一种新型摩擦材料在水润滑下的摩擦学性能研究

采用环块式摩擦磨损实验研究了一种新型摩擦材料在水润滑状态下不同载荷与转速对试样摩擦学性能的影响,并对比干摩擦条件下的摩擦学性能变化,借助磨损表面形貌观察分析其磨损机理。实验结果表明:水润滑条件下,摩擦系数随着载荷的增大而减小,随着转速的提高先增加后减小;磨损率随着载荷与转速的提高都减小。相同载荷与转速下,干摩擦时磨损机理以磨粒磨损和黏着磨损为主,而水润滑条件下水形成边界润滑,磨损机理以磨粒磨损和轻微的黏着磨损为主;水润滑条件下摩擦系数和磨损率均低于干摩擦,主要是由于水起到了润滑和冷却的作用,阻止了转移膜的形成,并在材料表面形成水膜起到了边界润滑的作用。     

改性尼龙水润滑轴承摩擦学性能试验研究

针对舰艇推进系统用水润滑轴承低噪声设计需求,研制改性尼龙（PA）的轴承材料及轴承样机,利用多功能摩擦磨损试验机对改性PA材料样品进行摩擦学性能试验,并与丁腈橡胶和赛龙SXL材料的摩擦学性能进行对比;在水润滑轴承试验台上开展PA轴承样机转速特性试验和载荷特性试验,获取不同比压和转速下摩擦因数和振动特性数据。研究结果表明：与丁腈橡胶和赛龙SXL材料相比,改性PA材料具有摩擦因数小、磨损率低的优点;低转速下,水润滑轴承摩擦因数随转速增大而减小,随比压增大而增大,转速增加至100 r/min后,摩擦因数变化趋势逐渐减缓;在工作转速范围内改性PA材料水润滑轴承无异常摩擦振动和噪声。研究结果为舰艇低噪声水润滑艉轴承设计提供参考。     

GCr15钢渗硫层的摩擦学性能研究

利用低温离子渗硫技术在GCr15钢球表面形成渗硫层以提高其摩擦学性能。采用四球摩擦试验机,考察渗硫和未渗硫试样在干摩擦及油润滑条件的摩擦学性能。结果表明：在干摩擦和油润滑条件下渗硫试样的摩擦因数均远低于未渗硫试样;在干摩擦条件下,渗硫试样的磨损率相比未渗硫试样大幅下降,这主要归因于渗硫层良好的减摩抗磨作用;在油润滑条件下,因油润滑和渗硫层的固体润滑相互协调作用,渗硫试样的摩擦和磨损性能明显优于未渗硫试样,其磨损表面的痕迹浅而轻,磨损机制为轻微的磨粒磨损。     

硫酸钙晶须增强树脂基制动材料在不同工况下摩擦磨损性能研究

硫酸钙晶须作为摩擦材料增强纤维具有诸多优点,研究了硫酸钙晶须增强的树脂基摩擦片在干摩擦与水润滑状态下与淬火45钢配副时,载荷与对偶件的转速对试样摩擦磨损性能的影响,并试分析其磨损机制。实验结果表明,干摩擦状态下的摩擦因数与磨损率均显著大于水润滑状态,并且在水润滑时试样的摩擦因数与磨损率随着载荷与速度的升高而降低;对偶材料的磨损率在两种工况下随速度与载荷变化呈现出不同的趋势。     

纳米ZrO2改性热塑性聚酰亚胺复合材料的摩擦磨损性能

采用热模压工艺制备了纳米ZrO2改性热塑性聚酰亚胺(PI)纳米复合材料,考察了复合材料的力学性能、在干摩擦和油润滑条件下的摩擦磨损性能,并利用扫描电子显微镜观察了冲击断面和磨损表面形貌.结果表明:纳米ZrO2在低含量下对PI复合材料的力学性能影响不大,随着其含量的增大,材料的弯曲性能下降,刚性增大.在干摩擦条件下,较低的纳米颗粒含量有助于转移膜的形成,从而降低材料的摩擦因数及磨损率.纳米ZrO2体积分数为1%时,材料的摩擦磨损性能较纯PI分别下降了50%和15%;在油润滑条件下,润滑油的流动性有助于纳米颗粒分布到整个摩擦界面,PI复合材料的摩擦因数及磨损率有明显降低,此时磨损机制以疲劳磨损为主.     

