滑动速率对La203-MoSi2与SiC摩擦副的高温摩擦磨损行为的影响

在XP-5高温摩擦磨损试验机上考察了La2O3-MoSi2与SiC摩擦副在1000℃、30N载荷以及不同滑动速率下的摩擦磨损行为。利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了La2O3-Mosi2复合材料和SiC的磨损表面形貌与相组成。结果表明：La2O3-MoSi2与SiC摩擦副的摩擦因数随滑动速率的增加而减小,在滑动速率为0．084m／s时,La2O3-MoSi2复合材料磨损率最大;0．126m／s时磨损率最小。其磨损机理除氧化磨损之外,还表现为黏着磨损、研磨和疲劳点蚀。SiC的磨损率随滑动速率的增加而减小,始终表现为磨损质量增加,这归因于氧化质量增加大于磨损质量损失。     

MoSi2–再结晶SiC复合材料的高温抗氧化性能及氧化机理

在SiC粉中添加MoSi2粉,采用模压成型、无压烧成方法制备MoSi2–再结晶SiC(RSiC)复合材料。利用扫描电子显微镜、X射线衍射和等温氧化法研究复合材料的高温抗氧化性能及氧化机理。结果表明,所得复合材料中SiC为6H型,部分MoSi2转变为六方结构Mo4.8Si3C0.6,添加MoSi2前后样品的氧化产物均为方石英,样品表面生成的氧化膜形貌相似。氧化过程中样品质量变化与时间关系遵循抛物线规律,随MoSi2添加量增加,复合材料的抗氧化性能显著提高,其中,添加20%(质量分数)MoSi2所得复合材料在1500℃循环氧化100h后质量增加量仅为未添加MoSi2样品的37%。当MoSi2添加量为10%时,复合材料的抗氧化性能随样品烧成温度的升高先提高后降低,2 300℃烧成所得材料有较好的高温抗氧化性能,其氧化速率常数为0.99mg2/(cm4.h)。在氧化初始阶段,Mo4.8Si3C0.6和MoSi2首先发生氧化反应,随氧化时间增加,Mo4.8Si3C0.6和MoSi2消耗殆尽,此后的氧化则主要为Mo5Si3和SiC的氧化。SiO2膜的致密性和膜厚度与膜中Mo5Si3的含量有关。     

放电等离子烧结氮化硅陶瓷刀具材料的摩擦磨损性能

研究了放电等离子烧结氮化硅陶瓷刀具材料(91wt％ α-Si3N4 +5wt％ MgSiN2 +3wt％ Y2O3 +1wt％ CeO2)在干滑动条件下分别与氮化硅陶瓷和轴承钢GCr15的摩擦磨损性能.结果 表明:Si3N4/Si3N4滑动副的摩擦系数和磨损率随着滑动速度的增加而减小,且不同滑动速度下的磨损表面均有明显的犁削特征和剥落,其磨损形式主要为磨粒磨损;Si3N4/GCr15滑动副的摩擦系数和磨损率随着负载的增加先减小后增大,其磨损机理为氧化磨损和粘着磨损.由于氮化硅球的高硬度和轴承钢的相对低硬度,相同条件下Si3N4/Si3N4滑动副的磨损率均大于Si3N4/GCr15.     

扩散退火对热浸镀铝钢组成与形貌的影响及其干滑动磨损行为研究

对45钢热浸镀铝后再高温扩散退火,得到Fe–Al金属间化合物镀层,并进行销盘式干滑动摩擦磨损试验。探讨了在不同温度下扩散处理不同时间所得镀层的组成、形貌及其在不同载荷和滑动速率下的干滑动磨损行为和机理。结果表明,经1 050°C扩散退火4.5 h后的热浸镀铝层由内层Fe Al相和外层Fe_3Al相构成。热浸镀铝钢在0.75 m/s的低速下滑动时主要为磨粒磨损,磨损率很高。当滑动速率为1.50 m/s时,热浸镀铝钢主要表现为塑性变形和轻微氧化磨损,磨面生成具有保护作用的双层摩擦层,磨损率降低。当滑动速率为4.00 m/s时,磨损机制由轻微的氧化磨损转变为严重的氧化磨损,摩擦层出现较大面积剥层、裂纹和断裂,磨损率小幅升高。     

