GCr15轴承钢滑动摩擦性能试验

利用往复式摩擦磨损试验机对GCr15钢盘/GCr15钢球和GCr15钢盘/Si3N4陶瓷球进行了不同工况下的滑动摩擦试验,并对其摩擦因数、磨损量和磨痕形貌进行了分析。结果表明:2种摩擦副的摩擦因数均随载荷的增大而减小,磨损率均随时间的增加而降低;干摩擦状态下,前者磨损量较小,而钢盘/陶瓷球摩擦副呈现出摩擦因数小,磨损量较大的特点;脂润滑状态下,接触应力较小时2种摩擦副的摩擦因数相差不大,接触应力较大时钢盘/陶瓷球摩擦副磨损较严重,其钢盘表面出现较明显的疲劳剥落现象。     

GCr15轴承钢滑动摩擦性能试验北大核心

利用往复式摩擦磨损试验机对GCr15钢盘/GCr15钢球和GCr15钢盘/Si3N4陶瓷球进行了不同工况下的滑动摩擦试验,并对其摩擦因数、磨损量和磨痕形貌进行了分析。结果表明:2种摩擦副的摩擦因数均随载荷的增大而减小,磨损率均随时间的增加而降低;干摩擦状态下,前者磨损量较小,而钢盘/陶瓷球摩擦副呈现出摩擦因数小,磨损量较大的特点;脂润滑状态下,接触应力较小时2种摩擦副的摩擦因数相差不大,接触应力较大时钢盘/陶瓷球摩擦副磨损较严重,其钢盘表面出现较明显的疲劳剥落现象。     

配副材料对碳纤维增强环氧树脂复合材料摩擦学性能的影响

采用铺层/热压烧结的方法制备交叉铺层的碳纤维增强环氧树脂复合材料,探究配副材料及载荷对铺层材料摩擦学性能的影响,并探讨复合材料的磨损机制。结果表明:随着载荷的增加,复合材料的摩擦因数逐渐降低,磨损率则逐渐增加;在研究的载荷下,复合材料与轴承钢配副时摩擦因数较低,而与Si₃N₄和Al₂O₃陶瓷球配副时润滑性能较差;在低载荷下复合材料与轴承钢配副时磨损率较高,高载荷下则相反。磨损表面形貌分析显示:当施加的载荷较低时,磨损表面形貌主要为犁沟及少量裂纹,磨损机制主要为磨粒磨损;当载荷较高时,高的接触应力使磨损表面产生了大量裂纹并伴随树脂基体脱落,磨损机制由磨粒磨损转变为疲劳磨损。     

防冻液环境下PPS复合材料与不同配副材料的摩擦学行为

采用热压成型法制备短切碳纤维增强聚苯硫醚(PPS)复合材料,研究汽车专用防冻液环境中复合材料与4Cr13不锈钢、SiC陶瓷和Al2O3 陶瓷配副在不同载荷下的摩擦磨损性能;考察摩擦副在防冻液中的润湿性与耐腐蚀性;利用激光共聚焦显微镜和扫描电子显微镜对复合材料及对偶件磨损面进行观察,结合磨损面EDS和XRD分析探究材料的摩擦磨损机制。结果表明：防冻液环境中,SiC陶瓷耐腐蚀性能最强,Al2O3 陶瓷润湿性最好;在相同载荷下与4Cr13配副时复合材料的磨损率最低,但摩擦因数随载荷的增大上升最快,对偶件磨损率最大且磨粒磨损严重;与SiC或Al2O3配副时复合材料摩擦面呈现研磨特征;在相同载荷下与Al2O3 配副时复合材料磨损率最大,磨屑向对偶件表面沉积,与SiC配副时复合材料摩擦因数最小且对偶件磨损率最小。因此PPS复合材料与SiC配副宜作为防冻液环境下长耐久滑动轴承的优选材料。     

微滑动条件下PS304涂层与Si_3N_4配副的摩擦学性能研究

利用大气等离子喷涂在不锈钢表面制备PS304高温自润滑涂层。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜表征涂层的组成和结构;采用SRV微动摩擦磨损实验机研究PS304涂层和Si3N4摩擦副从室温到800℃的摩擦磨损性能;用扫描电子显微镜观察涂层和对偶球的磨损形貌,并分析涂层在室温和600℃的摩擦磨损机制。结果表明,常温下,涂层的摩擦因数和磨损率均较高,磨损表面伴随脆性断裂迹象,主要表现为磨粒磨损机制。在600℃下,涂层表现最低的摩擦因数和最小磨损率,其表面形成润滑膜并发生一定的塑性变形,磨损机制主要为黏着磨损。     