浸酚醛树脂石墨/SiC密封材料摩擦学特性研究

采用UMT-3多功能摩擦磨损试验机研究了3种国产典型浸酚醛树脂石墨与SiC陶瓷配对副在干摩擦和油润滑条件下的摩擦学特性,结果表明：干摩擦下,摩擦因数随载荷p与速度v的乘积（pv值）的增大呈下降趋势;pv值较小时,磨损机理主要为轻微黏着磨损和磨粒磨损,pv值较大时则变为严重黏着磨损、磨粒磨损和疲劳磨损;相同条件下的磨损率受速度的影响比受载荷的影响更大;油润滑下,摩擦因数保持在0.1左右,磨损机理主要为黏着磨损和疲劳磨损;pv值增至5 MPa·m/s时,干摩擦下3种浸渍石墨摩擦副表面最大温升为21.1 ℃,油润滑下最大温升为14.9 ℃且H1石墨温升均最低。综合考虑浸渍树脂石墨的力学性能、摩擦学特性和端面温升,推荐石墨化度为45%～55%。     

Ag膜在干摩擦、油和脂润滑下的摩擦学性能研究

精密运转部件表面沉积一层软金属银和银基固体薄膜可以有效地降低摩擦、减小磨损。通过钢球/镀Ag膜摩擦盘在干摩擦、4122油和L252脂润滑条件下的球-盘摩擦学试验,研究Ag膜在油和脂复合润滑下的摩擦学性能,分析润滑条件、载荷、速度对Ag膜摩擦因数的影响。试验结果表明:在4 N法向载荷和油、脂润滑下,与干摩擦相比,镀Ag膜摩擦副的最大静摩擦因数分别减小了10.7%和6.1%;在0～2 000 r/min转速范围内,Ag膜摩擦因数随转速增加而减小,与干摩擦相比,油润滑下Ag膜摩擦因数减小9%～48%,脂润滑下Ag膜摩擦因数减小17%～52%。Ag膜在干摩擦、4122润滑油和L252润滑脂复合润滑下,摩擦因数均随载荷增加而降低;Ag膜摩擦副/钢球在油、脂复合润滑下启动摩擦力矩小,摩擦副在宽转速范围内摩擦因数变化小,运转平稳。     

碱处理的竹纤维填充聚甲醛复合材料的摩擦学特性

采用不同质量分数的NaOH处理的竹纤维填充聚甲醛(POM),通过双螺杆挤出机造粒然后注塑制备一系列POM复合材料试样,并考察其摩擦磨损性能。结果表明:质量分数10%NaOH碱液对竹纤维除杂效果最佳,处理后竹纤维极性降低,纤维润湿性提高,从而改善了与POM的相容性;随着NaOH质量分数的增加,竹纤维填充复合材料的摩擦因数稳定提高,磨损率总体降低,其中质量分数12. 5%NaOH处理的竹纤维填充POM复合材料的干滑动摩擦因数为0. 15,磨损率相比纯POM下降44. 6%。通过对不同摩擦副磨损表面的SEM分析,探讨其磨损机制。结果表明:纯POM表面留下了很深的磨损沟槽,表面破损严重,而竹纤维改性后的复合材料表面没有出现明显的沟槽和划痕,而是产生了微弱的剥离裂纹和零散的颗粒,表现为疲劳磨损。     

