多因素影响的格莱圈材料摩擦磨损试验研究*

格莱圈由聚四氟乙烯(PTFE)矩形滑环和丁腈橡胶(NBR)O形圈组成。为了研究不同因素对于格莱圈密封材料摩擦磨损性能的影响,利用UMT-3多功能摩擦磨损试验机,通过改变往复频率、粗糙度、润滑状态研究格莱圈材料与45钢配副时的摩擦磨损性能,利用SEM对试块试验前后表面形貌进行观测,并对摩擦磨损机制进行分析。试验结果表明:在干摩擦和滴油润滑条件下PTFE材料相比NBR材料具有更为优异的摩擦磨损性能;NBR材料表面粗糙度过高或过低都会导致摩擦因数升高,表面粗糙度对具有自润滑性能的PTFE材料的摩擦因数影响不大;高往复频率会使NBR材料摩擦因数降低,过高或过低的往复频率都会使PTFE材料摩擦因数降低;NBR材料的磨损形式以磨粒磨损和黏着磨损为主,PTFE材料以黏着磨损和疲劳磨损为主。     

PTFE复合材料密封圈摩擦特性的对比研究

为优选摩擦性能优异的密封用PTFE复合材料,搭建往复密封测试台架,对比研究5类填充PTFE密封圈在长期运行工况下的摩擦磨损性能,并对其失效机制进行分析。结果表明:含Cr_2O_3减磨剂的青铜/PTFE复合材料具有优异的低摩擦、耐磨损与抗蠕变性能,泄漏量较少(往复30万次泄漏为10 mL),性能最优;碳粉/石墨填充的PTFE复合材料虽然摩擦因数较低,但其磨损量较大,泄漏量较多;碳纤、玻纤填充的PTFE复合材料摩擦力最大,且抗蠕变性能差,试验过程中密封圈径向尺寸变化明显,泄漏量大。对PTFE往复密封圈而言,填充Cr_2O_3减磨剂的青铜/PTFE复合材料具有较高的实用价值。     

PTFE基复合材料海水润滑下的摩擦学性能研究

研究碳纤维/聚四氟乙烯（CF/PTFE）、玻璃纤维/聚四氟乙烯（GF/PTFE）复合材料与氮化硅陶瓷配副在海水环境下的摩擦学性能与润滑机制,分析滑动速度对摩擦副海水润滑性能的影响规律。结果表明：在海水润滑条件下,随着滑动速度的增加,PTFE、CF/PTFE、GF/PTFE材料与Si3N4陶瓷配副时的摩擦学性能均有明显改善,摩擦因数与磨损率均呈显著降低的趋势,其中CF/PTFE复合材料表现出更为优异的摩擦学性能,在1 000 r/min滑动速度下摩擦因数低至0.026。磨损表面表征结果表明,在海水润滑条件下,PTFE基复合材料在摩擦过程中由于摩擦化学反应生成了润滑膜,可为摩擦副提供良好的润滑和减磨作用,从而减少摩擦磨损行为的发生。     

Ekonol/石墨/MoS2填料对PTFE力学和摩擦磨损性能的影响

研究了Ekonol含量对Ekonol／石墨／MoS2／P，PTFE复合材料的力学性能、摩擦磨损性能的影响，以及滑动速度、载荷对材料摩擦磨损性能的影响；用扫描电子显微镜观察了复合材料磨损后的表面形貌，并探讨了其磨损机制。结果表明：加入填料降低了材料的拉伸强度和弯曲强度，但提高了弯曲模量和硬度；同时填料能提高材料的磨损性能，但使摩擦因数升高了；当Ekonol含量较低时，磨损机制为粘着磨损，随着填料含量的增加，Ekonol分散到基体中，起到了承载作用，阻止了PTFE基体的带状破坏，磨损机制为疲劳磨损和轻微的粘着磨损；摩擦因数随载荷的增大而减小，随滑动速度的增大而增大，在相同的滑动时间内，磨痕宽度随载荷和滑动速度的增大而增大。     

磁场条件下钢轨材料的摩擦磨损性能试验研究

基于HSR-2M高速往复摩擦磨损试验机,试验研究在永磁体磁场条件下,法向载荷、往复速度等参数对钢轨材料摩擦性能的影响,通过磨痕形貌分析其磨损机制,并与无磁场条件下的结果进行对比。试验结果表明:磁场的引入可以在一定程度上减小钢轨材料的摩擦因数、磨损率;增大滑动速度对摩擦因数和磨损率均有减小作用,增大载荷能够降低摩擦因数,但磨损率增加;磁场能够提高钢轨材料在摩擦过程中的磨损性能。无磁场时,钢轨材料磨损形式为典型的磨粒磨损,摩擦系统的磨损率和摩擦因数较大;有磁场时,磨损形式主要为黏着磨损,摩擦因数和磨损率较小。     

