含纳米氧化锌丁腈橡胶摩擦学行为的分子动力学模拟

运用分子动力学模拟方法研究纳米氧化锌改善丁腈橡胶摩擦学行为的微观机制,考察纳米氧化锌增强丁腈橡胶的原子运动速度、剪切动力学与摩擦因数。结果表明:在剪切条件下,纳米氧化锌增强丁腈橡胶分子链段沿剪切方向分布完整连续,纳米氧化锌的存在提高了丁腈橡胶分子链的刚性;纳米氧化锌增强丁腈橡胶上下摩擦界面的原子运动速度峰值分别比纯丁腈橡胶材料的低11.8%与37.1%,说明纳米氧化锌的存在限制了胶料摩擦表面原子的热力学运动,减小了胶料摩擦剪切变形的程度;与纯丁腈橡胶材料相比,纳米氧化锌增强丁腈橡胶具有更低的摩擦因数,纳米氧化锌的存在增强了橡胶分子链的结合力,提高了胶料抵御剪切变形的能力,改善了胶料的摩擦学性能。     

创建和发展自然灾害摩擦学

回顾了自然灾害摩擦学孕育的历史背景，阐明其定义、研究对象、社会功能和主要任务。介绍这一新领域研究的主要进展，并提出今后的研究方向。     

盐浴软氮化42CrMo的摩擦学性能分析

对42CrMo进行盐浴软氮化处理,分析盐浴软氮化处理对42CrMo试样硬度的影响,研究不同润滑条件下42CrMo试样的摩擦学性能,分析其摩擦磨损机制。结果表明:盐浴软氮化处理过的42CrMo的平均硬度为HV747.33,约是未处理基体的(HV310)的2.5倍;在其他条件相同时,随载荷的增加,干摩擦条件下42CrMo的摩擦因数先增加后减小,边界润滑和油润滑条件下的摩擦因数不断增加;42CrMo在干摩擦条件下的摩擦因数、表面磨痕深度和磨损量均要明显高于边界润滑和油润滑条件下;在干摩擦条件下42CrMo的磨损机制为严重的黏着磨损和塑性变形,边界润滑条件下42CrMo表面磨损减缓,有轻微犁沟;油润滑条件下42CrMo表面为磨粒磨损,无明显变形。     

PTFE填充PI基复合材料摩擦学性能

以聚四氟乙烯(PTFE)为填料,聚酰亚胺(PI)为基体,通过机械冷压法制备了聚酰亚胺/聚四氟乙烯(PI/PTFE)自润滑复合材料。研究了PTFE在复合材料中质量分数对该材料和金属试件对磨时摩擦学性能的影响。结果表明:在一定质量范围内PTFE的加入对于提高复合材料耐磨性具有积极的促进作用。当PTFE质量分数为30%时,PI/PTFE复合材料磨损率最低。和纯PI相比,填充PTFE的复合材料耐磨性提高3个数量级。对试件磨损形貌的分析表明:在对偶面形成转移膜的连续性直接影响PI/PTFE复合材料的摩擦磨损行为。对应最佳摩擦学性能时形成的自润滑转移膜更加连续、光滑和完整。     

微观组织特征对模拟海水中搅拌摩擦加工Ti-6Al-4V合金腐蚀磨损性能的影响

目的研究搅拌摩擦加工细晶Ti-6Al-4V合金在模拟海水中微观组织特征与腐蚀磨损性能的关系。方法通过控制搅拌摩擦加工工艺(200 r/min-25 mm/min和200 r/min-50 mm/min)获得具有等轴细晶组织和片层状α相组织的Ti-6Al-4V合金。使用往复磨损试验机和电化学工作站,在模拟海水中对Ti-6Al-4V合金进行腐蚀磨损实验,获得摩擦系数-时间曲线、动电位极化曲线等一系列摩擦磨损和电化学曲线。使用激光共聚焦显微镜和扫描电子显微镜对磨痕进行观察,计算磨损率,并分析磨损机制。通过计算腐蚀磨损分量研究材料损耗的主要影响因素。结果在腐蚀磨损中,因表面氧化膜被破坏,具有细晶结构的Ti-6Al-4V合金晶界面积大,腐蚀电位降低,但腐蚀电流密度小于原始试样。搅拌摩擦加工试样在腐蚀磨损实验中的摩擦系数更稳定,OCP条件下,具有细小等轴晶组织的搅拌摩擦加工Ti-6Al-4V合金的摩擦系数最低,磨损率较原始试样低20%。片层组织特征Ti-6Al-4V合金因微观力学性能各向异性而影响对磨球的行进路线,犁沟较混乱。原始样品的磨损机制主要为磨粒磨损和腐蚀磨损,搅拌摩擦加工后,样品在模拟海水中的磨损机制为磨粒磨损、分层磨损和腐蚀磨损。结论等轴细晶组织Ti-6Al-4V合金在模拟海水中表现出低的磨损率和低的摩擦系数,该组织特征具有最优的耐腐蚀磨损性能。     

