载荷、时间、温度对GCr15/35GrMo摩擦副摩擦磨损特性的影响

在脂润滑条件下,研究了不同载荷、时间和温度下35Gr Mo试块对GCr15/35Gr Mo摩擦副摩擦磨损性能的影响。结合游梁式抽油机35Gr Mo支撑轴与无内圈滚针轴承的接触工况,分析了载荷对该摩擦副磨损的机理,利用扫描电镜分析了试块磨损后的表面形貌。结果表明:随时间延长,摩擦系数趋于平稳,温度越高,摩擦系数越来越大,载荷在180~205 N时摩擦系数与载荷大小成反比;当超过205 N时,摩擦系数突然增大。这说明存在一个最佳载荷区,在此范围内摩擦系数和磨损率均相对较小。     

超声表面加工和硫氮共渗复合处理对35CrMo钢表面性能的影响

为了同时减少钻杆接头和对磨套管的磨损,采用超声表面加工技术和硫氮共渗技术对钻杆接头材料35CrMo钢进行复合处理。利用光学三维形貌仪、扫描电子显微镜、EDS能谱仪、显微硬度计和X射线衍射仪分别研究了试样的表面形貌、粗糙度、成分、硬度和相结构,并在水基钻井液润滑条件下采用环块磨损试验机考察了35CrMo钢和套管对磨副的磨损性能。结果表明,超声表面加工可以使35CrMo钢和硫氮共渗复合处理改性层的表面粗糙度均显著降低,进一步提高硫氮共渗改性层硬度,显著改善35CrMo钢的耐磨性能,并使对磨副套管的磨损率明显降低,钻杆接头和套管的磨损表面形貌也得到显著改善。     

热处理对42CrMo制动盘摩擦磨损性能的影响

以自卸42CrMo调质钢制动盘为研究对象,对其进行了不同的热处理。采用MG-2000型销-盘摩擦磨损试验机研究了不同摩擦条件下热处理对试样的摩擦磨损性能的影响。并采用FEI Quanta 200型扫描电镜对试样的磨损表面形貌进行表征。结果表明:不同热处理状态的42CrMo制动盘试样的摩擦系数均随转速和接触压力的增大而减小;磨损率随转速和接触压力的增大而增大;在相同摩擦条件下,840℃淬火+400℃回火处理的销试样的摩擦系数和磨损率均最小;在低速低载时,42CrMo钢的磨损机制主要是磨粒磨损,高速高载时,其磨损机制主要是粘着磨损;转速500r/min比300 r/min的试样发生严重磨损的时间短。     

表面预处理和润滑条件对硫氮共渗35CrMo磨损性能的影响

目的提高35CrMo钻杆接头和对磨套管的耐磨性能。方法采用超声表面加工处理和硫氮共渗处理技术对钻杆接头常用的35CrMo钢进行处理,研究了超声表面预处理和润滑条件对其耐磨性能的影响。利用光学三维形貌仪、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分别研究了试样的表面形貌、粗糙度、成分和相结构,采用环块磨损试验机在油基钻井液润滑和无钻井液润滑的条件下,考察了经过不同载荷超声表面加工预处理的35CrMo钻杆接头及其对磨套管的磨损性能。结果超声表面加工预处理可使35CrMo钢及其硫氮共渗处理后的表面粗糙度显著降低约80%以上。经超声表面加工预处理后,35CrMo钢硫氮共渗钻杆接头在油基钻井液润滑和干摩擦条件下的磨损率均进一步降低。在无钻井液润滑的条件下,500 N载荷超声表面加工预处理后,硫氮共渗35CrMo钢钻杆接头对磨油管磨损表面形貌的改善更显著,表面粘着和犁沟均减少。结论 35CrMo钢钻杆接头在硫氮共渗前采用超声表面加工进行预处理,可以获得更低的表面粗糙度和更高的表面硬度,在有无钻井液润滑条件下均可提高钻杆接头和套管的耐磨性能。     

