激光制备自润滑复合涂层及摩擦学性能研究进展∗

运动部件在润滑油脂失效或无润滑介质时磨损加剧,通过激光技术在部件表面制备自润滑复合涂层是一种有效的解决途径。 介绍了通过激光技术制备自润滑复合涂层的质量评价指标,对自润滑复合涂层基体材料进行了详细的分类,从金属基、陶瓷基、高分子自润滑三种基体复合涂层进行系统分析,根据前人的理论研究和实践应用指出自润滑复合涂层目前存在的问题。 自润滑复合涂层对基材耐磨减摩性能的提升是明显的,不同涂层材料体系间的研究方式和进展存在差异,总结了该领域的研究进展,对未来激光制备自润滑复合涂层的研究方向进行了展望。     

关于塑性加工摩擦学的若干思考

介绍了金属塑性加工中摩擦的特点，叙述了减少磨损的一些措施，综述了纳米碳管、超固体润滑和富勒烯（C60）等在塑性加工中的应用前景，提出了水基润滑剂是未来润滑剂研究的方向的观点。     

不同接触尺度下石墨烯摩擦学性能研究进展

石墨烯是石墨的基本结构组成单元,是由碳原子以sp^2杂化轨道组成、呈六角型蜂巢状且具有独特二维结构的纳米材料。由于其优异的机械及润滑特性,成为近年来国内外摩擦学领域研究的聚点和热点。大量研究表明:石墨烯不仅在微纳接触尺度下展现出超润滑性能,而且在宏观接触方式下也展现出非凡的摩擦学特性。详细介绍了石墨烯在微观接触和宏观接触状态下摩擦学性能的影响因素。在微观接触状态下,滑动发生在完美、平滑的基础面晶面上,施加的载荷小,接触面小,其摩擦学性能主要受到结构形变、表面清洁(包括缺陷、环境、化学官能团)、公度/非公度结构等因素影响。在宏观接触状态下,施加的载荷大,接触面积大,影响因素众多,除了上述在微观接触状态时提到的影响因素,还涉及材料本身存在的各向异性、晶界以及宏观力的破坏等作用,受到棱边键及摩擦引起的悬键暴露和定序摩擦界面的形成的影响。基于此,分析了石墨烯获得不同尺度超低摩擦所需的必要条件和润滑机制,展望了石墨烯摩擦学研究未来发展方向和仍需解决的问题。     

层状双氢氧化物的制备及其摩擦学性能研究进展*

具有特殊层状结构的双氢氧化物(LDHs)作为润滑添加剂能极大地降低机械系统的摩擦和材料磨损,但在摩擦学领域对该材料的研究还相对较少。概述了 LDHs 的结构、性能和制备方法,并对不同制备方法进行比较和评价,重点综述 LDHs 材料作为油基、脂基以及水基润滑添加剂时的摩擦学行为。相关研究结果表明：LDHs 材料作为油基、脂基以及水基润滑添加剂时可以形成含有金属氧化物的保护膜,该保护膜具有高耐磨性和自润滑能力,可以达到减摩降磨的效果。但是 LDHs 材料作为油基润滑添加剂时,存在尺寸效应以及分散稳定性差的问题,成为制约其广泛应用的关键因素。通常采用表面改性剂来改善 LDHs 材料在润滑油中的分散性,如月桂酸、油酸和油胺等。对于层状双氢氧化物的研究和应用具有参考意义。     

纳米材料固体润滑干膜摩擦学性能研究

通过对纳米材料的筛选、预处理、并与普通固体润滑剂充分研磨、搅拌等一系列工艺措施,开发出纳米材料固体润滑干膜。进行了纳米材料固体润滑干膜的摩擦磨损实验,表明纳米Ａｌ２Ｏ３可以大幅度提高体润滑干膜的耐磨性,延长了固体润滑干膜的使用寿命,拓宽了固体润滑材料的应用范围,为纳米材料固体润滑干膜的广泛应用提供了有力依据。     

