石墨润滑下人字闸门底枢摩擦副摩擦学性能*

为研究石墨润滑条件下各参数对人字闸门底枢摩擦副摩擦磨损性能的影响，采用UMT-2多功能摩擦磨损试验机进行销-盘摩擦副试验，模拟闸门底枢低速重载工况条件，研究不同摩擦速度、石墨粒径下不同表面粗糙度人字闸门底枢摩擦副的摩擦磨损性能。试验结果表明：在不同转速工况下，表面粗糙度为0.8 μm的摩擦副采用粒径10 μm石墨颗粒润滑时润滑性能最优，表面粗糙度为2.0 μm的摩擦副采用粒径21 μm石墨颗粒润滑时润滑性能最优；随着转速增加，摩擦副摩擦因数与磨损量均增加。研究表明，石墨粒径大小和摩擦副表面粗糙度共同影响摩擦副摩擦学性能，这为闸门底枢的固体润滑剂选择和摩擦参数设计提供理论依据。     

钢铁材料表面锰磷化膜的耐磨性研究

研究了钢铁材料表面锰磷化膜的摩擦学特性及其影响因素，分析指出了磷化膜提高耐磨性的原因有：降低磷化件表面粗糙度，增加摩擦副润滑效果；防止承载状态下的摩擦副表面粘着等。试验结果表明，针对不同的摩擦副材料，综合控制锰磷化处理工艺，磷化件的表面状态及润滑条件，可有效地提高摩擦副的耐磨性。     

计入粗糙度的液压缸仿生微织构耦合效应研究

在间隙密封液压缸缸筒的内表面构造仿生菱形微织构,研究计入液压缸摩擦副表面粗糙度与表面微织构对液压缸缸筒内表面摩擦润滑性能的耦合影响。利用等效流量法求解表面微织构与表面粗糙度的耦合效应,同时以液压缸常用材料45钢为试件开展摩擦学试验,并对试验结果和仿真结果进行比较。研究结果表明:液压缸摩擦副的表面粗糙度与表面微织构耦合作用非常明显,合适的表面粗糙度和表面微织构尺寸,可使液压缸缸筒内表面从混合润滑状态转变为流体润滑状态,从而增大缸筒内表面的动压润滑效应;缸筒内表面的菱形微织构形貌存在最优组合,使得液压缸缸筒内表面的摩擦因数最小、润滑性能最好。     

20CrMnTi钢齿轮磨削表面的摩擦磨损试验研究

为了研究不同粗糙度表面、载荷与摩擦频率对20CrMnTi钢齿轮磨削表面的摩擦磨损性能影响规律和机理,分别在干接触状态与润滑接触状态下开展了往复滑动摩擦磨损试验。研究结果表明:摩擦系数随着接触表面粗糙度和载荷的增大而增大,但随着摩擦频率的增大而减小;磨损深度随着表面粗糙度、载荷和摩擦频率的增大而增大。因此,在干接触与润滑接触两种状态下,不同粗糙度表面、载荷与摩擦频率对摩擦学特性的影响机制均存在显著的差异。     

ESMl22润滑添加剂的磨损自补偿效应研究

研制出了在不同载荷和不同行程内对45^#钢—45^#钢摩擦副及45^#钢—锡青铜摩擦副均形成负磨损，具有优异的磨损自补偿效应和摩擦学效应的磨损自补偿润滑添加剂ESMl22。红外光谱分析证实，润滑添加剂在钢和铜摩擦表面形成了由聚合酯组成的自补偿膜。     

磨损自补偿的摩擦学原理

本文根据已完成的自补偿油润滑下钢－钢摩擦副的摩擦学试验和摩擦表面分析，对比分析了传统的边界润滑和磨损自补偿润滑的不同之处，提出了磨损自补偿的六条摩擦学原理。这些理论该能较好地解释试验结果，为磨损自补偿理论的建立提供了理论依据。     

ESM122润滑添加剂的磨损自补偿效应研究

研制出了在不同载荷和不同行程内对45~#钢-45~#钢摩擦副及45~#钢-锡青铜摩擦副均形成负磨损,具有优异的磨损自补偿效应和摩擦学效应的磨损自补偿润滑添加剂FSAM122。红外光谱分析证实,润滑添加剂在钢和铜摩擦表面形成了由聚合酯组成的自补偿膜。     