硫酸钙晶须填充PTFE复合材料的摩擦学性能研究

用硫酸钙晶须(CSW )填充改性聚四氟乙烯(MVE),采用模压成型工艺制备不同硫酸钙晶须含量的PTFE/CSW复合材料;利用摩擦磨损试验机研究硫酸钙晶须对PTFE/CSW复合材料摩擦学性能的影响,利用扫描电子显微镜对PM复合材料的磨损表面进行微观分析.结果表明:填充硫酸钙晶须提高PTFE复合材料的耐磨损性能,但复合材料的摩擦因数略高于纯PTFE;纯PTFE的磨损机制为黏着磨损,而PTFE/CSW复合材料的磨损机制为轻微磨粒磨损和黏着磨损共同作用.当硫酸钙晶须质量分数大于10%时,PTFE/CSW复合材料的磨损机制逐渐转变为严重的磨粒磨损.     

金属表面氟树脂膜的摩擦磨损特性研究

采用销-盘摩擦副接触方式,在常温、无润滑下,对常用的建筑用聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)、氟树脂膜进行摩擦磨损试验,研究和分析不同载荷和滑动速度下3种氟树脂膜的摩擦学特性。通过摩擦因数变化关系和磨损表面形貌分析解析不同氟树脂模的磨损机制。研究结果表明,PVF膜材摩擦因数最大,PTFE膜材次之,PVDF膜材摩擦性能最好;PVF膜材磨损量最大,PVDF膜材次之,PTFE膜材磨损量最小,显示出最好的耐磨性;树脂膜开始剥离和严重磨损时所能承受的载荷,PTFE膜材为60N,PVDF膜材为22N,PVF膜材为14N,即PTFE膜材具有最好的耐久性。     

粉末涂料自润滑耐磨涂层的研究

在M-2000摩擦磨损试验机上研究了P涂层（聚酯树脂）、E涂层（环氧树脂）和P／E涂层3种粉末涂料型固体润滑膜摩擦磨损性能，并与溶剂粘结型固体润滑膜进行摩擦磨损试验对比。结果表明：粉末涂料型固体润滑膜摩擦磨损性能优于溶剂粘结型固体润滑膜；摩擦偶对相对滑动速度较大时，P涂层表现了极好的润滑耐磨性能，摩擦偶对相对滑动速度较小时，WE涂层表现较好的润滑耐磨性能。     

喷涂法制备PTFE基减摩耐磨涂层工艺参数的优化

以环氧树脂为黏结剂,聚四氟乙烯(PTFE)为固体润滑剂,MoS_2为填料,采用空气喷涂法在GCr15钢基体上制备PTFE基减摩耐磨涂层,利用往复式摩擦磨损试验机测试了涂层的摩擦磨损性能,并采用正交试验法对固化温度、固化时间、喷枪压力等喷涂工艺参数进行了优化。结果表明:影响PTFE基减摩耐磨涂层摩擦学性能的喷涂工艺参数的主次顺序为喷枪压力、固化时间、固化温度;当固化温度为120℃、固化时间为60 min、喷枪压力为0.3 MPa时,涂层的平均摩擦因数为0.106,磨损体积为0.001 5mm~3,此时摩擦学性能最优。     

永磁场条件下45钢与GCr15钢摩擦磨损性能试验研究

基于HSR-2M高速往复摩擦磨损试验机,研究在永磁体磁场条件下滑动速度、载荷等参数对45#钢/GCr15钢摩擦副摩擦学性能的影响,通过磨痕形貌分析其磨损机制,并与无磁场条件下的试验结果进行对比。试验结果表明:磁场的引入可以在一定程度上减小摩擦因数和降低磨损率,证明磁场能够改善45#钢/GCr15钢摩擦副的摩擦学性能;增大滑动速度将降低摩擦因数和磨损率,增大载荷将降低摩擦因数,增加磨损率。无磁场时,摩擦副的摩擦磨损为典型的磨粒磨损,磨损系统的磨损率和摩擦因数较大;有磁场时,磨损形式主要为黏着磨损,摩擦因数和磨损率较小。     