聚四氟乙烯填充含量对钢背超高分子量聚乙烯纤维织物复合材料摩擦学性能的影响

为改善广泛应用于船舶苛刻环境无油/脂润滑摩擦配副材料的摩擦学性能,将聚四氟乙烯（PTFE）按不同质量分数与钢背超高分子量聚乙烯纤维织物复合材料结合,研究它与45钢盘在变转速环环端面干摩擦状态下的摩擦学特性。对试验过程中摩擦因数及磨损量进行测量,利用表面轮廓仪、扫描电子显微镜与超景深显微镜对复合材料及对磨件磨损表面形貌进行了观察与分析。结果表明：所有填充PTFE的复合材料摩擦学性能均表现优异,随着PTFE含量的增加,复合材料摩擦性能变差,其中1 %（质量分数） PTFE填充复合材料综合摩擦性能最好,在试验工况下主要发生磨粒磨损,PTFE填充量较高的复合材料在高速下由于团聚及摩擦热量积聚主要经历黏着磨损与疲劳磨损。     

纳米SiO2颗粒和玻璃微珠共混改性超高分子量聚乙烯复合材料的摩擦磨损性能

采用模压成型工艺制备了纳米SiO2颗粒和玻璃微珠共混改性的超高分子量聚乙烯复合材料;研究了相对滑动速度、载荷以及玻璃微珠含量对复合材料摩擦磨损性能的影响,并对磨损形貌和磨损机理进行了分析。结果表明:添加纳米SiO2颗粒和玻璃微珠可以提高复合材料的硬度、压缩弹性模量和摩擦磨损性能;相对滑动速度对复合材料摩擦因数和磨损率有很大的影响;载荷对复合材料的摩擦因数影响不明显,但磨损率随载荷的增加而增大;纳米SiO2颗粒和玻璃微珠混合改性后复合材料的磨损机理主要是粘着磨损和疲劳磨损。     

润滑条件对纳米SiO2填充尼龙复合材料摩擦学性能的影响

利用MM-200磨损实验机在干摩擦、水润滑和油润滑等条件下，研究了润滑条件对含量为10％的纳米SiO2填充尼龙1010复合材料与45^#钢对磨时的摩擦学性能的影响，并利用扫描电子显微镜对纳米SiO2-PA1010复合材料的磨损表面和磨损机理进行了观察和分析。结果表明水润滑时，纳米SiO2-PA1010复合材料的摩擦因数比在干摩擦时有一定程度的降低，但磨损量却比干摩擦时增加了很多；而在油润滑时，摩擦因数和磨损量均比干摩擦和水润滑时降低了许多；复合材料的磨损机制也随着润滑条件的不同发生了相应的变化。     

短切玻璃纤维增强尼龙材料的摩擦与磨损

在环块式磨损试验机上研究了载荷、速度以及润滑介质等因素对自制短切玻璃纤维增强尼龙材料摩擦学行为的影响 ,利用扫描电镜对其磨损机理进行分析。发现 :材料的摩擦系数随载荷的增加而下降 ,达到最小值后 ,又随载荷的增加而持续上升 ,随着速度的增加 ,材料的摩擦系数增加 ;材料的磨损量则随载荷、速度的增加而持续增加 ;材料的磨损以粘着、疲劳为主。在润滑条件下 ,复合材料的摩擦系数大大降低 ;油润滑条件下 ,材料基本无磨损 ,但水润滑条件下 ,材料的磨损量反而比干摩擦条件下大。     

半金属基粉末摩擦片摩擦磨损性能研究

在不同工况下研究半金属基粉末摩擦片与淬火45#钢配副时,载荷和转速对其摩擦磨损性能的影响,并分析其磨损机制。结果表明,在油润滑和水润滑下,半金属基摩擦片高速下的磨损量要明显低于低速下的磨损量,而干摩擦下其高载高速下的磨损要高于高载低速时的磨损量。油润滑下随载荷的增大,半金属基摩擦片的摩擦因数逐渐升高;水润滑下随载荷的增大,高速时摩擦因数先增大后减小,低速时则逐渐降低;干摩擦下随载荷的增大,高速时摩擦因数呈现出先升高后降低再升高的趋势,低速时则先升高后降低。干摩擦时摩擦面十分粗糙,有比较明显的沟状磨痕和硬质颗粒脱落后残留的凹坑;而水润滑和油润滑时摩擦面较为光滑。     