PEEK与不同材料配副时的干摩擦磨损性能研究

为选择与聚醚醚酮（PEEK）匹配良好的配副材料以适应干摩擦苛刻工况，利用销盘式摩擦试验机，对PEEK与Si3N4陶瓷、2507不锈钢、6061铝合金配副的干摩擦磨损性能进行研究。结果表明：3种摩擦副的摩擦因数和磨损率均随滑动速度的增大而增大；当PEEK与陶瓷材料配副时摩擦因数最大，PEEK表面犁削效应显著，磨损机制以磨粒磨损和黏着磨损为主；当PEEK与2507不锈钢和6061铝合金配副时，犁削效应有所削弱，摩擦界面发生物质转移并形成黏附层，摩擦表面较为光滑，摩擦因数较低。研究表明，在干摩擦条件下，PEEK与6061铝合金配副在低转速下表现出更好的摩擦磨损性能，PEEK与2057不锈钢配副在高转速下的摩擦学性能更加出色     

玻璃陶瓷材料与轴承钢表面摩擦磨损的试验研究

在盘销式摩擦磨损试验机上考察了氟金云母玻璃陶瓷与轴承钢的摩擦磨损性能,在不同载荷条件下,测试了摩擦因数和玻璃陶瓷的磨损率,用金相显微镜观察和分析磨损表面形貌,并探讨了玻璃陶瓷材料的磨损机制。结果表明：在低载荷条件下,摩擦因数较低;随着载荷的增加,摩擦副的摩擦因数比较稳定,氟金云母玻璃陶瓷与轴承钢的平均摩擦因数为0.095。玻璃陶瓷和轴承钢的磨损率存在波动,其对磨过程以磨料磨损为主。     

内燃机活塞环陶瓷涂层摩擦性能研究

采用等离子喷涂陶瓷涂层的方法对某活塞环表面进行了强化处理.探讨了活塞环表面涂层的材料种类、结构及喷涂工艺流程,研究了陶瓷涂层活塞环的机械性能和摩擦学性能,并探讨了其摩擦磨损机制.结果表明:与镀铬活塞环相比,陶瓷涂层活塞环具有较低的摩擦因数和较高的耐磨性和耐腐蚀性;陶瓷涂层同基体有很高的结合强度,涂层不易脱落,并使活塞环整体具有较好的韧性和弹性;陶瓷涂层表面磨损机制主要表现为脆性剥落、挤压剥落和疲劳磨损.     

雨水环境下碳陶复合材料的载流摩擦磨损性能

采用销-盘摩擦磨损试验机对制动闸片用碳陶复合材料开展了雨水环境下的载流摩擦磨损试验，研究了不同摩擦条件下碳陶复合材料的摩擦磨损性能。结果表明：在无载流的雨水环境中，随着雨水流量由0增大到1 mL·min^-1,碳陶复合材料的表面粗糙度显著下降，摩擦因数和磨损率小幅度降低，磨损机理主要为剥落和轻微的氧化磨损；在无雨水的载流条件下，随着电流强度由0增加到100 A,表面粗糙度和摩擦因数均显著下降，磨损率明显升高，主要磨损机理为剥落、磨粒磨损、黏着磨损和电弧烧蚀；相对于单因素作用，在载流和雨水的共同作用下，表面粗糙度和摩擦因数明显降低，但磨损率随着雨水流量或电流强度增加的规律不明显，磨损机理为剥落、氧化磨损、磨粒磨损和黏着磨损。     