表面润湿性与粗糙度对配流副摩擦特性的影响

为改善高压海水轴向柱塞泵配流副摩擦磨损性能，以SAF2507为缸体衬托板上试件，以CFR/PEEK为配流盘下试件，采用Taylor Hobson粗糙度轮廓仪测量表面粗糙度，采用HARKE SPCAX1接触角测量仪测量表面接触角，采用 OLYMPUS OLS-3100激光共聚焦显微镜观察试件在磨损前后的表面形貌，采用MMD-5A标准摩擦磨损试验机在海水润滑条件下进行摩擦磨损试验，探究配流副表面润湿性与粗糙度对摩擦特性的影响。试验结果表明：光滑表面试件下，粗糙度为0.12 μm的上试件与粗糙度为1.2 μm的下试件配对摩擦时，摩擦因数最小，进入稳定摩擦的时间最短，磨损量最小;在下试件表面为带有半球凹坑的仿生非光滑表面下，粗糙度为0.02 μm的上试件与粗糙度为0.7 μm的下试件配对摩擦时，摩擦因数最小，进入稳定摩擦的时间最短，磨损量最小;粗糙度小的试件表面损伤主要为黏着磨损，粗糙度大的试件表面损伤主要为磨粒磨损。     

考虑摩擦升温的铁路列车制动摩擦块高温磨损机制演变∗

铁路列车制动摩擦块的高温磨损对列车制动安全影响显著,现有对于制动摩擦块高温磨损的研究一般通过环境温度控制来模拟制动界面高温条件,而在摩擦生热条件下对制动摩擦块高温磨损机理及演变规律的研究较少。在多模式制动性能试验台上进行摩擦拖曳制动试验,利用显微特征观测仪器、界面几何特征测量设备等,对制动摩擦块的高温磨损机理和演变进行分析探讨。结果表明,在摩擦生热条件下,当制动界面温度从室温上升至460℃时,摩擦块的主要磨损机制依次为磨粒磨损、氧化磨损和黏着磨损。当磨损机制以磨粒磨损为主时,摩擦块表面的缺陷数量多但尺寸小,摩擦因数与常温下接近;当氧化磨损占主导时,形成的氧化膜会提高耐磨性,摩擦块表面损伤较轻。此时,界面接触状态较好,摩擦因数较高,制动性能有所提高;当高温导致摩擦块材料发生软化和塑性流动时,摩擦块接触平台尺寸较大且极为平整,软化的材料充当润滑剂使摩擦因数下降、制动性能降低。同时,塑性流动会造成材料延展性能耗尽和表面材料撕裂,摩擦块表面严重的局部损伤导致接触界面状态较差,磨损机制以黏着磨损为主。在更接近于真实制动工况的条件下进行研究,揭示了摩擦升温过程中铁路列车制动摩擦块高温磨损机制的演变...     

GaN晶片电化学腐蚀表面摩擦磨损特性

目的 研究GaN晶片腐蚀表面的摩擦磨损行为,分析电化学腐蚀条件及介质环境对摩擦磨损行为的影响。方法 对不同条件电化学腐蚀后的GaN晶片表面进行摩擦磨损实验,通过腐蚀表面的摩擦磨损行为分析电解质溶液(NaOH\Na2S2O8\H3PO4)和腐蚀电位对GaN晶片腐蚀效果的影响,以及腐蚀表面材料的磨损去除特性。结果 水介质的润滑作用能有效保持摩擦因数曲线的平稳;不同电解质溶液电化学腐蚀的GaN晶片表面摩擦磨损存在明显差异,摩擦磨损区域沟槽尺寸和磨损率的顺序为NaOH>Na2S2O8>H3PO4;腐蚀电位磨损实验结果表明,腐蚀电位越高,摩擦因数越大,磨损率越大,磨损沟槽表面缺陷越多;通过电化学工作站,测试分析了极化曲线,得到电化学腐蚀速率顺序为NaOH>Na2S2O8>H3PO4,与材料去除磨损率规律一致。结论 摩擦表面的磨损特性表明,腐蚀表面摩擦磨损率越大,磨损区域的缺陷越多,对应的电化学腐蚀速率越快,表面腐蚀作用越强,在磨损过程中材料越容易被去除。在电化学腐蚀表面摩擦磨损过程中,磨料的引入可明显改变腐蚀表面的摩擦磨损特性,硬质金刚石磨料能显著增大表面磨损率,摩擦因数增大,且曲线波动大,磨损区域的缺陷增多,材料去除呈现明显的脆性断裂痕迹;软质硅溶胶磨料相较于金刚石磨料,其磨损率变小,但摩擦因数曲线更平稳,磨损区域的磨损缺陷减少,表面材料呈现明显的塑性域去除。     

