摩擦磨损仪分析了TiCrSiCN薄膜的微观结构、力学性能和摩擦学性能。结果表明,TiCrSiCN薄膜为纳米晶和非晶的复合结构,其中的Ti(CN)和CrN纳米晶可显著提高硬度和耐磨性,而非晶相Si3N4与C起到减摩作用。高Cr和C含量的薄膜硬度高,与基材的结合力强,干滑动摩擦因数、干滑动磨损率和微磨料磨损率都明显降低,耐磨减摩效果好。     

以MgSiN_2作烧结助剂制备高热导β-Si_3N_4陶瓷

以MgSiN2为烧结助剂,采用热压烧结法在1750～1900℃制备了高热导β-Si3N4陶瓷,研究了烧结助剂成分、保温时间、烧结温度和添加晶种对热导率的影响。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线荧光光谱仪、电感耦合等离子体原子发射光谱仪和光热偏转热导测试仪对样品进行了分析和表征。结果表明:通过延长保温时间、提高烧结温度和添加一定量的β-Si3N4晶种3种途径可有效提高β-Si3N4陶瓷的热导率。添加1%(质量分数)β-Si3N4棒状颗粒作为晶种,1900℃烧结4h制备的β-Si3N4陶瓷的热导率最高,达158W/(m·K)。