C／C-SiC复合材料的水润滑摩擦磨损特性研究

本文在MRH-3型环块式磨损试验机上,进行了C／C-SiC与Ni基合金摩擦副的摩擦磨损实验。测定了水润滑状态下,在相同转速,载荷,磨损时间条件下,配对摩擦副的摩擦系数和磨损率。用扫描电子显微镜（SEM）观察了配对摩擦副的磨损表面形貌。初步探讨了C／C-SiC复合材料的摩擦、磨损特性及机理,对C／C-SiC复合材料在水润滑条件下作为摩擦件使用提供了实验依据。     

芳纶浆粕增强丁腈橡胶复合材料的摩擦磨损性能

利用开炼机制备了丁腈橡胶(NBR)/芳纶浆粕(PPTA-pulp)复合材料。研究了在干摩擦和水润滑条件下,纤维含量、摩擦时间以及载荷对NBR/PPTA-pulp复合材料摩擦磨损性能的影响,并分析了磨损机理。结果表明,芳纶浆粕的加入能够很好地改善复合材料的力学性能和摩擦磨损性能,在相同条件下,当纤维质量分数为20%时,复合材料的综合性能最佳;在干摩擦条件下,随着摩擦时间延长,复合材料的摩擦系数下降,磨耗量增大;随着载荷增加,摩擦系数和磨耗量增大;水润滑条件下,复合材料的摩擦系数和磨耗量较干摩擦大幅度降低且比较稳定,时间和载荷对其影响很小;干摩擦时,复合材料的磨损机理主要为磨粒磨损和疲劳磨损;水润滑时,主要为轻微磨粒磨损。     

碳纤维乒乓球底板的制备与摩擦性能研究

对新球时代碳纤维兵乓球底板进行了不同载荷和温度的摩擦磨损试验,研究了载荷和温度对摩擦系数、磨损量和磨损形貌的影响。结果表明,在较低的载荷(100N)下,碳纤维复合材料的磨损量约为2.03mg;当载荷增加至150N和200N时,碳纤维复合材料的磨损量分别提高至3.37mg和3.52mg。载荷100N时碳纤维复合材料的磨损机制主要为磨粒磨损,载荷增加至150N和200N时,碳纤维复合材料的磨损机制主要为疲劳磨损。随着温度从25℃减小至-25℃,100N和200N载荷下的碳纤维复合材料的磨损量都呈现逐渐升高的趋势,温度的降低会增加载荷为100N和200N时碳纤维复合材料的磨损量。     

刹车速度对C/C-SiC复合材料摩擦磨损性能的影响

对反应熔体渗透工艺制备的C/C-SiC复合材料,在MM-1000型摩擦磨损试验机上进行了模拟飞机制动刹车实验,重点研究了C/C-SiC复合材料在不同刹车速度下的摩擦磨损性能.研究表明:随着刹车速度的增加,C/C-SiC复合材料的摩擦系数先少许增加然后再减小,在10 m/s时达到最大值0.52.磨损率在低速时保持较低的数值,随着刹车速度的增加呈线性增加,但仍小于C/C复合材料的磨损率,表明C/C-SiC复合材料具有优良的耐磨损性能.当刹车速度超过20 m/s时,由于能载水平较高,摩擦表面出现犁沟现象并形成大量球状磨屑,摩擦系数急剧减小.     

聚丙烯腈纤维/MC尼龙6原位复合材料摩擦磨损性能研究

本文利用己内酰胺的阴离子原位聚合方法制备了聚丙烯腈纤维/MC尼龙6原位复合材料。对复合材料的摩擦磨损性能进行了测试,通过DSC、SEM等测试手段对复合材料的摩擦磨损机理进行探讨。结果表明原位复合材料的磨损机理是以磨粒磨损为主,同时还有粘着磨损和疲劳磨损。摩擦温度是摩擦系数大小的影响因素。原位复合材料的摩擦系数随载荷的增加而减小,磨损量随着载荷的增加而增加。在低载荷条件下,原位复合材料的摩擦系数大于MC尼龙6,当载荷增加时,聚合物表面软化熔融,起到了润滑作用使得复合材料的摩擦系数下降。     