体育器材用Ti_2AlC复合材料的磨损性能研究

运用变动加载载荷与滑动速度的方式,达到在现实工作中的使用要求,分析研究了体育器材用Ti_2AIC复合材料的摩擦磨损性能,对表面磨损形态开展观察研究,同时研究了它的作用机理。试验现象表明,这种复合材料的摩擦系数根据滑动速度的升高或者载荷的增加而变小;随着滑动速度的升高,这种复合材料的磨损率会先减小然后逐渐增加,在滑动速度为4.9m/s时获得磨损率的最小值;并且这种材料的磨损形式一般为层状剥落与氧化磨损。     

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。     

钛铝碳的高速摩擦特性及摩擦氧化行为

研究了高纯度致密的多晶Ti3AlC2块体材料对低碳钢的干滑动摩擦、磨损特性及摩擦表面的氧化行为.实验在盘-块式高速摩擦试验机上进行,滑动速度为20～60 m/s,法向压强为0.2～0.8 MPa.结果表明:随着滑动速度的提高,摩擦系数减小,Ti3AlC2的磨损率增大.法向压强的增大导致Ti3AlC2磨损率增大,但对摩擦系数的影响较小.在60 m/s和0.8 MPa下,摩擦系数仅为0.1左右,而Ti3AlC2的磨损率仅为2.5(10-6 mm3/(N·m) 左右.如此低的摩擦系数和磨损率归因于Ti3AlC2表面摩擦氧化薄膜的存在.该薄膜由非晶态的Ti,Al和Fe的混合氧化物组成,具有良好的润滑-减磨作用.     

石墨/Cr2O3协同改性PTFE/硅灰石材料摩擦学性能

采用电子万能试验机、环-块式摩擦试验机和扫描电子显微镜等分析表征手段,考察了针状硅灰石与石墨(Gr)和Cr₂O₃并用对聚四氟乙烯(PTFE)复合材料摩擦磨损性能的影响。结果表明,随着硅灰石含量的增加,PTFE/硅灰石复合材料的磨损率逐渐降低,而摩擦系数呈现出先降低后增加的趋势。在15%(质量分数,下同)硅灰石的基础上添加10%Gr时,复合材料的磨损率降低到0.22×10^-5 mm³/(N·m),摩擦系数略有增大。进一步添加1%Cr₂O₃代替相应含量的Gr时,PTFE/硅灰石/Gr/Cr₂O₃复合材料表现出最低的磨损率,仅有0.13×10^-5 mm³/(N·m),对应的摩擦系数为0.25。磨损机理分析表明:适量硅灰石在摩擦过程中起到了较好的支撑载荷作用,阻止了对偶上微凸体对摩擦表面的嵌入;在此基础上继续添加9%Gr和1%Cr₂O₃时,对偶上形成了非常致密完整、薄且均匀的转移膜,表现为轻微的磨粒磨损特征。     

添加MoSi2对SiC材料氧化性能的影响

以SiC为主要原料,加入10%～30%(体积)的MoSi2,并添加少量的AlN和Y2O3,热压烧结制备SiC复合材料,评价了热压烧结SiC及其复合材料在1 300～1 500℃的氧化性能。研究发现,虽然烧结剂对材料整体的氧化动力学有所影响,但添加MoSi2仍然可以改善SiC的抗氧化性。     

电梯工况下纳米Al2O3对PA6耐磨损性能的影响

以聚酰胺6(PA6)为电梯靴衬材料,制备了PA6/纳米Al2O3复合材料。在电梯工况下研究纳米Al2O3含量对复合材料磨损性能的影响,并探讨纳米Al2O3对PA6的作用机理。结果表明,在电梯工况下随着试验时间的延长,PA6/纳米Al2O3复合材料摩擦因数经历了先急剧增大后迅速减小再平缓的变化过程;随着纳米Al2O3含量的增加,复合材料的摩擦因数和磨损量表现为先减小后增加的变化;当纳米Al2O3含量为4%时,其减摩耐磨效果最为显著,对应的摩擦因数和磨损量分别比纯PA6降低23.5%和84.3%;复合材料的磨损行为与纳米Al2O3含量有关,纯PA6磨损形式主要是磨粒磨损和黏着磨损并存,随着纳米Al2O3含量的增加,复合材料经历了磨粒磨损先增强后减弱和黏着磨损先减弱后增强的变化过程。     

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.     