面接触条件下织构表面摩擦特性研究

为研究织构表面对面接触摩擦副摩擦特性的影响,设计和制造4个表面高度算术平均值相同、表面微凹坑面积占有率分别为7%、14%、21%、28%的试件,选用HDM20端面摩擦磨损试验机,针对油润滑和脂润滑两种润滑剂,在不同载荷、转速等工况和不同摩擦副配对材料等条件下进行了试验研究,探讨表面形貌对摩擦特性的影响规律,并使用Talysurf CCI Lite非接触式三维光学轮廓仪对试样进行三维表面测量,采用ISO25178定义的体积参数和连通性系数对三维表面形貌进行表征,从而得出表面体积参数及连通性系数与摩擦因数的关系。结果表明:在油润滑条件下表面形貌的微观结构特性对摩擦的影响要比脂润滑条件下的更显著;在钢对铜摩擦副条件下织构表面的摩擦因数变化比较复杂,在钢对钢摩擦副条件下织构表面的摩擦因数变化相对平稳;在不同的条件下,最优的表面微观结构特性也不同;将连通性系数和体积参数结合起来对表面形貌进行表征将更有利于表面微观结构特性的摩擦学设计。     

不同润滑介质下GCr15/45#钢摩擦磨损特性的研究

利用DELTALAB-NENEDS20型高精度液压式微动试验机在干摩擦、水润滑和油润滑等条件下，对GCr15／45#钢进行了微动磨损实验，研究了润滑条件对GCr15／45#钢对摩时的摩擦学性能的影响，并利用激光共焦显微镜对45#钢的磨损表面进行了观察和分析。结果表明润滑介质可以降低摩擦副摩擦因数和45#钢的磨损量；材料的磨损机制也随着润滑条件的不同发生了相应的变化。     

超声振动对不同黏度润滑油摩擦学性能的影响

研究GCr15/45#钢摩擦副在4种不同黏度的润滑油润滑时,有和无超声振动下的摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜分析磨痕表面形貌,探讨在不同黏度润滑油作用下,超声振动对润滑油摩擦学性能的影响机制。结果表明:超声振动对不同黏度润滑油摩擦学性能的影响是不同的;超声振动可以提高低黏度润滑油润滑的减摩抗磨性能,如在6#白油润滑时施加超声振动后,摩擦副间的摩擦因数和磨损体积分别减小了13.6%和17.5%;高黏度润滑油润滑时,超声振动会加剧摩擦副的摩擦磨损,如在150BS润滑时施加超声振动后,摩擦副间的摩擦因数和磨损体积分别增加了10.4%和50%。     

ZnO纳米微粒作为润滑油添加剂的摩擦学作用机理

通过实验研究了 Zn O纳米微粒作为润滑油添加剂的摩擦学特性 ,提出了作用机理模型。在润滑油中同时加入 Zn O纳米微粒和分散剂可显著改善润滑油的耐磨减摩性能。其作用机理是 ,分散剂吸附在 Zn O纳米微粒团簇表面 ,然后共同吸附在摩擦副表面 ,在剪切力的作用下 ,Zn O纳米微粒团簇分割成更小的单元 ,当载荷继续增大时 ,Zn O纳米微粒处于熔化或半熔化状态 ,从而起到降低磨损 ,减小摩擦的作用     

磷、氮改性油酸水溶性润滑添加剂的合成及摩擦学性能

以油酸为原料，合成了一种新型含磷、氮水溶性润滑添加剂，用红外光谱仪对其主要官能团进行了鉴定，用摩擦磨损试验机考察了合成产物在水中的摩擦学性能，用扫描电子显微镜观察分析了磨斑表面的形貌，并用X射线光电子能谱仪分析了钢球磨损表面典型元素的化学状态。结果表明：含磷、氮水溶性润滑添加剂具有优良的抗磨和减摩性能，添加剂在钢球磨损表面形成了吸附膜和（或）摩擦化学反应膜，表现出良好的抗磨和极压作用，从而提高了添加剂在中水的摩擦学性能。     

磨损自补偿润滑添加剂 ZT2 的摩擦学特性试验

在基础油Ｌ－ＡＮ４６中测定了磨损自补偿添加剂及对比添加剂二烷基二硫代磷酸锌的各项摩擦学性质，研究证实添加剂ＺＴ２对钢／钢摩擦副具有磨损自补偿功能，产生了优异的综合摩擦学效应，摩擦副的减摩性、耐磨性和抗擦伤性均得到了显著的改善。     

添加纳米磁性微粒的润滑油摩擦学行为研究

用化学方法制备纳米MnZnFe2O4磁性微粒，在四球摩擦磨损试验机和立式万能摩擦磨损试验机上考察了MnZnFe2O4纳米磁性微粒作为润滑油添加剂的抗磨减摩性能及对磨损表面的修复作用，并用扫描电子显微镜观察分析了磨斑表面形貌。实验表明，MnZnFe2O4纳米微粒添加剂可以显著提高基础油的承载能力，减小磨斑直径；磁性颗粒有利于加强吸附在摩擦副表面上形成物理吸附膜，并在摩擦表面形成自修复膜，对磨损表面具有一定的修复作用。     

Comparing tribological behaviors of plasma nitrided and untreated bearing steel under lubrication with phosphor and sulfur-free organotungsten additive

The interactions and synergistic tribological effects between plasma nitrided bearing steel surface and phosphor and sulfur-free organotungsten lubricating additive compared with that of untreated steel were investigated in this paper. The tribological behaviors were examined on a four-ball friction and wear tester. The chemical characteristics of the tribofilms were analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results showed that the obvious synergistic effects of better tribological performance between nitrided surface and organotungsten additive were attributed to WN formed in the tribofilm and a stronger adsorption of organic carbon chains and higher contents of C and W element in the tribofilm.     