滑动摩擦结合面磨合磨损表征方法与影响因素

定量分析研究磨合磨损的表征方法与影响因素对于获得低磨损率的稳定持续工作状态、保证摩擦副工作性能和使用寿命都具有重要意义。基于质量磨损量,构建了滑动摩擦磨合磨损的表征方法,得到一种新的磨合磨损相关参数计算模型。采用球-盘摩擦副,得到磨削抛光表面、周向纹理表面与径向纹理表面3种表面形貌的样件在不同工况下的质量磨损量,分析了法向载荷、滑动速度和初始表面状态3种因素对摩擦副结合面磨合磨损的影响,推出磨合磨损阶段的质量磨损率和磨损系数随时间的变化规律。结果表明:载荷和转速均与初始质量磨损率正相关;在磨合磨损初期,周向纹理表面的质量磨损量和质量磨损率较高;在整个磨合磨损过程中,磨削抛光表面的磨损系数较为稳定,径向纹理表面的磨损率最低,而钢球对磨件的磨损量却最大,在低速或低载时体现的尤为明显。     

超音速等离子喷涂Mo涂层的载流摩擦磨损性能

采用超音速等离子喷涂技术在45CrNiMoVA钢表面制备Mo涂层，利用场发射扫描显微镜（SEM）、X射线能谱分析仪（EDS）观测涂层显微形貌与组织成分，分析了载流摩擦中的电接触模型及电弧成因，利用滑动式摩擦试验机研究了电流强度对涂层粗糙度、表面温升及摩擦磨损性能的影响。结果表明：制备的Mo涂层组织致密、氧化程度低，与基体结合方式为“机械铆合”；随电流增加，摩擦副间电弧能量急剧升高，起弧率与表面粗糙度先降低，后上升。其中收缩电阻和微电容产生的自感电动势促进了电弧形成；摩擦副表面的温升由摩擦热、焦耳热、电弧热共同决定，与电流强度呈正相关；摩擦因数受表面粗糙度、材料剪切强度、表面膜等因素共同影响，随电流增加呈下降趋势。此外，载流条件下会出现黏着磨损、氧化磨损、电弧烧蚀等磨损，加剧了涂层剥落与磨粒磨损，但形成的摩擦膜可以有效保护涂层，降低磨损率。     

TC4合金在不同摩擦体系中磨损性能的研究

对TC4合金在TC4/GCr15和TC4/W6Mo5Cr4V2摩擦体系中的磨损行为及磨损特征进行了研究。利用SEM、EDS以及XRD等对合金磨面和剖面形貌、成分及结构进行了观察与分析。结果表明:两种摩擦体系中,在25℃,TC4合金的磨损率均较高,磨损性能很差;在400℃,合金在TC4/W6Mo5Cr4V2摩擦体系中的磨损率远大于TC4/GCr15摩擦体系中的;在600℃,TC4合金的磨损率均较低,且在TC4/GCr15摩擦体系中的磨损率低于TC4/W6Mo5Cr4V2摩擦体系中的。在400和600℃,磨盘材料对合金的磨损率具有不同的影响。磨损率的降低与磨损表面的氧化物数量有关,当磨损表面形成大量氧化物且能稳定存在时,磨损率极低,具有优异的耐磨性。     