FeNiCoTiNb低膨胀激光熔覆涂层的组织特征及摩擦学行为

目的 借助低膨胀合金的因瓦效应,降低熔覆技术产生的热应力,在保证涂层具有低膨胀性的前提下,同时具有优良的机械性能。方法 采用激光熔覆技术在316L不锈钢体表面制备了具有低膨胀系数的FeNiCoTiNb涂层。采用SEM、EDS、热膨胀分析仪、摩擦磨损试验机等对涂层的显微组织、残余应力、热膨胀系数、硬度及耐磨性能进行了分析。结果 涂层主要由具有FCC结构的γ-(Fe,Ni)固溶体相构成,涂层底部组织主要为胞状晶和柱状晶,局部区域观察到了胞状晶与柱状晶组织向等轴晶组织转变的行为,涂层 顶部组织主要由等轴晶组成。涂层的残余应力与热膨胀系数均处于较低水平,其中残余应力平均值为 (43±15) MPa,在30~600 ℃间热膨胀系数的平均值为8.5×10-6 ℃-1,显著低于FeCrNi及NiCrBSi熔覆层。涂层的显微硬度可达到400HV0.5。涂层的磨损机制为磨粒磨损及氧化磨损,316L的磨损机制主要为粘着磨损及氧化磨损。结论 通过在316L不锈钢表面进行激光熔覆,得到了兼具低膨胀系数、高硬度、高耐磨性的FeNiCoTiNb涂层,涂层在一定程度上降低了熔覆产生的热应力。     

碳基薄膜在航空轴承乏油问题中的应用研究

目的 研究乏油工况下GLC和DLC两种碳膜在航空轴承上的应用。方法通过磁控溅射技术在单晶硅片P(100)、轴承钢样块和轴承套圈表面分别制备了GLC和DLC两种薄膜。利用扫描电镜（SEM）、拉曼光谱对薄膜的截面和磨痕形貌及结构进行了分析。利用纳米压痕仪、摩擦磨损试验机等对薄膜的力学性能和摩擦学性能进行了研究。利用轴承试验机对镀两种膜的轴承进行了对比研究。结果 GLC和DLC两种碳基薄膜均结构致密,GLC薄膜含有更多的sp2,DLC薄膜含有更多的sp3;两种薄膜硬度分别达到18.2 GPa和22.2 GPa,弹性模量分别达到230.2 GPa和260.8 GPa,干摩擦条件下,薄膜摩擦系数分别低至0.11和0.21。镀膜轴承在运转0~10 h时,温升无明显差异;10~30 h过程中,镀GLC薄膜轴承温升约为40~45 ℃,而镀DLC薄膜轴承温升约为50~55 ℃。运转后,轴承滚子上出现转移膜,镀GLC薄膜的轴承磨损比镀DLC薄膜的轴承严重。结论 在乏油工况下,DLC薄膜具有更加优异的环境适应性。     

离子液体极压抗磨剂的研究进展

极压抗磨剂是一类重要的润滑油添加剂,是齿轮油不可缺少的主剂。相比传统极压抗磨剂,离子液体结构的可设计性、分子中含有的活性元素、优异的化学稳定性及较高的热分解温度,使其在摩擦学领域受到广泛关注。基础油的极性会对离子液体的溶解性能有所影响,基于此,本文归纳了离子液体分子构型对其在不同极性基础油中溶解度影响的研究进展,探讨了离子液体在不同极性基础油中的摩擦学性能及作用机理,总结了离子液体与其他添加剂复配的效果。文中指出,大多离子液体在极性油中有较好的溶解度,在非极性油中阳离子和阴离子结构对其溶解性都有影响;在极性油中与非极性油中,具有优异摩擦学性能的离子液体都含有活性元素;离子液体与其他添加剂的复配会对其性能有所影响。最后,结合目前工作中的不足之处,针对离子液体极压抗磨剂的未来发展方向提供了建议。     

Effect of Ni-coated MoS2 on microstructure and tribological properties of (Cu−10Sn)-based composites

The (Cu−10Sn)−Ni−MoS₂ composites, prepared by powder metallurgy, were studied for the effects of Ni-coated MoS₂ on the microstructure, mechanical properties and lubricating properties. The mechanism of effects of Ni and MoS₂ on the properties of composites was analyzed through a comparative experiment by adding Ni and MoS₂ separately. The results show that the nickel wrapping around the MoS₂ particles decreases the reaction rate of MoS₂ with the copper matrix, and greatly improves the bonding of the matrix. The composites with 12 wt.% Ni-coated MoS₂ (C12) show the optimum performance including the mechanical properties and tribological behaviors. Under oil lubrication conditions, the friction coefficient is 0.0075 with a pressure of 8 MPa and a linear velocity of 0.25 m/s. The average dry friction coefficient, sliding against 40Cr steel disc, is measured to be 0.1769 when the linear velocity and pressure are 0.25 m/s and 4 MPa, respectively.