表面织构与DLC涂层复合处理影响材料摩擦特性的研究进展

近些年来表面织构化与表面涂覆技术在提高摩擦学性能方面取得了良好的进展,有越来越多的研究将表面织构技术与涂覆技术进行融合,发现在适当的外界环境下合适的织构化参数与DLC涂层复合处理后显现出优异的摩擦学特性,两者间做到了1+1大于2的效果。表面织构化已经广泛的应用在改善材料摩擦性能等方面,然而其在干摩擦条件下可能并不能起到很好的润滑效果。DLC涂层被世间公认为是有效的固体润滑剂,它具有良好的减摩、抗磨性,但涂层却有着吸附力差的缺点,表面织构可以增大涂层与基材之间的有效结合强度,增加表面的腐蚀能力,进而可以提高涂层的摩擦学性能、腐蚀性能、生物相容性。织构化与DLC涂层的结合可以在航空、汽车、机械等领域得到广泛应用,进而提高产品的性能和可靠性。主要介绍表面织构化与DLC涂层复合改性处理后材料的摩擦磨损特性。并从织构的几何参数、实验条件、接触方式、摄入元素、涂层厚度以及仿真分析等几方面进行阐述。为帮助后续的研究方向提供参考。最后对织构与涂层复合改性方面的发展趋势进行展望。     

氧化石墨烯/镍纳米润滑添加剂的润滑性能

目前有关氧化石墨烯表面负载金属纳米颗粒作为润滑添加剂的研究不多.为此,利用化学沉淀法制备了氧化石墨烯/镍纳米润滑复合材料,利用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对样品进行表征.将氧化石墨烯和氧化石墨烯/镍纳米材料作为润滑添加剂分别添加到液体石蜡中,利用四球摩擦磨损试验机分别考察其摩擦学性能.结果表明:相对于纯液体石蜡,添加氧化石墨烯/镍纳米润滑复合材料的液体石蜡和添加氧化石墨烯的液体石蜡的润滑效果都有提高,且添加氧化石墨烯/镍纳米复合材料时润滑效果最好.氧化石墨烯/镍纳米复合材料添加量为0.08％时润滑效果最好,相对于纯液体石蜡,摩擦系数和磨斑直径分别降低了18％和22％.     

微/纳米复合涂层的抗冲蚀磨损性能

为了修复在冲蚀磨损环境下流体机械的过流部件,在分析过流部件冲蚀磨损机理的基础上,优选微/纳米颗粒填料对有机复合弹性涂层的黏性底层和抗冲蚀橡胶层进行优化设计,模拟现场工况利用转盘式磨损实验装置对涂覆该涂层的试件以及另外四种不同表面处理方法的试件进行耐冲蚀磨损性能实验,并采用失重法和扫描电镜(SEM)对冲蚀磨损结果进行了分析和对比。结果表明:经过35h的冲蚀磨损后,所研究的五种不同表面处理方法处理后的试件在冲蚀磨损过程中的质量变化规律相同,微/纳米复合涂层具有最佳的耐冲蚀磨损性能,基本没有失重,而用胎体粉涂覆的试件耐冲蚀磨损性能最差,说明该涂层能有效修复过流部件并提高过流部件的抗冲蚀磨损能力。     

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。     

316L不锈钢沟槽型表面微织构减摩特性实验研究

采用激光微加工技术在316L不锈钢光滑表面上进行沟槽型织构化处理。在往复式摩擦磨损试验机上利用柱-平面接触方式对沟槽型织构和光滑表面进行摩擦磨损对比实验,重点考察了激光表面织构参数对其摩擦性能的影响,同时通过扫描电子显微镜对磨斑形貌进行了分析。结果表明,与未织构试样相比,织构化表面的摩擦因数均有不同程度减小且表现得更为稳定、磨损相对轻微,这是由于所制备的表面微坑起到了储存润滑介质并捕获磨屑的作用;织构条纹的结构参数对摩擦磨损有重要影响,随着沟槽宽度和沟槽间距的增大,摩擦因数均呈先下降后上升的趋势,而当沟槽宽度为100μm和沟槽间距为200μm时减摩抗磨性能最佳;此外,研究表明接触载荷对织构化表面摩擦因数的影响较小,织构化处理对高负载环境下的减摩抗磨性能影响更加显著。     

纳米金属/层状硅酸盐复合润滑添加剂的摩擦学性能

采用机械化学法制备了纳米铜/蛇纹石复合润滑材料,利用微动摩擦磨损试验机考察了其作为润滑油添加剂的摩擦学性能,借助纳米压痕仪（nano-in-denter）、扫描电子显微镜（SEM）、能量色散谱仪（EDS）及光电子能谱仪（XPS）对磨损表面进行了表征,探讨了减摩抗磨机理。结果表明复合润滑材料具有优异的摩擦学性能,其摩擦因数及磨损率分别较基础油降低约16.4%和69.2%。复合润滑剂颗粒参与了摩擦界面复杂的理化作用,形成了致密光滑的保护膜,主要由Fe、Si等元素组成,具有较高的微观力学性能,提高了摩擦表面的磨损抗力,显著地降低了摩擦磨损。     