Al_2O_3–SiC复相陶瓷的摩擦磨损特性

用真空热压工艺制备了Al2O3-SiC复相陶瓷.对热压烧结的纯Al2O3以及Al2O3-SiC复相陶瓷进行了摩擦磨损实验,研究了SiC添加量对复 相陶瓷摩擦磨损性能的影响.结果表明:在压力为25 MPa,1635℃热压烧结1h,当SiC的质量含量为5%时,Al2O3-SiC复相陶瓷的耐磨性最佳,虽摩擦系数最大(0.61,Al2O3则为0.46),但磨损率(WR)仪为5×10-4mm3/(N·m).Al2O3-SiC复合材料的磨损机理为脆性断裂引起的磨粒磨损,材料的 WR与断裂韧性(KIc)和Vickers硬度(Hv)的乘积(KIc1/2HV5/8)成反比.     

纳米Al2O3与青铜粉协同填充PTFE复合材料的性能研究

考察了不同含量的纳米Al2O3对青铜粉/聚四氟乙烯(PTFE)摩擦磨损性能和物理机械性能的影响,采用扫描电镜(SEM)观察了复合材料的磨损表面,并分析和探讨了磨损机理。研究发现,纳米Al2O3和青铜粉复合填充可以大大提高PTFE复合材料的耐磨性,表现出良好的协同作用,但会降低复合材料的拉伸强度和断裂伸长率。添加5%纳米Al2O3后,40%青铜粉/PTFE复合材料的磨痕宽度从12.0 mm降低为5.0 mm,体积磨损率从171.40×10-6mm3/(N.m)降低为12.11×10-6 mm3/(N.m)。     

二硫化钼改性PTFE摩擦磨损性能

干燥过筛聚四氟乙烯(PTFE)、二硫化钼(MoS_2),模压烧结制备MoS_2/PTFE复合材料,研究其摩擦磨损情况。结果表明,MoS_2填充质量分数为0、5%、10%、15%、20%时,复合材料的摩擦因数随转速的增大而增大;在20、40、60、80 r/min转速下,复合材料摩擦因数随MoS_2填充质量分数的增加而增大,当填充量为20%时,各转速下的摩擦因数均达到最大值。填充MoS_2显著降低复合材料体积磨损率,体积磨损率随MoS_2填充质量分数的增加而减小。摩擦过程中,铝合金摩擦面并没有发生擦伤,试样被铝合金硬质微凸体挤压、犁削,MoS_2/PTFE复合材料的磨损机理为磨粒磨损。     

偶联修饰纳米蒙脱土/超高分子量聚乙烯基复合材料的摩擦磨损性能

通过模压烧结法制备了超高分子量聚乙烯(ultra-high molecular weight polyethylene,UHMWPE)与硅烷(silane,s)和钛酸酯(titanate,t)偶联剂修饰的纳米蒙脱土(nano-montmorillonite,nano-MMT)复合材料,nano-MMT含量由0到15%(质量分数,下同).采用45#钢为摩擦对偶件的往复滑动式摩擦磨损试验机,在室温干摩擦条件下测试了复合材料的摩擦学性能,实验条件为:接触压力P=8.0 kN、滑动速度v=1.8 m/min、时间t=3 h;用扫描电镜观察了复合材料磨损表面的形貌并分析了磨损机理.结果表明:随nano-MMT含量的增加,偶联修饰的nano-MMT/UHMWPE复合材料的硬度、摩擦系数和磨损率增加;偶联修饰改善了复合材料的摩擦学性能;与钛酸酯相比,硅烷偶联修饰nano-MMT/UHMWPE复合材料的硬度和摩擦学性能更好.用5%硅烷偶联修饰的nano-MMT,5%钛酸酯偶联剂修饰的nano-MMT和5%nano-MMT增强的UHMMPE复合材料的摩擦系数μ、摩擦温度θ、磨损率W分别为:μs=0.124,μt=0.135,μ=0.180;θs=92℃,θt=96 ℃,θ=94 ℃;Ws=4.25×10-7 mm3/(N·m),Wt=6.31×10-7 mm3/(N·m),W=18.80×10-7 mm3/(N·m);两种偶联修饰复合材料的表面磨损情况相似,含5%nano-MMT的复合材料主要表现为粘着磨损,而含15%nano-MMT的复合材料主要表现为表层和亚表层的脆性疲劳断裂.     