不同载荷条件下浸银石墨材料水润滑摩擦磨损性能研究

采用环-块式摩擦磨损实验机,研究了水润滑条件下不同载荷和滑动时间对浸银石墨材料摩擦磨损性能的影响,利用表面轮廓仪和扫描电子显微镜对浸银石墨材料在磨合阶段和稳定磨损阶段的磨损行为进行分析和探讨。结果表明:滑动时间1 h内为磨合阶段,随载荷增加浸银石墨在水润滑条件下的摩擦系数降低,比磨损率增大。滑动时间5 h达到了稳定磨损阶段,高载荷导致浸银石墨在水润滑条件下的摩擦系数和比磨损率降低。在浸银石墨的稳定磨损阶段,500 N载荷下的摩擦系数最低,为0.038,700 N载荷下的比磨损率最低,为2.26×10^(-7)mm^(3)/Nm。高载荷条件下,浸银石墨在磨合阶段和稳定磨损阶段展现出相似的磨损机制,浸银石墨表面石墨区域发生较大磨损,增强的银颗粒支撑了水润滑界面间的载荷作用,边界润滑状态的局部流体润滑作用和小尺寸磨屑的自润滑作用,降低了浸银石墨材料的摩擦系数和比磨损率。     

MCPA6/改性聚硅氧烷复合材料的摩擦磨损性能

采用阴离子聚合法制备了浇铸尼龙6(MCPA6)/改性羟基封端聚二甲基硅氧烷(MHPDMS)原位复合材料,研究了不同MHPDMS含量对复合材料在水润滑及干摩擦条件下的摩擦磨损性能影响。结果表明,在干摩擦条件下,复合材料的摩擦系数随滑动时间增加先增大后减小最后达到平衡,随着MHPDMS含量的增加,复合材料在稳定阶段的摩擦系数变化不大,但是磨损量逐渐减小,MHPDMS质量分数为4%的复合材料磨损量仅为MCPA6的25%;在水润滑条件下,复合材料的摩擦系数随滑动时间增加先增大后平衡,随着MHPDMS含量的增加,复合材料的稳定摩擦系数基本没有变化,磨损量先减小后增大,当MHPDMS质量分数为2%时,磨损量最小,为MCPA6的50%左右。复合材料在水润滑条件下的稳定摩擦系数比干摩擦条件下的小,但磨损量比干摩擦条件下的大很多。复合材料在干摩擦条件下的磨损机理主要是粘着磨损和疲劳磨损,而在水润滑条件下主要为犁削磨损和磨粒磨损。     

硅酮母粒改性LLDPE的摩擦学性能研究

采用熔融共混和热压烧结制备了硅酮/线型低密度聚乙烯(LLDPE)复合材料,研究了硅酮母粒含量及实验载荷对复合材料摩擦学性能的影响。结果表明,随着硅酮母粒含量增加,复合材料的摩擦系数不断下降,说明硅酮母粒可有效改善LLDPE复合材料的润滑性能;当硅酮母粒含量为5%时,复合材料的磨损量降低90.7%,说明添加少量硅酮母粒就可以显著改善复合材料的抗磨损性能;当实验载荷由10 N增加到20 N时,复合材料的摩擦系数由0.33～0.54降到0.22～0.41,说明高载荷可进一步促使硅酮母粒迁移到摩擦表面,使磨损表面更易形成润滑膜。磨损表面结构分析显示,纯LLDPE表面塑性变形情况非常严重,磨损机理主要为黏着磨损和磨粒磨损,而添加硅酮母粒后,复合材料磨损表面变的光滑,主要为轻微的磨粒磨损。     

陶瓷粉增强HDPE复合材料干摩擦性能

采用熔融共混注射法制备了陶瓷粉/高密度聚乙烯复合材料;研究了不同陶瓷粉加入量的复合材料在干摩擦(50、110 N)条件下的摩擦系数及磨损率,测试了复合材料的硬度及热稳定性能,并利用扫描电镜观察了陶瓷粉与基体的界面形貌及磨损表面形貌。结果表明:陶瓷粉的加入改善了复合材料的干摩擦性能;当陶瓷粉加入量为20%、载荷为110 N时,复合材料的摩擦系数比未添加陶瓷粉的高密度聚乙烯增大了11. 5%,而磨损率降低了38. 8%;复合材料的磨损机理由纯高密度聚乙烯的粘着磨损(50 N)或粘着磨损和疲劳磨损共存转变为磨粒磨损(110 N)。复合材料干摩擦性能的改善是由于陶瓷粉与基体具有良好的界面结合,陶瓷粉提高了复合材料的硬度及热稳定性。     