TC11合金表面MLG/Fe2O3纳米颗粒摩擦层的稳定性

使用MPX-2000型摩擦磨损实验机对TC11合金在不同载荷和纳米润滑材料条件下进行摩擦磨损实验。使用SEM、EDS、XRD等手段对其磨损表面和剖面的形貌、成分、结构进行了对比观察和分析。结果表明:将不同种类的纳米材料添加到摩擦副的滑动界面,在TC11合金磨损表面均能形成纳米颗粒摩擦层,摩擦层的稳定性取决于其组成和各组分的含量。只含MLG的摩擦层因承载能力差而具有较低的稳定性,极易破坏。只含Fe2O3的摩擦层在低载时稳定性较高,能减少磨损但是不能降低摩擦。同时含MLG和Fe2O3的双层摩擦层兼具良好的润滑性和承载能力,稳定性强,使TC11合金的摩擦磨损性能显著提高。添加富Fe2O3纳米复合材料的双层MLG/Fe2O3纳米颗粒摩擦层具有更高的稳定性,能更有效地提高钛合金的摩擦学性能。     

岩心表面疏水纳米颗粒吸附层的形成与表面特性

通过将超疏水的纳米颗粒吸附在岩心表面,可以在岩心表面形成一层致密的纳米颗粒吸附层,吸附纳米颗粒后的岩心表面具有类荷叶表面的微纳米双重结构特征,纳米颗粒吸附层的存在可以将原来强亲水的岩心表面转化为强疏水状态,纳米颗粒分散液具有较为明显的减阻性能,岩心流动实验结果表明,经纳米颗粒分散液处理后的岩心最大降压幅度可达159％,平均降压幅度为73．4％。研究结果对纳米颗粒吸附法降压增注技术的开发具有重要意义。     

聚芴/无机粒子纳米复合材料的制备及其光致发光研究

从2,7-二溴芴出发合成9,9-二辛基聚芴(POF),在球状SiO2、多孔SiO2、TiO2、未改性Al2O3和改性Al2O3纳米粒子中筛选出有良好溶解性的改性Al2O3纳米微粒制备POF/Al2O3纳米复合材料.研究表明POF/Al2O3纳米复合膜的成膜性好,荧光发射光谱相对于POF膜有明显的蓝移,发光峰波长不随激发波长移动,有很好的荧光特性.     

碳纤维表面Pyc/BN复合涂层的制备及抗氧化性能研究

为了提高碳纤维的抗氧化能力,采用浸渍-化学转化法在碳纤维表面制备热解碳/氮化硼(Pyc/BN)复合涂层.首先将脱胶、表面活化的碳纤维浸渍硼酸、尿素和酚醛树脂的混合溶液,然后在N2气氛中,不同温度(700、800、和900℃)下热处理2h.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR...     

Microstructure and surface mechanical property of AZ31 Mg/SiCp surface composite fabricated by Direct Friction Stir Processing

In this paper, Direct Friction Stir Processing (DFSP) to produce surface composite was proposed. A hollow and pinless DFSP tool was designed to fabricate the surface composite on the AZ31 plate of rolling state. The reinforcement particles flowed out through the through-hole of DFSP tool and entered the enclosed space between shoulder and base metal. They were then pressed into the workpiece as the rotating tool advanced along it just like a ‘planter’. Microstructure observed by optical microscope and scanning electron microscope showed that the reinforcement particles were homogeneous and dispersed in the stir zone. The thickness of the composite layer reached 150 μm. The grain size decreased from 16.57 μm to 1.24 μm in the composite layer. The micro-hardness increased from 57.77 Hv to 115.51 Hv. The plow width of the AZ31 with SiC decreased from 620 μm to 410 μm for the wear test.     

六方氮化硼的剥离及其在导热复合材料中的应用

六方氮化硼(h-BN)是一种石墨烯类二维材料,具有很高的导热性。当将其剥离成二维氮化硼纳米片(BNNSs)时,因其层状材料特殊的电子性能和高比表面积,使其制备技术受到很多研究人员的关注,其剥离方法以机械球磨和液相超声为主。综述了氮化硼二维纳米材料的几种剥离方法、原理及其优缺点,将在塑料导热材料中呈现较好的应用前景。     

SiO_2表面包覆改性钛酸钡/聚酰亚胺复合薄膜的制备与性能

以聚酰亚胺(PI)为基体,将聚酰亚胺与钛酸钡(BaTiO3)纳米粒子进行复合,采用原位聚合法制备BaTiO3/PI复合薄膜。为提高BaTiO3纳米粒子的分散性和表面性能,采用SiO2对BaTiO3纳米粒子进行表面包覆改性,并制备改性BaTiO3/PI复合薄膜。采用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜等对制备得到的改性BaTiO3进行了表征,测试了复合薄膜的介电性能。结果发现,SiO2与BaTiO3粒子间仅是物理包覆,没有新物质形成。测试频率为103 Hz时,质量分数为5%的SiO2包覆改性使复合薄膜的介电常数增大到21.8,介电损耗为0.00521,击穿强度为76 MV/m,储能密度为0.56J/cm3。研究表明,采用SiO2对BaTiO3改性使得复合薄膜的介电性能有所提高。     

Preparation of carbon nanotube/chitosan/gold nanoparticle composite microspheres

The electrostatic layer-by-layer (LbL) assembly of acid-modified multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) and biopolymer chitosan (CHIT) is realized on planar substrates and polystyrene (PS) microsphere templates, respectively. The successful stepwise growing process of the composite films on planar substrates is investigated and confirmed by scanning electron microscopy and UV-vis spectroscopy. The transfer of the LbL assembly of MWNTs and CHIT to spherical PS microspheres leads to novel (MWNT/CHIT)PS core-shell structure, on which the gold nanoparticles (GNPs) are deposited to fabricate GNP(MWNT/CHIT)PS composite microspheres. The glass carbon electrodes modified with such (MWNT/CHIT)PS or GNP(MWNT/CHIT)PS composites exhibit satisfactory electrocatalytic activities for biomolecule dopamine.