凹坑体积对中碳钢织构表面摩擦磨损特性的影响

为了改善高速钢表面的摩擦磨损性能,采用钻削加工的方法,在45钢表面加工出不同深度的凹坑织构,进行凹坑织构表面与GCr15的摩擦磨损试验,测量了摩擦系数和磨损量,观察了试件磨痕表面,分析了凹坑体积对织构表面摩擦磨损性能的影响。结果表明:凹坑织构表面的摩擦系数和磨损量首先随着凹坑体积的增加而减小,当凹坑体积达到某一值后,摩擦系数和磨损量不再随着体积的增加而减小;凹坑织构的容屑作用有助于提高织构表面的摩擦磨损特性; 45钢在磨损过程中存在磨屑的搭桥覆盖现象,影响了凹坑的容屑能力,限制了凹坑织构表面耐磨性能的提高。     

铜合金压制凹坑织构表面的磨损性能

为了改善铜合金材料表面的摩擦磨损性能,采用压制加工方法,在CuSn6锡青铜试件表面制备出凹坑织构,分别进行压制凹坑织构试件和无织构试件的摩擦磨损试验,测量了摩擦系数和磨损量,观察了磨损表面及磨屑,分析了压制凹坑织构对试件磨损性能的影响。结果表明:与无织构试件相比,压制凹坑织构的磨损量减少。无织构试件的磨损机制为磨粒磨损与黏着磨损,压制凹坑织构的磨损机制为磨粒磨损和少量黏着磨损。压制凹坑边缘存在硬化区域,提高了试件表面平均硬度。凹坑容屑能力与边缘硬化区域有助于改善压制凹坑试件磨损性能。     

二硫化钼/炭纤维对聚酰亚胺复合材料摩擦学性能的影响

采用热压成型制备了10%炭纤维和不同二硫化钼含量填充的聚酰亚胺(PI)复合材料,利用M-2000摩擦磨损试验机考察了炭纤维、二硫化钼填充PI复合材料的摩擦学性能,利用扫描电子显微镜分析了PI复合材料的磨损表面及对偶表面转移膜形貌,并探讨了炭纤维、二硫化钼对PI复合材料的摩擦学性能影响。结果表明,炭纤维、二硫化钼具有协同效应,填充PI复合材料具有摩擦系数小,磨损率低的特点;当二硫化钼的含量为35%,炭纤维含量10%时,PI复合材料可以获得最好的摩擦学性能。     

聚酰亚胺/石墨改性聚四氟乙烯的摩擦学性能EI北大核心CSCD

利用MMU-10G端面高温摩擦磨损试验机,对聚酰亚胺(PI)和石墨共混改性聚四氟乙烯(PTFE)复合材料的摩擦学性能进行了测试,利用扫描电镜观察摩擦副表面的磨痕和复合材料的转移情况。同时研究最佳配比PTFE基复合材料在不同试验条件下的摩擦学性能,并测量了摩擦副表面的瞬时温度。结果表明,PI可以大幅度提高填充PTFE的耐磨性能,但PI含量增加不利于非金属转移膜的形成;当PI含量约为25%时,和石墨一起填充PTFE,复合材料的摩擦学性能最佳;当载荷大于300N和线速度大于4m/s时,摩擦表温度均高于125℃,复合材料进入高温摩擦阶段,摩擦表面发生蠕变,转移膜出现不同程度的破坏;PI填充PTFE复合材料摩擦性能在温度低于75℃时变化不明显。     

聚酰亚胺/石墨改性聚四氟乙烯的摩擦学性能

利用MMU-10G端面高温摩擦磨损试验机,对聚酰亚胺(PI)和石墨共混改性聚四氟乙烯(PTFE)复合材料的摩擦学性能进行了测试,利用扫描电镜观察摩擦副表面的磨痕和复合材料的转移情况。同时研究最佳配比PTFE基复合材料在不同试验条件下的摩擦学性能,并测量了摩擦副表面的瞬时温度。结果表明,PI可以大幅度提高填充PTFE的耐磨性能,但PI含量增加不利于非金属转移膜的形成;当PI含量约为25%时,和石墨一起填充PTFE,复合材料的摩擦学性能最佳;当载荷大于300N和线速度大于4m/s时,摩擦表温度均高于125℃,复合材料进入高温摩擦阶段,摩擦表面发生蠕变,转移膜出现不同程度的破坏;PI填充PTFE复合材料摩擦性能在温度低于75℃时变化不明显。     

