基于分形粗糙表面的镀锌板接触与摩擦模型

在镀锌板的成形过程中,模具与坯料间的摩擦常使镀锌板的锌层发生剥落、划痕和裂纹等失效形式。为了评价镀锌板表面形貌、压力和润滑条件对界面摩擦行为的影响,选取了两种不同方法镀锌的钢板(合金化热镀锌板GA与热浸镀锌板GI)进行研究。用轮廓仪测量试样的表面形貌,用分形理论计算分形参数,获得真实接触面积与载荷的关系,然后建立镀锌板与模具之间的接触模型;并根据所建立的接触模型,构建了镀锌板表面形貌与载荷关系的摩擦模型。结果表明,所建立的摩擦模型其摩擦系数的理论值与实验值能够较好地吻合,平均误差小于10%,证明了该摩擦模型的准确性与可行性。     

高分子复合润滑涂层对低碳钢表面摩擦学性能的影响

为替代磷化-皂化处理工艺,通过浸涂高分子复合润滑液的方法在低碳钢试样表面制备涂层。利用HT-500型球盘摩擦试验机考察了低碳钢在高分子复合润滑涂层、磷皂化膜、无润滑介质这3种不同润滑条件下摩擦学性能,同时分析了干摩擦接触表面上摩擦切应力,并应用VHX-600K型超景深显微镜对磨损表面形貌观察,探讨磨损机制。结果表明：高分子复合润滑涂层与磷皂化膜具有相接近的润滑减摩特性,摩擦因数与干摩擦相比分别减小67.33%和68.79%,对摩初期5 min内前者略低2.1%,且减摩性能都较稳定。此外,磨损机制与不同润滑条件下的摩擦行为有关。干摩擦过程中,磨粒磨损、氧化磨损起主导作用;表面有磷皂化膜的摩擦磨损机制主要为轻微磨粒磨损与少量氧化磨损;高分子复合润滑涂层作用下,表面磨损程度最小,主要表现为轻微磨粒磨损。     

干态及脂润滑条件下微动磨损白层的对比研究

对比研究了GCr15钢在干态、脂润滑条件下的微动磨损行为,分析了白层对摩擦因数和磨损的影响.结果表明:微动白层在干态下快速形成,而润滑条件下略微滞后且白层不易被破坏;在润滑脂及白层的共同作用下,摩擦因数和磨损得到明显的降低,表面切应力仍是白层形成的主要控制因素.     

Ti6Al4V表面仿鲨鱼皮形貌的生物摩擦学特性

为改善Ti6Al4V表面的生物摩擦学性能,利用激光表面织构化技术在其表面制作仿鲨鱼皮形貌图案.以Zr O2/Ti6Al4V为摩擦副,在MRTR多功能摩擦磨损试验机上进行干摩擦和不同润滑环境下的球-盘往复直线摩擦学试验,并采用扫描电镜观察试样表面的磨痕形貌。结果表明:干摩擦下,仿鲨鱼皮形貌Ti6A14V的摩擦因子比未仿鲨鱼皮形貌的降低了0.035,降幅达70%;在不同润滑环境下,仿鲨鱼皮形貌Ti6A14V的摩擦因子,相比未仿鲨鱼皮形貌呈现不同程度的下降。试样干摩擦下主要发生磨粒磨损和粘着磨损,但随着润滑剂中透明质酸和γ-球蛋白浓度的增加,试样出现了腐蚀磨损。     

Sip/ZA40复合材料磨损性能研究

采用磨损试验研究了干磨擦和油润滑摩擦条件下,硅含量对含硅高铝锌基复合材料磨损性能的影响。应用扫描电子显微镜分析了复合材料磨面的形貌特征。结果表明,含硅高铝锌基复合材料的耐磨损性能优于基体合金;在油润滑条件下,硅含量越高,复合材料的耐磨性能越好;在干摩擦条件下,硅含量为4.5％复合材料的耐磨性能优于其它试验材料。含硅材料的磨损机理是微切削磨损、表面脱落和磨粒磨损的综合作用。     

大变形纯钛微弧氧化膜层的生物摩擦学性能

采用微弧氧化法在纯钛及大变形纯钛表面制备多孔氧化膜层,研究微弧氧化膜层在干摩擦、模拟体液和小牛血清不同润滑介质条件下的生物摩擦学性能,探讨钛基材组织细化对其膜层表面摩擦磨损性能的影响。结果表明:与纯钛微弧氧化膜层相比,大变形纯钛微弧氧化膜层耐磨性能更优的原因在于钛基材晶粒的细化使得晶体缺陷增多,为微弧氧化膜层的形核提供了更多的能量,反应生成的Ti O_2膜层硬度更高,膜层表面更致密、均匀、光滑,提高了其摩擦磨损性能。大变形纯钛微弧氧化膜层在小牛血清润滑时的摩擦系数和磨损程度都低于干摩擦和模拟体液润滑条件下的摩擦系数与磨损程度。这归因于小牛血清在摩擦表面形成的化学反应膜及物理吸附膜,起到了更有效的润滑、冷却与承载作用。     