氧化铝陶瓷在海水润滑下的摩擦学行为研究

采用UMT-3摩擦实验机研究氧化铝陶瓷在海水润滑条件下的摩擦学行为,并与其在干摩擦和纯水润滑条件下的摩擦学行为进行比较。利用扫描电子显微镜和X-射线光电子能谱观察并分析氧化铝陶瓷磨损表面形貌以及磨损表面主要元素的化学状态,探讨氧化铝陶瓷在海水中的摩擦化学特性。结果表明,氧化铝陶瓷在干摩擦时具有最大的摩擦因数和最小的磨损率,在海水润滑条件下具有最小的摩擦因数和最大的磨损率,这是氧化铝在海水中发生了摩擦化学反应的结果。氧化铝陶瓷在干摩擦时的磨损主要表现为轻微的脆性剥落,在纯水润滑条件下表现为严重的脆性剥落,而在海水润滑条件下表现为摩擦化学磨损以及极轻微的脆性剥落。     

表面粗糙度对Al2O3增强Y-TZP陶瓷材料生物摩擦学特性的影响

采用销-盘式摩擦磨损试验机研究了氧化铝增强氧化锆陶瓷(ADZ)的表面粗糙度对ADZ/316L不锈钢摩擦副的摩擦磨损性能的影响。结果表明:在小牛血清润滑下,随着陶瓷表面粗糙度的降低,ADZ陶瓷和316L不锈钢的摩擦因数和磨损率均呈降低趋势。但是对于表面粗糙度最高的陶瓷,由于Fe转移膜的物理吸附,出现了“负磨损”现象。     

Influence of Surface Roughness on the Transfer Film Formation and Frictional Behavior of TiC/a-C Nanocomposite Coatings

Influence of surface roughness on the friction of TiC/a-C nanocomposite coatings while sliding against bearing steel balls in humid air was examined by detailed analyses of the wear surfaces and the wear scar on the ball counterparts by atomic force microscopy, optical, and confocal microscopy. It was observed that the surface roughness of the coatings essentially determines the wear behavior of the ball counterpart, which consequently influences the transfer film formation. A rough coating causes abrasive wear of the steel ball during the running-in period, which impedes the formation of a stable transfer film and leads to higher values of coefficient of friction (CoF). Moreover, the CoF does not show a decreasing trend after the running-in period, although the roughness of the coating was greatly reduced. Replacing the worn ball with a new one after the running-in period yields lower CoF values similar to that observed for a smooth coating. In both of the cases, no wear of the steel ball occurs and a stable transfer film forms and effectively covers the contact area. The influence of the wear debris on the formation of the transfer film is also discussed.     

MoS2/C复合涂层在不同对磨副下的冲击磨损行为研究

在基于动能控制的冲击磨损设备上,以球-平面接触的方式,探究304不锈钢基体和MoS_2/C复合涂层在不同对磨副冲击下的磨损行为,并分析摩擦界面响应及磨损机制。结果表明:随着冲击副材料的弹性模量增加,冲击接触峰值力以及能量吸收率逐渐上升,对应的磨损量及磨损率也随之提高;MoS_2/C复合涂层的接触应力、能量吸收率以及磨损均要低于304不锈钢基体;涂层的冲击磨损形式主要为材料的剥落与磨屑堆积,磨损机制为塑性变形以及摩擦氧化。     

硅酸盐粉体作为润滑油添加剂在金属磨损表面成膜机制

在润滑油中添加蛇纹石硅酸盐粉体,采用MM-200摩擦磨损试验机研究了45#钢-45#钢摩擦副磨损表面的自修复陶瓷膜层形成机制,借助SEM及EDAX测试分析自修复陶瓷膜层的表面形貌及表面成分组成。结果表明摩擦能量对硅酸盐添加剂在磨损表面形成自修复膜层有很大的影响:自修复膜层为氧化物陶瓷材料,主要成分来自于硅酸盐添加剂。在低载荷300 N时,摩擦因数减小,硅酸盐添加剂不能转移到磨损表面,不能形成自修复膜层,仅仅起到减磨作用。下试样的失重随磨损时间增加而增加;在试验时间为20 h时,试样失重达到最大值,随后试样的失重反而减小。在载荷为600 N、900 N,试验时间30 h摩擦磨损后,在金属表面形成自修复保护膜,磨损表面比较平整光滑,无明显的片层剥落和犁沟,摩擦发生在自修复陶瓷材料之间,摩擦因数增加。硅酸盐添加剂在机械剪切作用下变形,在金属的磨损表面上铺展,并且在摩擦磨损过程中不断向摩擦表面转移,形成了均匀光滑的自修复膜层。自修复膜层隔离了金属摩擦表面的直接接触,摩擦磨损发生在自修复膜层之间,有效地降低了金属的磨损。     