W6Mo5Cr4V2高速钢WC/Co激光熔覆表面的摩擦磨损性能

为了改善高速钢表面的摩擦磨损性能,应用激光熔覆技术在W6Mo5Cr4V2高速钢表面制备出WC/Co熔覆道。采用三维数码显微镜观察熔覆试件的金相组织并借助显微硬度计测试其显微硬度。采用销盘式摩擦磨损试验机分别对高速钢和WC/Co熔覆试件进行了摩擦磨损试验,并采用三维数码显微镜观察磨损形貌。结果表明:与高速钢基材相比,WC/Co熔覆道硬度提高,熔覆试件的摩擦系数和磨损量降低;WC/Co熔覆道的磨损机制以磨粒磨损为主,熔覆道间隔以磨粒磨损和黏着磨损为主;熔覆道的硬度提高、减摩效果、散热作用以及试件表面熔覆道与间隔面的软硬交替,有助于提高WC/Co熔覆试件的摩擦磨损性能。     

坡缕石/铜复合纳米粉体对HT200摩擦副的摩擦学性能

用共混法制备1∶1的坡缕石/铜复合纳米粉体,经表面修饰后按质量比2%添加到150N基础油中,制备出含复合纳米材料添加剂的润滑油体系。用MMU-10G摩擦磨损试验机测试该润滑油添加剂对HT200对磨试样的摩擦学性能,并用高精度电子天平测定试件的失重量以评定其耐磨性能。用扫描电镜SEM、EDX等分析了摩擦磨损试验后表面成分与形貌的变化,并分析了摩擦学性能变化的机理。结果表明:制备的坡缕石/铜复合纳米粉体在基础油中分散性良好,颗粒大小不超过200nm,能明显提高摩擦副的减摩抗磨性能,平均摩擦因数下降19.1%,总磨损量下降44%,试件表面生成了含坡缕石特征元素和铜元素的自修复膜层,这是纳米坡缕石和纳米铜粒子共同作用的结果。     

织构表面在油和水中的润湿性及摩擦学性能

为研究织构形貌对表面润湿性和摩擦学性能的影响,建立凹坑表面流体动压润滑数学模型,计算底面为正方形的棱柱和圆台形凹坑表面的润滑膜动压承载力。计算结果表明,凹坑面积率为19.6%时,圆台形凹坑表面的流体动压润滑膜承载力是棱柱凹坑表面的2.4倍。利用激光加工技术,在5083船用铝合金表面加工与数学模型一致的棱柱形和圆台形凹坑织构,利用低表面能修饰和溶胶凝胶法涂敷SiO_2改变表面润湿性能。接触角测试显示,棱柱形凹坑表面的接触角比圆台形凹坑表面大2°~4°。摩擦实验显示,将织构和化学组分相结合的双疏表面可以显著地提高摩擦学性能。圆台形凹坑表面的摩擦学性能优于棱柱形凹坑表面,与计算结果相符。凹坑形貌对表面摩擦学性能的影响大于对表面润湿性的影响。     

电流密度对Ni-W合金镀层摩擦磨损性能的影响

现有的Ni-W合金镀层摩擦磨损性能研究较少涉及镀层制备条件的影响。在不同电流密度下采用脉冲电沉积法在45钢表面制备了Ni-W合金镀层,测试了Ni-W合金镀层在干摩擦及油润滑摩擦条件下的摩擦磨损性能,并观察磨损形貌,分析其磨损机理。结果表明:在干摩擦状态下,随着电流密度增加,Ni-W合金镀层的磨损量逐渐降低,但摩擦系数逐渐升高,45钢的磨损主要是黏着磨损中的擦伤磨损,Ni-W合金镀层主要为磨粒磨损,个别存在少量疲劳磨损;在油润滑摩擦状态下,随着电流密度增加摩擦系数保持稳定,磨损量逐渐降低,Ni-W镀层与45钢的磨损形式均为磨粒磨损,45钢存在少量疲劳磨损。     

聚酰亚胺填充PTFE复合材料摩擦学性能的研究

将聚酰亚胺(PI)、石墨和铜粉按照不同比例混合填充聚四氟乙烯(PTFE)形成新的复合材料,分别在MMU-2端面摩擦磨损试验机上进行摩擦性能测试,并将磨损后的试样在JSM-5600LV扫描电子显微镜下观察摩擦表面的磨痕和复合材料的转移情况,确定出最佳配比。为了研究试验条件对材料摩擦学性能的影响,对最佳配比PTFE基复合材料通过改变试验条件再次进行试验。结果表明,聚酰亚胺可增强填充PTFE的耐磨性,Cu可增加转移膜与对偶件结合的强度,而石墨有利于转移膜的形成;当PI的质量分数为25%,石墨质量分数为5%,Cu粉质量分数为5%时,材料的摩擦学性能表现最好;当滑动速度4.5m/s,载荷300N时,试样表面温度均大于120℃,复合材料进入高温摩擦阶段,摩擦表面发生蠕变,转移膜出现灼烧现象。     