钛微弧氧化膜层在不同摩擦工况下的摩擦磨损行为研究

目的 研究钛微弧氧化膜层在不同摩擦工况下的摩擦磨损行为,为该膜层在工业领域中的合理应用提供参考.方法 首先,在铝酸盐电解液中,通过恒压模式制备钛微弧氧化膜层,然后在四种摩擦工况下(干摩擦/GCr15对磨球、干摩擦/Al2O3对磨球、油润滑/GCr15对磨球和油润滑/Al2O3对磨球),测试微弧氧化膜层的摩擦学性能.通过XRD分析膜层的物相组成,通过SEM、EDS分析不同摩擦工况下磨痕的表面形貌和元素分布,测量膜层的摩擦系数和磨损率,探讨不同工况下钛微弧氧化膜层的摩擦磨损形式和机理.结果 干摩擦/GCr15对磨球工况下,膜层主要发生磨粒磨损,磨损率为1.4×10–5 mm3/(N·m);在干摩擦/Al2O3对磨球工况下,膜层迅速失效;在油润滑/GCr15对磨球工况下,膜层仅发生轻微磨损,表面出现疲劳剥落现象,磨损率为5.3×10–6 mm3/(N·m);在油润滑/Al2O3对磨球工况下,膜层疲劳磨损较严重,磨损率为1.5×10–5 mm3/(N·m).结论 当对磨副材料为硬度较低的金属材料时,钛微弧氧化膜层在干摩擦和油润滑工况下,均表现出良好的耐磨性,但干摩擦工况容易造成对磨副材料的严重磨损;当对磨副材料为高硬度的陶瓷材料时,干摩擦工况下,钛微弧氧化膜层的耐磨性很差,然而通过润滑油可以显著降低膜层的摩擦系数和磨损率.     

润滑状态对C/C复合材料摩擦磨损特性的影响

在M-2000型摩擦磨损实验机上,对3种C/C复合材料与40Cr钢配副分别在干态、水润滑、油润滑3种条件下的摩擦磨损行为进行了研究.结果表明:在3种润滑条件下,干态摩擦试样的摩擦系数最大,体积磨损最小;基体炭为树脂浸渍炭的试样在3种试样摩擦系数最高,约为0.141～0.205;水润滑时试样的摩擦系数最小,为0.05～0.10,但体积磨损最大,最高可达7.75 mm3油润滑时试样的摩擦系数和体积磨损均介于干态和水润滑之间;干摩擦时,试样的摩擦系数随着载荷增加而缓慢降低,水润滑和油润滑的摩擦系数则随着载荷的增加而先增加后减少;干态摩擦时材料表面形成了完整的摩擦膜,水润滑和油润滑条件下摩擦膜很薄且不完整;所有润滑条件下试样均以磨粒磨损或犁削磨损为主.     

镀锌板后处理产品性能对比研究

对几种镀锌后处理产品的表面形貌、耐蚀性、润滑性、耐磨性和耐指纹性进行比较研究。结果表明,自润滑板、耐指纹板和钝化板既有较好的耐蚀性,又具有一定的润滑性、耐指纹性和耐磨性,润滑性顺序为自润滑板耐指纹板钝化板镀锌板,耐磨性顺序为自润滑板耐指纹板钝化板镀锌板。自润滑钢板摩擦试验初期为自润滑层中某些物质向摩擦副转移过程,摩擦系数是变化的,之后保持稳定值。综合考虑,自润滑镀锌板具有优异的综合性能,能够在无其它润滑添加剂情况下进行冲压成型,是一种环保型功能性涂层镀锌板。     

润滑条件下WC-CoCr涂层的磨损行为

研究了在润滑条件下,WC-CoCr涂层与SiC摩擦副对磨时的摩擦和磨损性能,分析了加载载荷和润滑条件(干摩擦、润滑脂、金刚石研磨膏)对WC-CoCr涂层摩擦系数和磨损量的影响规律,对涂层的磨损机理进行了探讨。实验结果表明:脂润滑时,WC-CoCr涂层与SiC摩擦副对磨时的摩擦系数和磨损率降为最小,其中摩擦系数基本在0.1左右波动;金刚石研磨膏润滑时,磨损率高达1.521 24×10-6 g/m,为干摩擦条件下的2.68倍,抗磨减摩效果不理想;干摩擦时,涂层表面存在硬挤压痕,主要磨损机制为微切削并伴随着塑性变形,而在金刚石研磨膏润滑条件下,三体磨粒磨损起主导作用。     