水润滑下纳米三氧化二铝/端异氰酸酯基聚丁二烯液体橡胶-环氧树脂复合材料的摩擦性能

研究了纳米Al2O3/端异氰酸酯基聚丁二烯液体橡胶-环氧树脂(ETPB)复合材料在水润滑条件下的摩擦性能,并用扫描电子显微镜表征了复合材料的磨损表面形貌,探讨了磨损机理。结果表明,在水润滑条件下,纳米Al2O3/ETPB复合材料的磨损率和摩擦系数低于ETPB;载荷和滑动速率的变化对纳米Al2O3/ETPB复合材料的磨损率、摩擦系数及磨损表面形貌影响不大,复合材料的磨损表面均未产生裂纹;ETPB的磨损机理为疲劳磨损,纳米AlO/ETPB复合材料的磨损机理为机械抛光磨损。     

纤维增强聚苯硫醚复合材料摩擦磨损性能的研究

分别以玻璃纤维(GF)与碳纤维(CF)作为增强体制备了聚苯硫醚(PPS)纤维增强复合材料。研究了GF/PPS和CF/PPS复合材料的摩擦磨损性能,以及不同体积分数的纤维增强体、不同载荷与滑动速度对复合材料的摩擦磨损性能的影响。结果表明:GF与CF的引入有效地提高了复合材料的摩擦磨损性能;随纤维体积分数的增加复合材料的摩擦系数逐渐增加,随载荷的增加复合材料的摩擦系数逐渐降低,但磨损率增大。     

热处理温度对碳纤维增强碳复合材料摩擦学性能的影响

釆用MM-1000型摩擦试验机,对化学气相渗透(chemical vapor infiltration,CVI)并经不同热处理温度制备的碳纤维增强碳(carbon fiber reinforced carbon,C/C)复合材料进行模拟飞机正常降落制动试验.通过扫描电镜对摩擦后的表面及磨屑进行形貌观察;测试了不同热处理温度下样品的硬度和石墨化度,并对摩擦机理进行了初步的分析.结果表明:随热处理温度升高(1 600～2 600 ℃),材料的石墨化度升高,硬度降低,磨损减小;摩擦系数先增加后减小,在2 200 ℃左右出现峰值(0.42);刹车时间随摩擦系数增大而缩短,在2 200 ℃处理时,刹车时间最短.C/C复合材料的磨损属磨粒磨损类型,硬质磨粒主要为CVI无定形碳颗粒,摩擦面微观形貌呈现典型犁沟条纹.适当石墨相在磨损过程中由于它的柔软性,增加了摩擦有效接触面积,提高了摩擦系数;过多石墨相的自润滑性,降低了摩擦系数,同时,石墨相改善了材料的耐磨性.     

碳纤维增强尼龙复合材料的摩察性能研究

根据碱催化阴离子聚合原理，制备了连续长碳纤维增强单体浇铸尼龙复合材料（简称CL/PA）。在MM-200型磨损试验机上考察了碳纤维含量和试验条件对其摩擦性能的影响，并利用扫描电子显微镜对其摩擦性能和磨损机制进行了考察。分析结果表明：碳纤维的体积分数在35%左右时增强效果最好，CL/PA复合材料的摩擦系数和磨损率随着载荷的增加而减小。其磨损机制主要表现为粘着磨损和碳纤维的破碎和磨平的特征。     

水润滑下偶件表面粗糙度对碳纤维增强PEEK复合材料摩擦学性能的影响

以聚醚醚酮(PEEK)复合材料为销样,316不锈钢材料为盘样,在销-盘摩擦磨损试验机上考察了水润滑条件下偶件表面粗糙度对纯PEEK及碳纤维增强PEEK复合材料摩擦学性能的影响,并用光学显微镜观察了PEEK复合材料的磨损表面形貌。结果表明,在水润滑条件下,碳纤维增强PEEK复合材料的耐磨性能明显提高,磨损率比纯PEEK的磨损率降低了4~6倍。当偶件表面粗糙度R_a处于0.08~0.09μm范围内时,PEEK复合材料可以取得较低的磨损率;当偶件表面粗糙度R_a的值过高或者过低时,摩擦磨损机理将发生改变。     