不同环境介质下氧化铝陶瓷与耐蚀金属摩擦磨损行为

为优选海水淡化高压泵关键零部件耐磨性能材料,以Al_2O_3陶瓷与TC4钛合金、316不锈钢、2205双相不锈钢组成的配对摩擦副作为研究对象,利用立式万能摩擦磨损试验机开展干摩擦、纯水及海水3种环境介质下配对材料的摩擦磨损试验,定量得到各摩擦副摩擦因数、磨损量,并对摩擦试样的表面形貌进行分析;采用正交试验法分析载荷、转速、环境介质对摩擦因数和磨损量的影响规律。结果表明:在相同的条件下,TC4钛合金与陶瓷配副摩擦因数较小,2205双相不锈钢与陶瓷配副磨损量较小;环境介质对摩擦因数影响较大,载荷对磨损量的影响较大;海水环境下2205双相不锈钢和316不锈钢磨痕较浅,磨损机制为疲劳磨损、磨粒磨损和腐蚀磨损的交互作用。     

Effect of Temperature on the Dry Sliding Friction and Wear of Rice Bran Ceramics against Different Counterpart Materials

In this study, we investigated the effect of temperature on the friction and wear of rice bran (RB) ceramics, a hard porous carbon material made from rice bran, sliding against alumina, stainless steel, and bearing steel balls under dry conditions. Friction tests were performed using a ball-on-disk-type friction tester wherein a ceramic heater was installed in the rotational stage. The surface temperature of the RB ceramic disk specimens was controlled at 20, 100, 150, or 200°C. The normal load was 1.96 N, sliding velocity was 0.1 m/s, and number of cycles was 20,000. The effect of surface temperature on the friction and wear of RB ceramics substantially differed among the ball material types. The friction coefficient for the RB ceramics sliding against an alumina ball decreased with increasing temperature and exhibited an extremely low value (0.045) at 200°C. The friction coefficient in the case of the RB ceramics sliding against a stainless steel ball exhibited a stable value as the temperature was increased to 150°C and slightly decreased as the temperature was increased further, reaching a low value of 0.122 at 200°C. The friction coefficient for the RB ceramics sliding against bearing steel ball drastically increased with increasing temperature, reaching 0.381 at 200°C. The specific wear rate of the RB ceramics increased with increasing temperature; it was lowest when sliding against alumina and highest when sliding against bearing steel. The wear of the alumina ball was the lowest and that of the bearing steel ball was the highest under all investigated temperature conditions. On the basis of these results, we concluded that alumina is a promising counterpart material for RB ceramics sliding at high temperatures (≤200°C).     

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。     

The influence of surface roughness on friction and wear of machine element coatings

The use of low friction coatings like amorphous carbon or metal-doped carbon coatings on machine elements is constantly increasing. Most often, a surface treatment, e.g. grinding and polishing or honing, is required for optimal performance of the coated machine element. This can be time consuming and costly.In this study, the effect of surface roughness on friction and sliding wear of two different coatings, one tungsten containing and one chromium containing coating, were examined using a ball-on-disc test. Ball bearing steel plates were grinded to different surface roughnesses and coated with the two different coatings.The friction was found to depend on surface roughness where the rougher surfaces gave higher friction coefficients. The wear rate for the a-C:W coating was found to be independent of the roughness, whereas the roughness had a strong influence on the wear rate for the a-C:Cr coating. This could partly be explained by a difference in wear mechanism, where fatigue wear was observed for the a-C:Cr coating but not for the a-C:W coating.     

表面粗糙度对碳/铜载流摩擦副摩擦磨损性能的影响

通过环-块式摩擦磨损试验研究了表面粗糙度对碳/铜载流摩擦副摩擦磨损性能的影响,并分析了磨损形貌及机制。结果表明:其摩擦因数与电弧行为密切相关,无电弧时摩擦因数曲线平滑;对磨环的表面粗糙度越大越容易产生电弧,电弧的烧蚀导致块试样的磨损加剧;不同表面粗糙度下均存在临界起弧法向压力,且随着表面粗糙度的增大而增大;载流摩擦副的磨损机制主要为磨粒磨损、粘着磨损、电弧烧蚀及材料转移。