类金刚石膜对CoCrMo合金摩擦性能的影响

目的研究类金刚石膜(DLC)在不同工况条件下的摩擦性能。方法使用磁控溅射技术,在CoCrMo合金表面沉积掺杂Cr元素的DLC薄膜。通过X射线衍射能谱和拉曼光谱对DLC膜表面的化学成分进行分析,采用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观察DLC膜的表面形貌,借助摩擦试验仪测试DLC膜在不同工况条件下的摩擦性能。结果薄膜表面呈现颗粒状结构,且薄膜表面粗糙度在10 nm左右,物相分析表明,DLC薄膜为非晶化结构。在牛血清白蛋白(BSA)和NaCl溶液润滑条件下,DLC/CoCrMo摩擦副的平均摩擦系数(COF)分别趋于0.08,磨损区域存在少量的刮痕;而在干摩擦条件下,摩擦系数曲线表现出由高到低的变化趋势,平均摩擦系数约为0.21,同时在销磨损表面能观察到石墨化转移层。当接触压力为1 MPa时,平均摩擦系数约为0.10;接触压力增加至8 MPa时,平均摩擦系数约为0.08。结论润滑条件下,DLC膜表面悬键被钝化,减小其与配副表面之间的相互作用力,因此摩擦系数较低;干摩擦条件下,石墨化转移层充当固体润滑层,最终导致摩擦系数呈现下降趋势。DLC薄膜对摩擦配副具有明显的减摩效果。     

大变形纯钛微弧氧化膜层的生物摩擦学性能研究

采用微弧氧化法在纯钛及大变形纯钛表面制备多孔氧化膜层,研究微弧氧化膜层在干摩擦、模拟体液和小牛血清不同润滑介质条件下的生物摩擦学性能,探讨钛基材组织细化对其膜层表面摩擦磨损性能的影响。结果表明：与纯钛微弧氧化膜层相比,大变形纯钛微弧氧化膜层耐磨性能更优的原因在于钛基材晶粒的细化使得晶体缺陷增多,为微弧氧化膜层的形核提供了更多的能量,反应生成的TiO2膜层硬度更强,膜层表面更致密均匀光滑,提高了其摩擦磨损性能所致。大变形纯钛微弧氧化膜层在小牛血清润滑时的摩擦系数和磨损程度都优于干摩擦和模拟体液润滑条件下的摩擦系数与磨损情况。这归因于小牛血清于摩擦表面形成的化学反应膜及物理吸附膜,起到了更有效的润滑、冷却与承载作用。     

厚规格镀锌板表面黑斑缺陷分析

利用扫描电镜对厚规格镀锌板生产过程中出现的表面黑斑缺陷进行表面形貌和成分分析,研究缺陷形成原因并提出改进措施。结果表明,镀锌层表面的局部氧化以及由于长时间在高温下与带钢表面摩擦,塔顶辊辊面状态较差是导致厚规格钢板生产过程中出现表面黑斑的主要原因。     

硫化物喷涂层的微观组织与减摩性能

利用球磨方法得到用于喷涂的、粒度约40μm的硫化亚铁（FeS）微颗粒，再用超音速火焰喷涂的方法在45钢表面制备了固体润滑硫化亚铁涂层。利用原子力显微镜（AFM）、扫描电镜（SEM）和光学显微镜观察分析了硫化亚铁喷涂层的表面、截面与磨面形貌。利用MM-200摩擦磨损试验机考察了硫化亚铁喷涂层在干摩擦条件下的摩擦学性能。结果表明，固体润滑硫化亚铁喷涂层具有优异的减摩、耐磨性能。     

超声振动辅助铣削加工钛合金表面摩擦磨损性能研究

目的研究超声振动辅助铣削加工钛合金表面形貌及摩擦磨损性能的优势。方法将0、6、12μm的超声振动振幅分别施加到铣削加工的进给方向加工TC4钛合金,得到不同加工参数条件下的表面形貌。用多功能扫描电子显微镜观察不同条件下的微观表面形貌,并且对不同表面的摩擦磨损性能进行了测试,分析了超声振动对表面摩擦磨损性能的影响。结果施加超声振动后,表面微观形貌与传统铣削加工存在较大区别。表面微观形貌不仅存在因进给速度产生的进给划痕,还存在一定规律的微观织构。摩擦磨损试验分析了干摩擦与润滑脂摩擦两种情况。干摩擦条件下,超声振动对摩擦系数的影响较明显,振幅为6μm时,摩擦系数有所减小;振幅为12μm时,摩擦系数有所增大。脂润滑条件下,摩擦系数变化较小。结论通过超声振动辅助铣削可以加工出具有一定微观形貌的表面织构,这些微织构的存在影响了加工表面的摩擦磨损性能,对于研究表面抗磨减阻性能有一定的作用。     