填料粒度对汽车制动摩擦材料性能的影响

目的研究填料粒度对树脂基汽车制动摩擦材料性能的影响。方法选取硅酸锆、氧化铝、石墨和蛭石作为填料,树脂基摩擦材料采用热压成型法制成,在X-DM摩擦试验机上进行摩擦磨损试验。采用正交试验法,对填料粒度不同的树脂基摩擦材料的摩擦因数标准差和高温磨损率进行极差分析,以获得填料粒度组合最佳的摩擦材料配方。采用扫描电子显微镜对该材料和未经过粒度优化材料在不同温度下的磨损表面形貌进行对比分析。结果随着硅酸锆和氧化铝颗粒尺寸的增大,摩擦因数和高温磨损率均增大,但硅酸锆和氧化铝颗粒尺寸过大或过小都会造成摩擦因数的稳定性变差;石墨粒度变化对摩擦因数的稳定性影响不大,随着石墨颗粒尺寸的增大,高温磨损率减小;随着蛭石颗粒尺寸的增大,摩擦因数的稳定性变差,且高温磨损率增大。结论硅酸锆和氧化铝粒度在320~400目之间,石墨粒度在100~200目之间,蛭石颗粒尺寸小于80目为最佳的粒度组合,制成的摩擦材料的摩擦磨损性能最佳,试样的摩擦因数稳定,高温磨损率较低,抗热衰退性能好。     

DD6/GH3536高温合金摩擦副摩擦磨损特性研究

为获得航空发动机涡轮叶片和缘板阻尼块的摩擦磨损性能，对DD6单晶高温合金与GH3536高温合金在750 ℃下进行干滑动摩擦磨损性能研究。采用激光共聚焦显微镜（LSCM）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）等方法，考虑温度、载荷、频率等因素，从体积磨损率、磨损深度、变质层/变形层厚度等角度对材料磨损程度进行评价。结果表明:DD6/GH3536摩擦副磨损形式以粘着磨损为主，对材料造成的损伤以表层组织变形和材料转移特征为主；360~600 N载荷范围内，载荷对DD6/GH3536摩擦副摩擦系数的影响不大，但随载荷增大，磨损严重程度增大。     

激光功率对42CrMo钢激光熔覆层组织和摩擦磨损性能的影响

利用摩擦磨损试验探究不同激光功率下42CrMo钢激光熔覆层的耐磨性,采用SEM和OM观察了试样摩擦磨损前后的熔覆层组织形貌。结果表明:42CrMo钢基体的摩擦因数较大,且在该摩擦磨损后出现了严重的脆性剥落现象,激光熔覆层可以提升42CrMo钢的耐磨损性能;当激光功率为1600 W时,摩擦因数可降低至0.28,熔覆层表面SEM形貌较为光滑,耐磨性优异,熔覆层组织中的晶粒细化均匀,主要表现为细小的等轴晶,组织较为致密,从而提高了熔覆层的耐磨损性能。     

纤维种类对C/C复合材料摩擦磨损性能的影响

目的为了降低C/C复合材料制造成本,扩展C/C复合材料应用领域,选用低成本预氧丝纤维取代碳纤维,制备出C/C复合材料,并研究纤维种类对C/C复合材料摩擦磨损性能的影响。方法以两种纤维为原材料,采用CVI工艺制备出C/C复合材料,用MM-2000摩擦试验机进行摩擦磨损试验,采用扫描电镜对摩擦面进行形貌分析。结果随着载荷的增大,预氧丝基C/C复合材料在与金属摩擦时摩擦因数保持在0.22左右,平均磨损量为0.82 mg/min,而碳纤维基C/C复合材料与金属配副相对摩擦因数较小(0.15~0.20),平均磨损量为1.17 mg/min。三种碳与碳配副中,预氧丝基C/C复合材料同预氧丝基C/C复合材料配副之间的摩擦因数随载荷波动的范围为0.28~0.33,较稳定,平均磨损量为1.76mg/min。碳纤维基复合材料与碳纤维复合材料配副时,随着载荷的增大,摩擦因数变化范围较大(0.15~0.33),平均磨损量为2.35 mg/min。预氧丝基复合材料与碳纤维基复合材料之间相互配副,其磨损最大,平均磨损量为2.95 mg/min。结论 C/C复合材料的摩擦磨损性能与纤维种类有很大关系,采用预氧丝纤维制备出的C/C复合材料,无论与金属相互摩擦,还是与自身材料摩擦,均易形成较为稳定的润滑膜。随着载荷的增加,摩擦因数变化较小,磨损量和摩擦功也最低,表现出比碳纤维基C/C复合材料更优异的摩擦性能。     