碳黑、微珠粉填充UHMWPE摩擦学性能研究

比较了碳黑、微珠粉填充UHMWPE复合材料摩擦学行为,用MM-200型摩擦磨损试验机考察了载荷及对摩偶件粒度对碳黑、微珠粉填充UHMWPE复合材料摩擦磨损性能的影响,利用扫描电子显微镜观察磨损表面形貌并分析了磨损机理.结果表明:碳黑可以提高UHMWPE抗磨损的性能,其耐磨性比纯UHMWPE好;而微珠粉填充UHMWPE的耐磨性比纯UHMWPE差,两种材料填充的UHMWPE磨损量随着载荷的增大而加大;对摩偶件的粒度对两种材料填充UHMWPE复合材料的摩擦磨损性能影响较大,偶件表面粒度增大,它们磨损量显著增大.两种材料填充UHMWPE复合材料的摩擦系数相近,且较纯UHMWPE的摩擦系数大,特别是载荷增大和对摩偶件粒度增大时,UHMWPE复合材料的摩擦系数急剧增大.     

不同晶粒取向铜与45钢配副时的摩擦磨损机制

为了考察不同晶粒取向纯铜与45钢配副时的摩擦磨损性能,采用于滑动磨损方式,研究了表面具有水平/垂直晶粒取向纯铜销配副45钢圆盘的摩擦学行为,表征了配副材料磨损表面的形貌和组成.结果表明:晶粒水平取向的纯铜销与45钢圆盘干滑动磨损时,摩擦系数较小且稳定,氧化磨损占主导地位;晶粒垂直取向的纯铜销与45钢圆盘干滑动磨损时,摩擦系数较大且波动剧烈,磨粒磨损及黏着磨损占主导地位.     

电磁轨道失效与表面喷涂Mo技术研究

为提高电磁轨道材料性能,采用等离子喷涂技术在45CrNiMoVA钢表面制备了Mo涂层,观察了涂层显微形貌,测试了显微硬度和载流摩擦磨损性能,并与基体进行了比较。结果表明:Mo涂层显微硬度平均值为482.3HV1 N,比基体45CrNiMoVA钢硬度提高1倍。涂层与基体结合强度为41.5 MPa,结合方式为机械结合;同等载流摩擦磨损试验条件下,与基体45CrNiMoVA钢相比,Mo涂层磨合时间较短,摩擦系数更小(0.6),耐电弧烧蚀能力强,磨损量小;涂层磨损机理为断续式黏着磨损。     

45钢的黏结型激光微织构表面摩擦学性能及固体润滑机理分析

采用二极管泵浦声光调Q Nd:YAG激光器在45钢表面进行织构化处理,对填充不同质量分数聚酰亚胺(PI)的MoS2复合固体润滑剂织构试样在销-盘线接触摩擦磨损试验机上进行了不同工况下的滚动摩擦性能实验.利用扫描电子显微镜观察和分析材料磨损形貌和元素分布.结果表明:填充黏结型MoS2复合固体润滑剂织构表面的摩擦因数均随着载荷和转速的增大而减小,其中MoS2+20％(质量分数)PI复合润滑剂具有最佳的减摩性能.在线接触滚动过程中,存在氧化磨损、磨粒磨损和黏着磨损.高速重载能促进转移膜在对偶面形成,显示出良好的减摩性能.     

C/C及C/C-Cu复合材料的摩擦磨损性能

通过化学气相渗透(CVI)、树脂浸渍/碳化(I/C)的工艺制成多孔的C/C预制件,采用气体压力浸渗方法向预制体中渗入铜,制备出C/C-Cu复合材料。以高密度C/C复合材料(1.9g/cm~3)作为对比样,在MM-200型磨损试验机上对其摩擦磨损性能进行测试,并对其微观结构和摩擦磨损机理进行分析。研究结果表明:C/C-Cu的摩擦系数比C/C复合材料的低,这主要与摩擦表面的摩擦膜有关,铜在摩擦力带动下填充摩擦表面的凹坑,并与碳材料共同形成摩擦膜,摩擦膜的碳含量越高,润滑效果越好。当C/C预制件密度为1.59g/cm~3时,C/C-Cu的摩擦系数和磨损量均小于C/C复合材料,摩擦磨损性能良好。     

环模材料抗植物磨料磨损激光淬火工艺参数优化

为了探索提高环模材料抗植物磨料磨损的表面强化工艺,对环模常用材料45#钢进行激光淬火处理,通过磨料磨损试验,利用正交试验设计,探讨了不同激光淬火工艺参数对材料耐磨性的影响。试验数据分析显示:3个工艺参数对磨损量影响大小顺序为激光功率、扫描速度和光斑直径,耐磨性的最优参数组合为激光功率2050W、扫描速度20mm/s、光斑直径4mm。植物磨料对未经激光淬火的45#钢的磨损机制主要为显微切削+粘着磨损,激光淬火后的45#钢磨损机制主要为机械抛光+显微切削,且其表面犁削深度较之未经激光淬火处理的试件明显浅而窄。     