UHMWPE基水润滑轴承摩擦及润滑特性的试验研究

针对纤维填料改性UHMWPE水润滑轴承的摩擦磨损性能进行研究。在平面摩擦磨损试验机上对玻璃纤维及碳纤维填料对UHMWPE复合材料摩擦性能进行试验,并分析GF-CF-UHMWPE材料与Thordon SXL材料在干摩擦、水润滑工况下的摩擦因数及磨损量。最后,采用径向水润滑轴承试验台对比研究了GF-CF-UHMWPE轴承和Thordon SXL轴承在不同载荷下摩擦因数随转速的变化规律。结果表明:纤维填料能显著增强UHMWPE的减摩性和耐磨性,GF-CF-UHMWPE材料具有更好的耐温性能,线性热膨胀系数也显著减小;GF-CF-UHMWPE轴承具有相同载荷下启动转速低,启动摩擦因数小的特性。     

铜镍锡合金干滑动磨损行为研究*

大型装备上的铜镍锡合金工件常常工作在润滑不足或者无润滑的工况条件下,因此有必要研究铜镍锡材料在干摩擦下的性能。采用CEF-I型销-盘式磨损试验机对铜镍锡合金在不同载荷与转速条件下进行干滑动摩擦磨损试验,采用扫面电子显微镜、能谱仪和轮廓检测仪对磨损表面进行检测,研究铜镍锡合金的干滑动磨损行为,并探讨其磨损机制。结果表明：在转速一定时,平均摩擦因数随载荷增大总体呈波动下降趋势,铜镍锡合金试件磨损量先缓慢增加,在较高载荷下快速增加;在载荷一定时,平均摩擦因数随转速增大先增大后减小,铜镍锡合金试件磨损量总体呈先减小后增大趋势;随着载荷的增大,铜镍锡合金的磨损机制由轻微黏着和剥层磨损到明显的黏着和剥层磨损,再到严重的黏着和疲劳磨损,随着转速的增大,铜镍锡合金的磨损机制由磨粒磨损转变为黏着磨损再到剥层磨损。在较低载荷下,随着转速的增大,铜镍锡合金摩擦磨损性能保持很好的稳定性,因此铜镍锡合金适用在高转速较低载荷的干摩擦工况下。     

双辉光离子渗铜对缸套-活塞环摩擦学性能的影响*

为研究铜元素对缸套-活塞环摩擦学性能的影响,通过双辉光离子渗透技术在缸套材料表面加工出不同厚度的渗铜改性层,使用RTEC多功能摩擦磨损试验机开展不同负载、不同润滑条件下的模拟试验,采集并分析试验过程中的摩擦因数以及试验后体积磨损量和磨损表面形貌,研究渗铜改性层对缸套材料摩擦学性能的影响规律及作用机制。结果表明：渗铜处理可有效降低缸套-活塞环摩擦副的摩擦因数,减少磨损量;高载荷和干摩擦条件下渗铜改性层的减摩抗磨作用效果尤为显著,最高可使摩擦因数分别降低13.15%和30.86%,磨损量分别降低30.70%和38.57%;渗铜后缸套-活塞环磨损表面形貌平整,摩擦表面形成了铜含量较高的润滑膜层,该表面膜起到了减摩、耐磨的作用。     

不同条件下不同尼龙的摩擦磨损性能

分别制备了MC尼龙、含5%(质量分数)润滑油的MC油尼龙及35%(体积分数)碳纤维增强的复合MC尼龙,研究了3种尼龙在干摩擦、洁净水、干砂、水砂条件下的摩擦磨损性能。结果表明:MC油尼龙表面由于存在润滑油膜,4种条件下的摩擦因数和磨损率均最小;干摩擦和水润滑条件下,复合MC尼龙表面的纤维凸起使其磨损率和摩擦因数均较MC尼龙的小;水润滑下的尼龙磨损程度均较干摩擦下的小;干砂和水砂条件下,石英砂的犁削作用使MC尼龙表面出现较多犁沟,M C油尼龙表面由于存在润滑油膜,仅出现少量犁沟。水砂条件下的尼龙磨损程度均较干砂条件下的小。