粉体粒度对镍/Ti3SiC2复合镀层耐磨性的影响

采用电沉积法制备了Ni/Ti3SiC2复合镀层。镀液组成和工艺条件为:NiSO4·6H2O 250 g/L,NiCl2·6H2O 45 g/L,H3BO340 g/L,Ti3SiC2粉体35 g/L,pH 4.0,温度(55±1)°C,搅拌速率400 r/min,电流密度0.65 A/dm2,时间30 min。研究了Ti3SiC2粉体粒度对Ni/Ti3SiC2复合镀层耐磨性的影响。结果表明,随Ti3SiC2粉体粒度减小,复合镀层的表面粗糙度减小,耐磨性提高。经磨损试验后,Ni/Ti3SiC2复合镀层未出现裂纹或剥落等严重的磨损现象,说明Ni/Ti3SiC2复合镀层具有良好的耐磨性。     

MoSi2-再结晶SiC复合材料的高温抗氧化性能及氧化机理

在SiC粉中添加MoSi2粉,采用模压成型、无压烧成方法制备MoSi2-再结晶SiC（RSiC）复合材料。利用扫描电子显微镜、X射线衍射和等温氧化法研究复合材料的高温抗氧化性能及氧化机理。结果表明,所得复合材料中SiC为6H型,部分MoSi2转变为六方结构M04.8Si3Co6,添加MoSi2前后样品的氧化产物均为方石英,样品表面生成的氧化膜形貌相似。氧化过程中样品质量变化与时间关系遵循抛物线规律,随MoSi2添加量增加,复合材料的抗氧化性能显著提高,其中,添加20％（质量分数）MoSi2所得复合材料在1500℃循环氧化100h后质量增加量仅为未添加MoSh样品的37％。当MoSi2添加量为10％时,复合材料的抗氧化性能随样品烧成温度的升高先提高后降低,2300℃烧成所得材料有较好的高温抗氧化性能,其氧化速率常数为0．99mg^2／（cm^4·h）。在氧化初始阶段,M04.8Si3C06和MoSi2首先发生氧化反应,随氧化时间增加,M04.8Si3Co6和MoSi2消耗殆尽,此后的氧化则主要为M05Si3和SiC的氧化。Si02膜的致密性和膜厚度与膜中M05Si3的含量有关。     

水热温度对SiC–C/C复合材料表面水热电泳沉积SiCn–MoSi2复合抗氧化涂层的影响

采用水热电泳沉积法在SiC–C/C复合材料表面制备了纳米碳化硅和二硅化钼的复相(SiCn–MoSi2)抗氧化涂层。采用X射线衍射和扫描电子显微镜等对制备涂层的晶相组成、表面及断面微观结构进行了表征。研究了水热温度对制备涂层的结构及高温抗氧化性能的影响,分析了涂层在1 600℃静态氧化行为及失效机理。结果表明:外涂层主要由MoSi2和β-SiC晶相组成。复相外涂层的致密程度、厚度及抗氧化性能随着水热温度的升高而提高。SiCn–MoSi2/SiC复合涂层具有较好的抗氧化和抗热震能力,在1 600℃氧化80 h后氧化质量损失为3.6×10–3 g/cm2。复合涂层在1 600℃的氧化失效主要是由于经过长时间氧化后SiO2玻璃膜层不能及时有效填补涂层中的缺陷,涂层中出现贯穿性的裂纹和孔洞导致的。     

热处理对SiC/Al复合材料摩擦磨损性能的影响

采用热压法制备了SiC(10～30wt%)/Al复合材料,并研究热处理前后复合材料与钢球对磨的摩擦磨损规律。结果表明:热处理显著降低了复合材料的摩擦系数,平均降幅为25%;同时还减少了复合材料的磨损率,低(15wt%以下)、高(20wt%以上)SiC含量的复合材料的平均降幅分别为38%和60%。载荷超过5 N后,高SiC(20wt%以上)含量的复合材料热处理后的磨损率大幅降低,7 N时,30wt%SiC/Al复合材料的磨损率可达到1.14×10-3 mm3/m,说明高含量SiC/Al复合材料在大应力作用下的耐摩擦磨损场合具有良好的适应性。     

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。