环氧脂肪酸丁酯的合成及其摩擦学性能研究

以菜籽油和正丁醇为原料,采用酯交换法合成了脂肪酸丁酯,再通过环氧化合成了环氧脂肪酸丁酯;测定了合成的环氧脂肪酸丁酯的流变学性能和摩擦学性能。结果表明,脂肪酸丁酯的最佳反应条件为:丁醇与菜籽油比为3∶1,反应温度为115~120℃,反应时间为4 h,催化剂用量为油重的0.15%;环氧脂肪酸丁酯的流变学性能、抗氧化能力和摩擦学性能均优于菜籽油,可作为润滑基础油。     

超音速火焰喷涂锡青铜-钢基双金属材料摩擦性能

采用超音速火焰喷涂QWFSn8Zn3粉末制备钢背双金属材料。研究不同润滑介质、不同表面粗糙度和不同摩擦载荷对超音速喷涂锡青铜-钢基涂层摩擦性能的影响。分析锡青铜涂层的磨损形貌和磨损机制。研究结果表明:抗磨液压油润滑条件下,涂层有最小的摩擦因数0.093,30#润滑油、液体石蜡和固体MoS2润滑下涂层摩擦因数分别为0.099、0.107和0.099;随表面粗糙度减小,喷涂锡青铜-钢基涂层摩擦因数逐渐减小;随着摩擦载荷的增加,喷涂层摩擦因数逐渐减小;不同润滑介质条件下,涂层存在磨粒磨损、黏着磨损和疲劳磨损共同作用的磨损机制。     

Structural, mechanical and tribological investigations of sputter deposited CrN-WS2 nanocomposite solid lubricant coatings

Nanocomposite coatings of CrN-WS₂ were prepared at different Cr contents (approximately 8-39 at%) using an unbalanced magnetron sputtering system. Structural changes in CrN-WS₂ coatings with variation in Cr content were studied using X-ray diffraction. CrN-WS₂ coatings displayed a dense, compact microstructure with reduced columnar growth in the field emission scanning electron microscopy data. Nanoindentation and nanoscratch data showed that CrN-WS₂ coatings exhibited improved mechanical and adhesive properties, respectively. Micro-tribometer tests at a load of 2 N indicated that CrN-WS₂ coatings prepared at 31 at% Cr exhibited a stable friction coefficient of 0.20-0.24 even after 8 h.     

碳纤维/聚合物自润滑复合材料的机械及摩擦性能

采用以钢铁为基体高分子自润滑复合材料为衬层制作的传动件,兼有优良的减磨耐磨性能和高的承载能力。研究了组分对复合材料性能的影响,制备了机械和摩擦学性能好的碳纤维增强复合材料,其黏结强度和压缩强度分别达到16~18 MPa和85~91 MPa,冲击强度达19.67~23.45 kJ/m2;与锡青铜ZQSn6-6-3摩擦对比试验表明,复合材料在重载工况下具有更优良的摩擦性能,工作状况稳定,油摩擦因数为0.077,仅为ZQSn6-6-3的59%。试验还发现,轻载启动和在摩擦面开设润滑油槽有助于改善摩擦状况。     

脉冲偏压对PECVD制备DLC薄膜的结构及性能的影响

在不锈钢基材表面利用等离子体增强化学气相沉积技术(PECVD)改变脉冲偏压制备不同结构类金刚石薄膜(DLC)。分别采用表面轮廓仪、扫描电镜、拉曼光谱及电子探针分析薄膜的表面粗糙度、断面形貌、薄膜结构及成分,采用纳米压痕仪及划痕仪测试薄膜的纳米硬度、弹性模量和膜基结合力,采用球盘摩擦试验机测试薄膜在大气环境中的摩擦学性能。结果表明:脉冲偏压显著影响PECVD制备的DLC薄膜的表面粗糙度、微观形貌、膜基结合力、纳米硬度及摩擦学性能;随偏压的增大,DLC薄膜的表面粗糙度,摩擦因数及磨损量都先减小后增大,而膜基结合力则先增大后减小。其中2.0 k V偏压制备的DLC薄膜具有最强的膜基结合力,而1.6 k V偏压制备的DLC薄膜具有最低的表面粗糙度、最高的硬度和最优的减摩耐磨性能。     