表面织构参数对渗氮304钢在纳米微粒添加剂润滑油作用下摩擦特性的影响

采用激光打标机在304钢基体表面刻蚀出孔径与间距数值相等的均布微坑;将激光织构的试样放入渗氮炉中进行表面渗氮处理;采用表面修饰剂对质量比为1∶1的SiO_2和TiO_2混合纳米微粒进行表面修饰后,将其(3%,质量分数)加入到基础油中,使用摩擦磨损试验机对其进行摩擦磨损实验。系统地对试样复合改性表面硬度、表面化学成分、表面形貌及摩擦磨损形貌进行研究。实验结果表明:表面织构参数影响304钢的摩擦学性能,其摩擦因数随孔径及间距的增大而减小,在摩擦过程中,织构微坑能够起到收集磨屑、存储润滑剂、降低磨损的作用;表面经盐浴渗氮处理后,其显微硬度由222.53HV0.1提高到573.63HV0.1,硬度显著提升;纳米微粒作为润滑油添加剂不仅能够产生微轴承作用将部分滑动摩擦转变为滚动摩擦,同时还能生成一层润滑保护膜。复合润滑结构与含有纳米添加剂的润滑油配合能够显著地降低磨损,使材料具有优异的摩擦学性能。     

纳米ZnO和SiO2共混填充UHMWPE复合材料的摩擦磨损行为

以纳米ZnO和纳米SiO2作为复合填料,通过热压成型工艺制备了纳米ZnO-SiO2复合填充超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料;采用销-盘式摩擦磨损试验机考察了复合材料在干摩擦条件下与45#钢配副时的摩擦磨损行为;采用扫描电子显微镜观察了复合材料磨损表面形貌。结果表明,适量的纳米ZnO-SiO2作为复合填料可有效地改善UHMWPE的摩擦磨损性能,其中填充2%ZnO 2%SiO2的UHMWPE基复合材料改性效果最为明显。与纯UHMWPE材料相比,其磨损率下降了84.7%。纯UHMWPE的磨损机制主要表现为粘着磨损和疲劳磨损,而不同含量的无机纳米微粒共混填充UHMWPE基复合材料的磨损机制主要表现为不同程度的粘着磨损、犁沟效应和塑性变形特征。     

颗粒填充环氧复合材料的摩擦学性能研究进展

阐述了近年来颗粒填充环氧树脂复合材料摩擦学性能方面的研究进展。分析了填充颗粒的种类、尺寸、含量及颗粒表面改性对填充环氧树脂复合材料摩擦学性能的影响;讨论了载荷、滑动速率及温度等摩擦外在条件对其摩擦学性能的影响规律;探讨了目前颗粒填充环氧复合材料摩擦磨损机理的研究现状,指出了计算机模拟仿真技术将是颗粒填充环氧复合材料摩擦磨损性能未来研究的重要方向。     

钛合金镀镍在航空航天工业中应用的可行性研究

研究了钛合金Ti6Al4V经过镀镍处理后作为航空航天材料的可行性。当钛合金经去油、活化等预处理后电镀镍,性能发生较大改变,比较了钛合金镀镍前后表面力学性能和摩擦学性能的变化,并将镀镍层摩擦学性能与氮化钢的摩擦学性能进行比较。研究表明,镀镍层与钛合金基体的结合强度达到了232 MPa,有足够高的结合力抵抗外界冲击,符合作为航空航天材料的要求;镀镍层的表面硬度达到527 Hv0.1,提高了钛合金表面的抗咬合、抗划伤能力,可以提高材料抗划伤切割的性能;在相同的干摩擦条件下,镀镍层磨损量仅为钛合金基体磨损量的1/47;而在水润滑条件下,镀镍层的磨损量则为钛合金基体磨损量的1/42,镀镍可以大大提高基体的抗滑动磨损性能;镀镍层和钛合金的抗磨粒磨损测试结果表明:在相同的试验条件下,镀镍层的磨损量为5.4mg/kr,钛合金的磨损量为28.9mg/kr,远大于镀镍层的磨粒磨损量,镀镍后钛合金抗磨粒磨损的性能得到极大提高。总之,钛合金施镀镍层不但具有良好的结合力,而且能极大提高钛合金的表面性能,与钛合金本身固有的高比强度和优良的耐蚀性相结合,将促进钛合金在航空航天工业中发挥重要作用。