芦荟胶液对Co-Cr-Mo合金摩擦学性能影响的研究

目的芦荟多糖胶液具有良好的流变性和生物相容性,有望成为一种绿色润滑液。方法首先提取新鲜芦荟胶液充当润滑液,采用红外光谱分析芦荟胶液中的多糖成分。在球-盘摩擦实验装置上分别研究干摩擦、水和芦荟胶液润滑下,氧化锆陶瓷球与Co-Cr-Mo合金对磨时的润滑行为,并对不同润湿性的Co-Cr-Mo表面的摩擦学性能进行初步探讨。最后利用扫描电镜和能谱仪分析磨损表面的微观形貌和元素分布。结果润湿性对Co-Cr-Mo表面的摩擦学性能有显著影响。干摩擦条件下,疏水性表面的平均摩擦系数为0.65,低于亲水性表面的摩擦系数。水润滑时,疏水性表面的平均摩擦系数为0.35,要比亲水性表面的低20%左右。当采用芦荟胶液润滑时,Co-Cr-Mo表面的摩擦系数显著降低,其中亲水性表面的摩擦系数更稳定,其平均摩擦系数仅为0.28。结论芦荟胶液润滑条件下,合金表面的磨损较轻,其主要磨损形式表现为轻微的犁沟。芦荟胶液中的多糖组分在摩擦作用下在摩擦表面形成转移膜,对Co-Cr-Mo合金起到润滑防护的作用。     

液体辅助激光加工织构及表面摩擦特性研究

为了缓解切削加工钛合金等难加工材料过程中存在的刀具磨损等问题,采用激光器分别在空气介质和液体辅助条件下在YG6硬质合金刀具表面加工直线沟槽织构,在UMT直线往复摩擦磨损试验机上测试了不同工艺加工所得织构刀具的摩擦及磨损性能,通过体视显微镜对磨损形貌进行表征分析,采用计算流体力学方法对试验进行模拟仿真,并结合流体动力学分析,探究织构刀具在润滑条件下的减摩机制。结果表明：激光加工工艺显著影响硬质合金刀具表面在切削液润滑条件下的摩擦磨损行为,液体辅助激光加工所得织构表面表现出较好的抗摩擦磨损性能,摩擦因数相对于无织构刀具表面降低了78.2%,主要是由于在摩擦过程中刀具-工件接触区的油膜产生了较好的楔形效应,改善了摩擦过程中的润滑状态,提高了摩擦学性能。     

EM42与Si3N4陶瓷干摩擦磨损性能的研究

在HT-1000型高温摩擦磨损试验机上对EM42高速钢与氮化硅(Si3N4)陶瓷配副进行干滑动摩擦磨损试验,利用SEM观察并分析了摩擦面的磨损形貌及磨损机理。结果表明:EM42高速钢与氮化硅(Si3N4)陶瓷在干摩擦条件下,随着摩擦速度的增加,摩擦系数的变化幅度和磨损量都逐渐降低。摩擦表面由低速的犁沟、硬质相(MC)的剥离脱落,转向表面硬质相(MC)磨粒对EM42高速钢的挤压犁沟、疲劳脱落,再到摩擦表面润滑膜的最终形成;其磨损机理由低速的EM42高速钢表面的硬质相被撞击破碎或剥落而形成磨粒磨损,氧化疲劳磨损转变为高速表面的氧化疲劳磨损和磨粒磨损。     

CrMoCu合金铸铁离子渗硫层的摩擦学性能研究

利用MM-200摩擦磨损试验机,在油润滑条件下对CrMoCu合金铸铁表面离子渗硫层的摩擦学性能进行了研究.结果表明,在油润滑条件下,渗硫试样的摩擦学性能优于未处理试样.利用扫描电镜(SEM)及X射线衍射仪(XRD)分析了渗硫层表面微观形貌和相组成.研究表明,渗硫层中微小"毛细管"的存在,使其表面具有超常储油功能,从而使渗硫层具有良好的减摩、耐磨性能.     

EM42与TC4干摩擦磨损性能的研究

在MMW-1高温高速摩擦试验机上进行M42高速钢的高速干滑动摩擦磨损试验。利用SEM观察并分析磨损形貌及磨损机理。结果表明:M42高速钢在与TC4钛合金配副干摩擦条件下,随着摩擦速度的增加,摩擦因数和磨损率先降低后升高。当摩擦热累积达到一定值后,摩擦表面产生严重塑性变形甚至形成润滑薄膜。随着载荷的增加,摩擦表面起初产生犁沟磨损、磨粒磨损和粘着磨损,形成转移润滑膜,该膜厚度增加并被带走脱落;摩擦系数先降低然后升高,磨损率随着载荷的增加而逐渐上升。