碳含量对中频磁控溅射沉积MoCN涂层微观结构及摩擦学性能的影响

目的 为了大幅提高机械零部件表面的硬度和耐磨性能,探究制备具有低摩擦因数、高硬度和良好耐磨性的MoCN涂层。方法 采用中频磁控溅射技术在不锈钢基板和硅片上,通过控制C₂H₂气体(纯度99.99%,0、3、6、9 mL/min)的量来制备具有不同含碳量的MoCN纳米复合涂层。通过X射线衍射仪和拉曼光谱仪分析涂层主要的物相结构,采用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)表征涂层的表面和断面形貌。采用连续刚度法,利用纳米压痕仪测试涂层的纳米硬度和弹性模量。利用自动划痕试验机和光学显微镜(OM)评估涂层与基体之间的黏附强度。最后利用多功能摩擦磨损试验机进行磨损试验,通过SEM对试验后的涂层进行磨损形貌分析,并对涂层的摩擦学性能进行评价。结果 涂层微观组织和力学性能表征结果表明,MoCN涂层由MoN相和非晶态碳相组成。随着涂层中碳含量的增加,涂层与基体之间的结合力和涂层表面的粗糙度都呈现逐渐减小的趋势,其涂层的划痕失效临界载荷和表面粗糙度的最小值分别为6.90 N和6.80 nm,但是涂层的纳米硬度从7.36 GPa增至10.23 GPa。摩...     

等离子喷涂NiCrAlY-Cu涂层中Cu在宽温域环境下的扩散及摩擦耗散机制

含软金属自适应涂层在摩擦过程因软金属独特的性能而具备良好的摩擦学性能,然而在不断摩擦过程中软金属会发生一定的耗散导致涂层失效。为了研究软金属润滑剂在宽温域摩擦过程中的耗散机制,利用等离子喷涂技术制备NiCrAlY-Cu涂层;通过分析热处理及宽温域摩擦前后涂层的组分与形貌演变,揭示NiCrAlY-Cu涂层中Cu的高温扩散及宽温域摩擦耗散机制。结果表明：Cu以片层状分布在NiCrAlY基础相中,软金属Cu在温度单因素影响下垂直向涂层表面扩散,随着温度的升高扩散加剧。在1000℃环境下Cu在涂层内部发生平行扩散,并最终呈现弥散态分布。在中低温环境下随着温度的升高Cu的剪切强度降低进而使得涂层摩擦因数逐渐下降,但是由于Cu呈片层状分布,随着温度的升高涂层发生疲劳剥落导致磨损率升高。随着温度的进一步升高,Cu扩散加剧,片层状Cu减少,同时发生氧化,使得摩擦因数升高,磨损率降低。在宽温域摩擦过程中由于温度和载荷的共同影响,Cu在涂层中的摩擦耗散机制为Cu垂直向涂层表面扩散,由磨痕区域内向磨痕外平行扩散。同时,磨痕内聚集的Cu以磨屑形式逐渐损耗。提出在不同温域摩擦过程中受力-热耦合影响的软金属耗散机...     

PTFE微粉对长链烷基硅油润滑膏摩擦学性能的影响

采用不同粒径的聚四氟乙烯(PTFE)微粉添加到长链烷基硅油中,制成润滑膏。利用四球摩擦磨损试验机考察了PTFE微粉的粒径及添加量对长链烷基硅油润滑膏摩擦学性能和烧结负荷性能的影响。结果表明,微、纳米PTFE微粉既可作为长链烷基硅油的增稠剂,又可作为固体润滑剂,对长链烷基硅油润滑膏的抗磨减摩性能有一定的改善,对其烧结负荷性能有很大提高;微、纳米PTFE微粉在长链烷基硅油中的较佳质量分数分别是40%和28%。     

铝矾土改性竹粉/HDPE复合材料性能

为制备高性能的木塑复合材料,扩展其应用领域,采用A-171硅烷偶联剂对竹粉进行表面改性,并添加一定量的铝矾土,经热压成型制备了竹粉/高密度聚乙烯(HDPE)复合材料。分析了铝矾土用量对竹粉/HDPE复合材料力学性能、耐热性和摩擦性能的影响。采用XRD分析了铝矾土的结晶特性,利用SEM和EDS分析了竹粉/HDPE复合材料的断面形貌和表面元素分布情况。结果表明:加入适量铝矾土后,竹粉/HDPE复合材料的力学强度、耐热性及耐磨性能得以改善。铝矾土在竹粉/HDPE复合材料基体中分布均匀,可有效承担载荷,同时提高了竹粉/HDPE复合材料的结晶性能,降低了竹粉/HDPE复合材料在外在应力下引起的变形和破坏;但铝矾土用量过高,分布不均匀,容易形成团聚现象,导致竹粉/HDPE复合材料的力学强度和耐磨性降低,线性热膨胀系数增大。     

树枝状纳米铜的制备及其性能研究

采用液相还原法制备得到了树枝状纳米铜,对产物进行了表征。结果表明,在表面活性剂的修饰下产物具备完整的形貌特征。运用四球长时抗磨实验系统地研究了树枝状纳米铜对润滑油性能的影响。考察了其作为润滑油添加剂的抗磨减摩性能及其对钢球磨损表面的修复作用。结果表明在一定实验条件下,添加量为0.5%时,在摩擦表面形成润滑膜对磨痕进行了修复,减小了摩擦系数,降低了磨损量,在一定程度上改善了润滑油的抗磨减摩性能。