CrSiN纳米复合薄膜的摩擦学性能

采用中频非平衡反应磁控溅射技术在单晶硅P(111)基材上制备了CrSiN纳米复合薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、Kevex能谱仪(EDX)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)和纳米压痕仪对薄膜的相结构、化学成分组成和力学性能进行了测试分析。利用球-盘式摩擦磨损试验机(UMT-2)考察了薄膜和GCr15钢球对磨的摩擦学性能并采用扫描电镜(SEM)观察磨痕形貌。结果表明:CrN薄膜中Si元素的掺杂改变了薄膜晶体结构,所制备的CrSiN复合薄膜为多相复合结构,即nc-CrN/aSi3N4所组成的纳米晶/非晶复合结构。CrSiN纳米复合薄膜的力学性能均优于CrN薄膜,其硬度均高于CrN薄膜的硬度,其中Si原子数分数为12.6%时薄膜的硬度达到最大,对应纳米晶/非晶复合强化。CrSiN纳米复合薄膜的摩擦因数低于CrN薄膜,具有很好的抗磨损性能,并具有一定的润滑作用。     

表面微织构复合固体润滑材料的摩擦学性能研究进展

为提高摩擦副之间的摩擦学性能,润滑油添加剂、低摩擦表面以及表面微织构等作为改善表面摩擦学性能的手段已得到国内外研究工作者的广泛关注并取得了一定的成果,而表面微织构复合固体润滑材料技术作为一种集成了已有各种减摩手段优点的复合技术开始被研究。 文中综述了表面微织构与固体润滑材料复合的物理和化学方法;评述了表面微织构几何形状、参数和固体润滑材料种类对复合表面摩擦学性能的影响;分析了表面微织构复合固体润滑材料的减摩机制;最后指出了该复合技术目前尚待解决的问题,并对该技术下一步的发展方向和实际应用进行了展望。     

CNx薄膜的摩擦学性能研究进展

CNx薄膜具有优异的机械与摩擦学性能,很适合作为理想的耐磨保护涂层以及固体润滑剂,具有十分广阔的应用前景.概述了不同学者制备的CNx薄膜的摩擦学性能,采用综合对比分析方法,在比较摩擦试验结果的同时,注意分析薄膜的磨损情况,并结合对薄膜与摩擦副以及磨屑的成分、显微结构、键合以及摩擦过程中相变等情况的分析与比较,形成对CNx薄膜摩擦过程的基本分析,对成分、结构、环境因素、摩擦试验参数等对CNx薄膜摩擦学行为的影响及相关机理进行了总结和讨论.研究表明CNx薄膜的摩擦学性能与其自身的成分、结构(键合类型)、环境因素以及试验参数等密切相关,在对CNx薄膜进行摩擦学性能评价分析时,需要注意这些因素的影响.     

基于摩擦学的凸轮设计方法论

凸轮机构被广泛应用于内燃机的配气系统.凸轮与其从动件之间是以滑动为主的点线接触摩擦副,摩擦磨损大,致使传动精度降低,影响凸轮副使用寿命.将摩擦学的理论方法引入凸轮设计能够有效地保障系统正常工作,提高传动精度,延长系统的使用寿命.通过对本领域发展现状的论述,归纳了凸轮传动系统摩擦学设计的基本方法,阐明了凸轮关键参数对润滑状态的影响,探讨了凸轮润滑设计中有待解决的关键问题.     

NbMoWTa/Ag自润滑纳米多层膜的力学性能及摩擦学行为∗

为提高高熵合金薄膜 NbMoWTa 的耐磨减摩性能,采用磁控溅射技术在 Si 基体上制备具有不同调制波长的 NbMoWTa / Ag 纳米多层膜,利用 XRD、SEM 和 TEM 等对纳米多层膜进行表征,分析其硬度和摩擦学性能。 结果表明不同调制周期结构的纳米多层膜结晶性良好。 多层膜硬度随着单层膜厚度 (100~ 5 nm)的降低而增加(5. 62 ~ 8. 39 GPa),在单层膜厚度减小到 20 nm 时,其塑性变形机制由位错在界面处的堆积机制转变为位错穿越界面运动机制;在尺寸小于 10 nm 时,多层膜的硬度接近于高熵合金 NbMoWTa 单质膜 (10. 93 GPa),这可能由随着单层厚度的降低引起 NbMoWTa 膜与 Ag 膜之间界面由半共格向共格转变所引起。 同时,通过摩擦磨损试验获得纯 NbMoWTa 薄膜的摩擦因数为 0. 49,磨损率为 1. 75×10^-5 mm³N^-1m^-1 ;单层膜厚度为 5 nm 的多层膜的摩擦因数为 0. 23,磨损率为 2. 19×10^-5 mm³N^-1m^-1 。 在 NbMoWTa 中添加 50%的 Ag 制备而成的纳米多层膜有共格强化效应,保证了其高硬度高强度的同时,由多层设计实现了耐磨和自润滑的协同控制。     