纳米二硫化钼作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究

研究纳米二硫化钼作为润滑油添加剂的摩擦学性能。以不同的表面活性剂和不同的超声波分散时间制备纳米二硫化钼润滑油,考察表面活性剂和超声波分散时间对纳米二硫化钼分散稳定性的影响。采用四球机和描电镜考察纳米二硫化钼在润滑油中的摩擦学性能。结果表明,2%油酸表面活性剂和超声波分散30 min可有效提高纳米二硫化钼在润滑油中的分散稳定性,纳米二硫化钼在润滑油中具有良好的抗磨性能、减摩性能,特别是0.01%二硫化钼在润滑油中的抗磨性能和高负荷下的减磨性能更为突出。     

载流条件下含纳米铜润滑油的摩擦学特性及机制

合成油酸修饰的纳米Cu,在四球试验机上增加载流试验功能,考察添加纳米Cu润滑油在不同载流条件下的摩擦学性能,采用扫描电子显微镜、白光干涉仪和X射线光电子能谱分析磨斑表面,并探讨载流条件下纳米Cu的摩擦学机制。结果表明:在纳米Cu添加量适宜的情况下,载流条件增强了纳米Cu的抗磨减摩效果;载流条件下钢球磨斑表面Cu元素含量较高,且以Cu单质和CuO的形式存在。分析认为:纳米Cu粒子在载流条件下发生了电泳运动;载流条件的电热效应加速了纳米Cu软化涂抹;载流工况促进了纳米Cu参与摩擦化学反应。     

The Effect of Topography on Water Wetting and Micro/Nano Tribological Characteristics of Polymeric Surfaces

The effect of surface topography on the water-wetting nature and micro/nano tribological characteristics of polymer surfaces was experimentally studied. A plasma-treated thin polymer film and ion-beam-treated PTFE (polytetrafluoroethylene) were used as flat specimens. Thin polymer films were deposited on Si-wafer (100) by the parallel-plate plasma technique. The ion-beam-roughening treatment was performed to change the PTFE surface topography using a hollow cathode ion gun under different argon-ion dose conditions in a vacuum chamber. Micro and nano tribological characteristics, water-wetting angles and roughness were measured with a micro-tribotester, SPM (scanning probe microscope), contact anglemeter and profilometer, respectively. The plasma-treated thin polymer film and ion-beam-treated PTFE surfaces were rendered increasingly hydrophobic as a function of the treatment time. The wetting characteristics were strongly dependent on the micro-roughness and the sharpness of the asperities. The tribological characteristics on the nano-scale showed different results from those on the micro-scale. It was noted that the contact-size ratio, especially the ratio of the tip or ball to the average surface roughness at a standard cut-off length, should be considered for evaluating the micro- and nano-scale tribological test results.     

Features of triboformation of the steel surface layer using lubricating materials modified with nanodispersed β-sialon

The results of triboengineering tests have revealed the effectiveness of β-sialon nanodispersed particles as an additive to lubricating materials oiling heavily loaded friction units. The method of X-ray structural analysis has established that use of β-sialon as an additive leads to the appearance of steel structures in the surface layer distinct in having a larger parameter of the crystalline lattice, reduced relative mean quadratic micro-deformation, and sparser dislocations, ensuring better triboengineering characteristics of friction couples. The main tribological effect of β-sialon in the lubricating material is that the mechanical energy of deformation converts into the chemical energy of formation of a new structure—an ordered surface layer.     

含纳米CuO锂基润滑脂摩擦学性能研究

为改善锂基润滑脂摩擦学性能,制备不同添加量纳米CuO改性的锂基润滑脂。采用3H-2000PS2比表面及微孔分析仪对纳米CuO粒子进行表征,采用四球摩擦磨损试验机分析纳米CuO添加量对锂基润滑脂摩擦学性能的影响,采用扫描电镜(SEM)和三维形貌分析仪分析试验后钢球磨痕形貌。结果表明:纳米CuO质量分数为0.60%时锂基润滑脂具有最佳的抗磨减摩效果,摩擦因数和磨斑直径较基础脂分别降低24%和12%;一定添加量下,纳米CuO对磨损表面具有修复作用,含质量分数0.60%纳米氧化铜的润滑脂润滑时,磨损表面具有较低的表面粗糙度和较少的犁沟,表现出最佳的抗磨性能。