载荷对金属/织构化三元乙丙密封副摩擦学性能的影响

目的 提高三元乙丙/金属动密封的抗磨性能,揭示织构化橡胶在不同载荷下的磨损机理和损伤演变规律.方法 采用激光打标器在三元乙丙橡胶表面加工规则凹坑阵列,与金属小钢球组成摩擦副,并利用UMT-2摩擦磨损试验机进行摩擦实验,研究不同载荷下织构化三元乙丙橡胶试样的摩擦学特性.通过分析摩擦系数和磨损率等获得实验过程的摩擦学信息,再利用场发射扫描电子显微镜和白光干涉三维表面轮廓仪对磨痕和磨屑进行表面微观分析,并对磨损区域进行三维形貌重组.结果 随着载荷的增加,磨损量都有上升趋势,无织构三元乙丙试件的摩擦系数呈下降趋势,织构化表面摩擦系数先减小、后增大.在载荷为35 N时,织构的摩擦学性能最好,相较于无织构试样,其磨损量下降了33.4％,摩擦系数下降了24.2％,表面粗糙度为245 nm;载荷为80 N时,织构的引入会加剧磨损,表面粗糙度达到了1.12×104 nm.通过观察磨损表面和磨屑形貌得出,在中低载荷下,表面织构可以有效减少腐蚀磨损和粘着磨损;在高载荷下,织构的磨损机理变为磨粒磨损.结论 总体而言,在合适的载荷下,织构化处理可以有效地改善三元乙丙的摩擦性能,但高载荷下织构会增大磨损.     

一种船用低温钢板在干态室温下的往复摩擦特性研究

目的研究新型船用低温钢板的摩擦磨损性能。方法采用UMT-2型多功能摩擦磨损实验机,测试了船用低温钢板在室温干态环境、不同载荷(10、20、30 N)、不同频率(2、5 Hz)下的往复摩擦试验行为。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)分析了船用低温钢板的磨痕表面形貌,用光学轮廓仪分析了磨损表面轮廓,用EDS对试样磨损表面进行了成分分析。结果随着试验法向载荷从10 N增加到30 N时,船用低温钢板的摩擦系数从0.51逐渐增加到0.63,磨损率先增加后降低,再逐渐增加。在相同载荷下,摩擦系数随着往复频率的提高而降低。载荷为30 N时,往复频率为5 Hz,摩擦2 h后,磨损断面轮廓宽度和深度分别为750μm和3871 nm。接触面从磨粒磨损转向疲劳磨损,接触面出现氧化层、表面硬化层和转移层。结论载荷较低时,船用低温钢磨损主要为氧化磨损和疲劳磨损;载荷增大时,接触面磨损出现疲劳磨损。同等载荷下,摩擦系数会随着移动速度的提高有所下降,接触面在摩擦热作用下形成的金属膜有助于降低表面粗糙度,减小摩擦系数。     

棉纤维束与金属摩擦行为研究

目的 基于接触力学模型对棉纤维与不锈钢303摩擦辊摩擦行为进行研究。方法 采用自制绞盘式摩擦试验装置,从预加张力、粗糙度、摩擦速率和棉纤维束包角4个方面探究了棉纤维束与金属摩擦辊表面的摩擦行为,并建立棉纤维与粗糙峰接触模型对试验结果加以验证。结果 预加张力与摩擦力呈正相关,与摩擦因数呈负相关。摩擦力与摩擦因数随所选粗糙度的增大而减小。摩擦速率只对摩擦系统达到稳定的周期数有影响,对摩擦行为的影响较小,摩擦速率较小时,系统达到稳定所需周期更长。包络角度增大,摩擦力增大,摩擦因数变化较小,包络角度越小震荡越明显。结论 与摩擦速率及包络角度相比,粗糙度和预加张力对棉纤维束与金属表面摩擦磨损行为影响更大。