潮湿空气下浮法钠钙玻璃的摩擦磨损性能

在摩擦磨损实验机上,采用SiO_2球作为对磨副,研究了载荷对普通潮湿大气下浮法钠钙玻璃摩擦磨损性能的影响规律与作用机理。结果表明:随着载荷从1 N逐渐增大到3 N,浮法钠钙玻璃空气面和锡面的磨损量均逐渐增大,但在相同的载荷下,浮法钠钙玻璃锡面的磨损量均大于空气面的磨损量;尽管浮法空气面与锡面的纳米力学性能无明显差异,但浮法钠钙玻璃锡面Sn~(2+)诱导的摩擦化学反应会加剧玻璃表面的化学磨损。     

法向载荷和速度对β-HMX晶体纳米划痕性能的影响

目的 揭示β-HMX晶体在微观尺度下的摩擦和磨损特性。方法 对β-HMX晶体进行镶样抛光,并使用圆锥形金刚石探针在纳米划痕仪上进行定载划痕试验,获得β-HMX晶体在不同法向载荷和滑动速度下的划入深度、残余深度和摩擦因数,再通过光学显微镜表征晶体的表面损伤形貌。结果 当法向载荷从0.5 mN增加到3.5 mN,β-HMX晶体表面摩擦因数约增大2倍,划入深度和残余深度也明显增加,晶体表面发生从弹性变形到塑性变形再到脆性去除3个阶段。当滑动速度从5 μm/s逐渐增加到100 μm/s时,β-HMX晶体表面的摩擦因数减小约17%,划入深度和残余深度缓慢降低,晶体表面损伤形貌无明显区别。结论 β-HMX晶体的摩擦因数随法向载荷的增加而增大,随滑动速度的增加而减小,且黏着摩擦因数大于犁沟摩擦因数。随着法向载荷的增加,划痕的划入深度和残余深度增加,弹性恢复率减小。随着滑动速度的增加,划痕的划入深度和残余深度减小,弹性恢复率增加。另外,随着法向载荷的增加,晶体的损伤形式经历从弹塑性变形到脆性破坏的转变,而随着滑动速度的增加,损伤情况变化不明显,表面损伤机制表现为机械性损伤与去除。     

钠钙玻璃在不同液体环境中的磨损性能

以Pyrex玻璃球作为对磨副,研究了钠钙玻璃在不同液体环境下的磨损性能。研究发现,相比于纯水环境,钠钙玻璃在酸性溶液(p H=3)和碱性溶液(p H=11)中的磨损量分别降低了约33%和30%。当溶液中存在的带正电的聚合电解质通过静电作用力吸附在钠钙玻璃表面时,可有效提高玻璃表面的抗磨损性能,磨损量最大可降低约94%;当溶液中存在其他类型的聚合电解质时,钠钙玻璃的磨损量无明显变化。     

硅酸盐玻璃摩擦学研究进展与展望

硅酸盐玻璃在精密制造、高新技术等领域发挥着越来越重要的作用,然而硅酸盐玻璃材料的摩擦磨损性能却逐渐成为制约其应用与推广的关键问题之一,主要表现在硅酸盐玻璃的压痕损伤、划痕损伤及磨损损伤。分析了硅酸盐玻璃在制造及其服役过程中的关键摩擦磨损问题,阐述了硅酸盐玻璃摩擦学的研究内涵,对硅酸盐玻璃的压痕、划痕及磨损行为、机理和控制的问题进行了探讨,并结合硅酸盐玻璃摩擦学研究的现有进展及发展趋势,对硅酸盐玻璃摩擦学相关研究前景进行了展望。     

脆性材料在韧性域内的往复纳米划痕深度预测研究

提出了一种基于多道次划痕法的划痕深度的预测模型,在此模型中,基本假设为在针尖与材料弹性接触后,在每道次划痕中的划痕深度增量与赫兹接触理论得到的最大剪应力深度成正相关.随后通过建立每道次划痕时针尖与样品接触半径的递推关系,获得每道次划痕深度增量的递推关系,并通过划痕深度增量的总和来建立多次划痕深度的预测模型.考虑到脆性材料在多次划痕过程中会出现力学性能的变化,因此在预测模型中引入了材料弹性模量的修正方程以提高预测模型的精确性.为了验证上述模型的可靠性,本研究在压痕弹性载荷作用下,以磷酸盐激光玻璃为样品,采用球形金刚石针尖进行了多道次往复纳米划痕试验,并实现了对不同次数下的纳米划痕深度的预测.在通过对玻璃样品的弹性模量修正后,发现预测划痕深度和试验深度吻合度高.修正后的弹性模量根据划痕载荷的不同表现为随划痕次数不同的变化趋势,这与玻璃材料在不同载荷下剪切应力诱发的致密化与损伤软化相关.本研究所提出的计算模型理论基础可靠,同时考虑了材料自身力学性能的变化,因此有望推广到其他脆硬材料的纳米划痕变形演变预测中.     

钠钙玻璃在不同液体环境中的磨损性能EI北大核心CSCD

以Pyrex玻璃球作为对磨副,研究了钠钙玻璃在不同液体环境下的磨损性能。研究发现,相比于纯水环境,钠钙玻璃在酸性溶液（pH=3）和碱性溶液（pH=11）中的磨损量分别降低了约33%和30%。当溶液中存在的带正电的聚合电解质通过静电作用力吸附在钠钙玻璃表面时,可有效提高玻璃表面的抗磨损性能,磨损量最大可降低约94%;当溶液中存在其他类型的聚合电解质时,钠钙玻璃的磨损量无明显变化。     

纳米金刚石磨粒团聚对熔石英摩擦磨损性能的影响

为了研究磁流变抛光液中磨粒团聚对光学玻璃元件的磨损性能，利用环境可控的直线往复式摩擦磨损试验机，以不锈钢球为对磨副，以熔石英为基底，系统地研究了磁流变抛光液中纳米金刚石磨粒团聚程度对熔石英摩擦磨损性能的影响，并利用光学显微镜、白光干涉仪等设备分析熔石英的磨损机制，最后将摩擦学实验结果与实际磁流变抛光结果进行对比。实验结果表明：纳米金刚石磨粒团聚程度越大，熔石英表面的材料去除率越大，磨损区域亚表面损伤情况越严重。当载荷为0.5 N时，熔石英在团聚磨粒作用下的磨损主要以黏着磨损为主，伴随着轻微的磨粒磨损，同时熔石英的亚表面无明显损伤；当载荷从0.5 N增加到4 N时，熔石英的磨损形式以磨粒磨损为主，熔石英的表面和亚表面出现大量损伤。采用相同磨粒团聚程度的抛光液进行熔石英磨损与磁流变抛光实验发现，熔石英在磁流变抛光过程中的材料去除率与磨损实验的材料去除率变化趋势保持一致，表明借助摩擦磨损实验在一定程度上可以预测实际磁流变抛光中的材料去除率。