Ultrasound cutting of polymer materials

Recommendations are given for the structural and technological design of dissimilar welded joints in the form of the optimum selection of the angle of inclination of the joint in relation to the ratio of the shear modulus and the Poisson coefficient ensuring the absence of stress concentration in the critical corner points. The brittle strength of dissimilar welded joints with a high stress concentration in the corner points of the joint is evaluated on the basis of the fracture mechanics criteria.     

磷和硼共同加入对GH761合金力学性能的影响

当GH761合金中的硼含量控制在正常值时,将磷含量从0.007%提高到0.023%,合金的650℃/637 MPa持久寿命从245 h提高到975 h,增幅达3倍.保持磷含量为0.023%,将硼含量提高到0.011%或以上时,合金的持久寿命显著降低.在实验含量范围内,磷、硼对合金的室温拉伸和650℃拉伸均无明显影响.磷、硼的最佳控制含量位于0.023%和0.005%附近.分析表明,当硼含量为正常值时,适量提高磷含量有助于改善合金的晶界析出,提高合金的持久性能.当加入适量磷时,进一步提高硼含量,将导致晶界析出过量,降低持久性能.     

磷含量对细晶镍基GH4133合金力学性能的影响

适当磷含量可提高细晶镍基GH4133合金的力学性能．采用控制热加工和热处理的方法将GH4133合金的晶粒度细化至ASTM 10级．该细晶合金的最低屈服强度比晶粒度为ASTM4—5级正常组织的合金高200MPa以上，最低断裂强度高150MPa以上．磷含量为0．140％(质量分数，下同)的细晶合金的屈服强度相对于正常磷含量(0．005％)的细晶合金又高约100MPa，断裂强度约高50MPa．镍基GH4133合金中，磷含量低于0．140％，拉伸试样均呈穿晶断裂．磷含量低于0．023％时，冲击断口呈穿晶断裂，冲击韧性高于70MJ／m^2；磷含量升至0．140％时，冲击断口部分区域呈沿晶断裂，冲击韧性约降至40MJ／m^2．延长GH4133合金持久寿命的最佳磷含量位于0．011％附近．结合位错与磷原子气团的相互作用讨论了上述不同载荷方式下磷对合金力学性能的影响特点．     

变薄拉伸时毛坯机械性能的各向异性

列出了在变薄拉伸过程中形成H68黄铜毛坯的机械中向异性的实验研究结果。指出了主要影响机械性能各向异性变化的是变薄系数。     

工业纯钛TA2离子渗氮后的组织结构与真空摩擦磨损性能研究

为研究工业纯钛TA2经离子渗氮技术处理后的真空摩擦磨损性能,利用光学显微镜、白光三维形貌仪、X射线衍射仪和显微硬度计分别对渗氮前后材料的微观结构、表面形貌及表面粗糙度、相组成和硬度进行表征。采用真空摩擦磨损试验机对TA2渗氮前后的摩擦磨损性能测试后,使用白光三维形貌仪、扫描电镜及其附带能谱仪分析磨痕的表面形貌及磨痕表面的元素组成。结果表明:离子渗氮后,TA2表面形成的渗氮层主要由Ti N、Ti2N和α-Ti(N)等硬质相组成,厚度约为80μm,且表面HV硬度由1.40 GPa提升至12.60 GPa;离子渗氮处理使TA2在真空环境中的摩擦系数和磨损体积显著降低,从而有效减摩抗磨;然而在大气条件下,渗氮层的形成导致材料的摩擦系数和耐磨性均显著提高;此外,离子渗氮后材料的磨损机制也发生显著改变:在大气条件下,渗氮后样品的磨损机制由原始样品的磨料磨损、塑性形变及轻微粘着磨损共同作用转化为严重塑性形变、粘着磨损和材料转移,而在真空环境中,原始样品表面主要发生了粘着磨损、塑性形变同时伴有轻微的磨料磨损,而渗氮后材料磨损机制则为磨料磨损。     