PTFE基三层滑动轴承材料与不同材料配副时的摩擦学特性

PTFE基三层滑动轴承复合材料与不同材料组成的摩擦副有着不同的摩擦学特性,研究这些摩擦副的摩擦学特性,对于优化摩擦副配副材料具有重要的实用价值。研究PTFE基三层复合材料与钢铁材料、有色金属以及聚合物材料进行配副时的摩擦磨损性能,通过扫描电镜观察磨损表面的微观形貌,分析不同摩擦副的摩擦磨损机制,并给出摩擦副配副的优选结果。结果表明:PTFE基三层滑动轴承材料与钢铁材料以及聚合物材料配副时,其磨损机制为剥层磨损,摩擦学性能较好;而与有色金属配副时,其磨损机制为黏着磨损,摩擦学性能较差。     

PTFE基耐磨固体润滑涂层的摩擦学性能

采用黏接固体润滑涂层法,以聚四氟乙烯为润滑剂,利用喷涂方式在试样上制备2种PTFE基固体耐磨涂层,并采用HSR-2M型高速往复式摩擦磨损试验机对其摩擦学性能进行研究。研究结果表明,水性全氟涂层的摩擦因数不稳定且明显高于油性全氟;随着固化条件的改变,涂层的摩擦因数和磨损量也出现不同程度的变化;当采用油性全氟为润滑剂,固化温度为260℃,固化时间为30 min时,PTFE基耐磨涂层的摩擦因数和磨损量均最小,此时涂层的摩擦学性能最优。     

碳材料填充PTFE复合材料摩擦磨损性能

利用 MM-200 型磨损试验机考察了石墨、碳纤维、硬碳和软碳填充 PTFE 复合材料的摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜观察分析磨损表面形貌及磨损机制.结果表明,碳材料可以不同程度地提高 PTFE 的耐磨性,它们对PT-FE 耐磨性的提高程度各不相同,其中以硬碳填充 PTFE 复合材料的磨损质量损失最小,石墨填充 PTFE 复合材料的磨损质量损失较大;不同填充材料对 PTFE 摩擦因数的影响各不相同,其中石墨填充 PTFE 的摩擦因数较小.石墨、软碳填允复合材料磨损机制以粘着磨损为主,硬碳、碳纤维复合材料,则表现为粘着磨损和磨粒磨损.     

HEPJet高铝青铜涂层滑动干摩擦条件下的摩擦磨损性能

主要研究了超音速等离子喷涂（HEPJet）高铝青铜（Cu-14Al-X）涂层滑动干摩擦条件下的摩擦磨损性能.在45钢表面采用HEPJet技术制备Cu-14Al-X涂层,在MMW-1万能摩擦磨损试验机上进行滑动干摩擦试验.涂层的硬度和磨损表面形貌分别用显微硬度计、扫描电子显微镜（SEM）测定.     

TiAlN涂层与2Cr12Ni4Mo3VNbN不锈钢的摩擦性能研究

通过球—盘摩擦试验,结合扫描电镜、能谱仪等检测手段和表征方法,研究了TiAlN涂层与汽轮机48英寸叶片材料2Cr12Ni4Mo3VNbN的摩擦行为以及摩擦磨损机理。试验结果表明,TiAlN涂层球—盘磨损失效主要为氧化磨损与磨粒磨损共同作用的机制。TiAlN涂层在不同滑动速度下的摩擦系数先低后高,最后趋于平稳。涂层和不锈钢发生了明显的粘结现象,其抗粘结磨损性能较差。     

采煤机滑靴激光熔覆铁镍基涂层的抗磨性能*

为提高采煤机滑靴在无油工况下的耐磨性,采用激光熔覆技术在45钢为基体上分别制备FeNiMo和FeNiMoSi涂层,并对其物相组成及硬度等进行分析。结果发现：制备的涂层结构致密,与基底保持了良好的冶金结合;FeNiMoSi涂层的平均硬度为438HV,分别约为基体（153HV）的2.8倍以及FeNiMo涂层（385HV）的1.1倍。通过往复式摩擦磨损试验机研究涂层的干摩擦磨损性能,并探讨其磨损机制。结果表明：随着载荷和滑动速度的增大,涂层的摩擦因数均呈现出减小的趋势;随着载荷的增大,涂层的磨损率逐渐升高;随着滑动速度的增大,FeNiMo涂层的磨损率出现先下降后上升的趋势,而FeNiMoSi涂层的磨损率则逐渐下降;涂层的磨损机制主要为磨粒磨损、塑性变形以及轻微的氧化磨损。总体来说,FeNiMoSi涂层相比FeNiMo涂层表现出更好的耐磨性能,这是因为涂层中Si元素的添加,不仅起到细晶强化作用,而且促进了FeSi金属间化合物相的生成。     