热处理温度对C／C复合材料摩擦磨损性能的影响

利用销一盘式摩擦磨损试验机研究了不同热处理温度制备C／C复合材料与GCrl5钢配副在油润滑务件下的摩擦磨损行为。结果表明,在油润滑条件下,材料摩擦系数低,其值在0．06～0．17范围内,磨损率在（1．03～2．56）×10^4mg／N·m范围,其中2100℃热处理的材料具有最低的摩擦系数和磨损率。在摩擦试验过程中,2000℃以上热处理的材料可以形成完整致密的摩擦膜,能起到润滑作用。结果还表明,随热处理温度的提高,材料石墨化程度提高,硬度降低,其磨损机制以磨粒磨损为主转向以疲劳磨损和粘着磨损占据主导地位。     

油气管道X80管线钢的干式滑动摩擦磨损特性研究

以球-盘接触方式,通过X80管线钢(评价材料)与淬硬冷作模具钢Cr12Mo V(62±1HRC,对偶材料)的干式滑动摩擦磨损试验,揭示了滑动速度和法向载荷对摩擦特性的影响规律,分析了X80管线钢磨损表面的磨损机理。结果表明,滑动速度在0.05~0.15m/s范围时对摩擦系数的影响有限;当滑动速度在0.15~0.25m/s范围时对摩擦系数的影响较大。当载荷在1~3N范围时对摩擦系数的影响较大;载荷在3~9N范围对摩擦系数基本无影响。X80管线钢的磨损率随滑动速度的增大以线性方式增大,而随载荷的增大以非线性方式升高,载荷越大,影响越显著。X80管线钢的磨损以磨粒磨损与粘结磨损为主,疲劳磨损为辅。     

PTFE/纳米SiC复合材料的摩擦磨损性能研究

利用冷压烧结法制备了不同含量的聚四氟乙烯/纳米碳化硅(PTFE/纳米SiC)复合材料。采用MM-200型摩擦磨损试验机在干摩擦条件下考察了纳米SiC含量及载荷对PTFE/纳米SiC复合材料摩擦磨损性能的影响,借助于扫描电子显微镜观察分析了试样磨损表面形貌,并探讨了其磨损机理。结果表明,纳米SiC能够提高PTFE/纳米SiC复合材料的硬度和耐磨性,当纳米SiC质量分数为7%时,PTFE/纳米SiC复合材料的磨损量最小,摩擦系数也最小;随纳米SiC含量的增加,其摩擦系数有所增大;随着载荷的增大,PTFE/纳米SiC复合材料的磨损量增加。     

纤维增强PTFE复合材料的摩擦磨损性能研究

分别以玻璃纤维(GF)与碳纤维(CF)作为增强体制备了纤维增强聚四氟乙烯(PTFE)复合材料。利用MM-200型摩擦磨损试验机研究了GF/PTFE和CF/PTFE复合材料的摩擦磨损性能,以及不同体积分数的纤维增强体、不同载荷与滑动速度对复合材料的摩擦磨损性能的影响。结果表明:GF与CF的引入有效地提高了复合材料的摩擦磨损性能,随纤维体积分数的增加,复合材料的摩擦因数逐渐增加;另外,随载荷的增加,复合材料的摩擦因数亦逐渐降低,但磨损率增大。     

碳纤维增强尼龙复合材料的摩擦性能研究

根据碱催化阴离子聚合原理 ,制备了连续长碳纤维增强单体浇铸尼龙复合材料 (简称CL/PA)。在MM -2 0 0型磨损试验机上考察了碳纤维含量和试验条件对其摩擦性能的影响 ,并利用扫描电子显微镜对其摩擦性能和磨损机制进行了考察。分析结果表明 :碳纤维的体积分数在 35 %左右时增强效果最好 ,CL/PA复合材料的摩擦系数和磨损率随着载荷的增加而减小。其磨损机制主要表现为粘着磨损和碳纤维的破碎和磨平的特征     

纤维增强铝硅酸盐玻璃陶瓷复合材料的摩擦学特性研究

在UMT-2微观磨损试验机（USA）上研究了SiC纤维增强铝硅酸盐玻璃陶瓷复合材料的摩擦学特性,且对摩擦表面进行了SEM观察和分析。研究结果表明：随着SiC纤维含量的增加,摩擦系数逐渐降低,但变化幅度较小。而当纤维含量（体积）低于25％时,复合材料的磨损量明显降低,而显微硬度却有较大提高;超过25％时,继续增加纤维的含量会导致复合材料耐磨性下降。SiC纤维增强铝硅酸盐玻璃陶瓷复合材料的摩擦系数随着载荷的增大显现先增大后减小的趋势,并且在载荷140N时达到最大值,而磨损量随着载荷的增大而增加。复合材料的主要磨损失效形式为磨粒磨损。