Study on Microstructure and Mechanical Properties of Hot Rolled Low Silicon Containing Phosphorus TRIP Steel

The effects of final air cooling temperature on the microstructure and mechanical properties of hot rolled 0.2C-1.9Mn-0.5Si-0.08P TRIP steel were studied by utilizing OM, SEM, TEM and tensile tests. Experimental results showed that in the multiphase microstructure of the investigated steel when the finish rolling temperature was about 820 ℃ and the final air cooling temperature was in the range of 630-700 ℃, the grain size of most of ferrite was finer (about 4 μm) and which had higher dislocation density, t...     

退火温度对铸轧高磷钢冷带力学性能的影响

在双辊薄带铸轧机上制备了表面质量良好、P含量高达0.15%的新型高磷钢薄带;研究了该高磷钢薄带冷轧后的退火制度及退火温度对其显微组织和力学性能的影响。结果表明,退火温度为750℃时高磷钢冷轧薄带能够获得最佳强塑性组合,其抗拉强度可达435MPa,屈强比为0.72,伸长率可达32.5%,达到常规耐候钢的使用标准。     

钛表面激光熔覆NiCr-Ag复合涂层结构及空间摩擦学性能研究

利用激光熔覆技术在钛基材表面制备了NiCr-Ag复合涂层。用XRD、SEM和HRTEM分析了涂层的组成和组织结构,利用空间摩擦学系统对复合涂层在三种模拟空间环境(高真空、原子氧和紫外辐照)以及大气环境下的摩擦磨损性能进行了系统的研究。采用SEM和EDS对磨损后复合涂层和对偶钢球的形貌和元素面分布进行了分析,揭示了复合涂层在模拟空间环境及大气环境下摩擦磨损失效机理。结果表明：复合涂层在大气环境条件下的摩擦磨损性能优于在三种模拟空间环境下的摩擦磨损性能;真空下的辐照对复合涂层的摩擦磨损性能有显著的影响,辐照会增加涂层表面氧化;复合涂层在高真空、原子氧和紫外辐照模拟空间环境下的磨损机理为较严重的粘着磨损、磨粒磨损和塑性变形,在大气环境条件下的磨损机理主要为磨粒磨损。     

电热载荷对碳纤维表面物化性质的影响

目的 探索用低强度电流(毫安级)处理碳纤维单丝的实验方法 ,讨论电热载荷对碳纤维表面物化性质的影响,为碳纤维复合材料电热损伤机制研究提供理论基础.方法 采用直流恒流精密电源对T300碳纤维单丝以不同强度的电流通电,利用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)测试手段分析碳纤维表面形貌和粗糙度的变化,利用X射线光电子能谱(XPS)对电热处理后的碳纤维表面的化学性质进行分析,并得出纤维表面活性的变化.结果 经过不同电流强度处理的碳纤维表面发生了明显的变化,2 mA和4 mA处理的纤维表面出现了很多裂纹,且粗糙度随着电流的升高而降低,6 mA处理的纤维表面沟壑被填充且粗糙度稍有上升;随着电流的升高,纤维表面的C含量随之升高,O含量则呈现相反趋势,C—C稍有降低,C—O键降低明显.结论 电热载荷对纤维表面的浆料有烧蚀作用,未反应的浆料残留在碳纤维表面,并且使凹槽变浅,粗糙度也有所降低;电热产生的高温反应掉了很多上浆剂成分,使更多的纤维本体裸露出来,更多的羟基转化成了羰基和羧基,而纤维表面活性则稍有增强.