TC4合金微动磨损过渡区摩擦行为

为研究TC4合金微动磨损过渡区摩擦行为特点,采用SRV-IV微动摩擦磨损试验机,对球/平面接触的GCr15钢球/合金TC4摩擦副在100 N法向载荷下进行微动磨损试验,得到TC4合金微动磨损过渡区的范围,分析不同状态下摩擦因数演变及磨痕表面形貌特点,研究磨损机制的变化。结果表明:微动状态下,摩擦因数在磨合阶段波动剧烈,达到稳定磨损阶段后趋于稳定,且稳定状态下的摩擦因数随着位移幅值的增加而增加;往复滑动状态下,不同位移幅值下的摩擦因数曲线近乎重合且波动剧烈;微动磨损过渡区的摩擦因数变化处于2种状态的转变阶段。微动状态下,磨痕表面轮廓线粗糙,损伤轻微,磨损机制以黏着磨损和疲劳剥层为主;往复滑动状态下,轮廓线更光滑且损伤严重,磨损机制以磨粒磨损及塑性变形为主;微动磨损过渡区轮廓线由粗糙变为光滑,磨损深度及宽度突增,磨损机制由黏着磨损转变为磨粒磨损。     

纳米高岭土和石墨填充PTFE复合材料摩擦磨损性能

采用模压法制备石墨和纳米高岭土填充的聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,在往复式滑动摩擦磨损试验机上测试了其的干滑动摩擦磨损性能,试验机往复频率为1.0 Hz.用扫描电镜观测和分析试样的磨损表面.结果表明:石墨和纳米高岭土共同填充的PTFE,在改善其耐磨性的同时,又保持了低的摩擦因数,其中含10%高岭土和5%石墨的PTFE复合材料表现最佳,稳定阶段的摩擦因数保持在0.11左右,耐磨性比纯PTFE提高了大约90倍.     

TiAlN涂层往复滑动的摩擦学性能研究

为研究硬质合金表面沉积的TiA lN涂层的摩擦学行为,在不同介质(干态、乳化液、冷却油)条件和试验参数(法向载荷和位移幅值)下,进行了往复滑动摩擦磨损试验。在动力学分析基础上,结合光学显微镜(OM)、激光共焦扫描显微镜(LCSM)、扫描电子显微镜(SEM)和电子能谱(EDS)等微观分析手段对摩擦学性能进行了研究。结果显示:在同样条件下,涂层在试验初期的摩擦因数较小;法向载荷增大,涂层的摩擦因数降低,而位移幅值对涂层摩擦因数的影响不明显;基体的磨损机制主要为磨粒磨损,而涂层剥落是剥层和氧化磨损共同作用的结果;在润滑条件下,涂层的摩擦学性能得到了很大的改善,使涂层寿命得到显著延长,其中冷却油的效果最明显。     

波箔气体轴承MoS2基润滑涂层的制备和性能研究

为了提高波箔轴承的耐磨减摩性能,采用喷涂法在平箔片和圆盘试样上制备MoS_2固体润滑涂层,并对圆盘试样涂层结合强度进行分析;采用自制球盘摩擦磨损试验机研究涂层圆盘试样的摩擦磨损性能,通过扫描电镜(SEM)测试涂层圆盘试样摩擦磨损前后表面、截面形貌,利用波箔轴承性能测试实验台探究涂层在实际工作中的耐磨减摩性能。研究结果表明:基体表面的粗糙度影响MoS_2涂层的结合强度,其中试样表面进行喷砂处理后与MoS_2涂层结合力最好;制备的MoS_2固体润滑涂层中各成分均匀分布,涂层的结合方式以机械结合为主;球盘摩擦磨损试验表明,制备的MoS_2涂层的耐磨减摩性能较好,其平均摩擦因数相比不锈钢基体降低了54.5%左右,磨损量相对减小了40.7%;波箔轴承台架试验表明,制备的MoS_2涂层减摩性能已接近商用PTFE涂层,但其耐磨性能较差。