电流对载流摩擦副材料损伤行为的影响

载流摩擦过程中材料的损伤行为是影响载流摩擦副寿命的关键。采用纯铜与QCr05配副,研究纯铜材料的载流磨损行为。结果表明,载流条件下磨损行为仍然包括无电条件下的主要磨损行为;电流的介入导致磨损行为发生变化,在载荷50 N、滑动速度10 m/s条件下,电流从0增加到50 A时表面温度增加5.6~7.2倍;且摩擦表面严重粗糙化,发生剧烈不均匀塑性变形,在载荷70 N、滑动速度20 m/s、电流60 A条件下,其变形层厚度约180 μm;电流还直接导致材料的损伤,主要包括熔融和喷溅。     

减摩耐磨多层膜设计及研究进展

涂层作为一种有效的表面改性技术,具有材料选择范围广、性能可调节性好的优点,适用于多种工况和结构要求,在零部件的减摩耐磨中得到了广泛的应用。传统的单一涂层分为减摩涂层和耐磨涂层两类。前者采用类石墨层状结构润滑材料制备,用于减小摩擦副的摩擦系数,但磨损率较高;后者则采用陶瓷等高硬材料制备,用于抵抗磨损、保护基体材料,但摩擦系数较大。这两种涂层在使用中都不能同时发挥减摩、耐磨的作用。随着机械、航天等领域的不断发展,在不能采用传统油润滑的特殊环境中,传统涂层无法同时满足零部件之间较小的摩擦系数和较低的磨损率的要求。而多层膜结合选材和层状结构设计,兼具减摩、耐磨作用,其相关研究为解决材料摩擦学性能不足这一关键问题提供了可能。构筑多层膜的基本原理是采用磁控溅射等手段,在基体材料上制备软硬交替分布的层状结构涂层,单层厚度在微米和纳米级之间。其摩擦学性能取决于自身的结构参数和制备工艺参数,二者通过改变多层膜的结晶状态、力学性能进而影响其摩擦学性能。如何优化结构、工艺参数以获得最佳的减摩耐磨性能是目前亟待解决的主要问题,相关研究集中在三个方面:一是控制多层膜的晶粒生长和晶体择优取向;二是提高多层膜的韧性;三是降低多层膜的残余应力。通过优化结构、工艺参数,控制制备过程中的不良因素,强化有利因素,多层膜的摩擦学性能得到了进一步提升。研究表明,调整多层膜中的单层膜厚度可以实现内部材料结晶状态的演变及抑制晶体取向的转变。另外,多层膜层状结构产生的大量界面可以在涂层受载产生裂纹时吸收能量,抑制或偏转裂纹扩展,因此可以通过引入高质量层间界面优化其韧性。多层膜制备过程中产生的残余应力随溅射过程逐渐累积,降低基片偏压是控制残余应力的有效手段;多层膜的层状结构可以打断残余应力的累积,也能从时间效应上控制残余应力。从研究成果来看,影响多层膜摩擦学性能的因素存在最佳值。从实验数据来看,大气环境中干摩擦磨损率可以降至3×10-10mm3/(N·m),并且摩擦系数始终稳定在0.1左右。本文归纳了多层膜的研究现状,主要从设计原则(包括影响因素和控制方法)、性能表征和检测手段、近期研究成果三个方面进行阐述和分析。指出目前多层膜研究中面临的问题,并对未来的研究方向进行展望,以期为相关学者提供参考。     

GF/PTFE自润滑纤维复合材料磨损性能热衰退研究

针对高频摆动关节轴承摩擦热对自润滑纤维复合材料摩擦磨损性能的影响,研制了高频使用条件下的玻璃纤维增强聚四氟乙烯(GF/PTFE)自润滑纤维复合材料,利用MYB～500高频高载摆动摩擦磨损试验机,对其进行不同摩擦温度下的摩擦磨损性能测试,研究摩擦热作用下材料自润滑性能和磨损性能衰退特征,分析磨损产物和摩擦表面以及不同摩擦温度下材料的磨损机理。结果表明,摩擦热对材料自润滑性能影响显著,适当的摩擦温度范围能够保证材料的自润滑性能,摩擦温度和摩擦因数之间互为耦合作用,对材料的磨损性能具有一定的影响;高摩擦热作用于自润滑过程及机理的改变,造成材料的磨损性能衰退现象。因此,不同温度下材料的磨损特征具有明显的差异化,其中低摩擦温度下(60～120℃)材料自润滑性能优异,磨损率很低;140℃摩擦温度条件下材料摩擦磨损性能开始衰退;材料在高摩擦温度下(140～180℃)的磨损初期自润滑性能良好、磨损轻微,而中后期磨损严重。微观分析表明,低摩擦温度下材料的磨损机理以轻微粘着和疲劳磨损为主;高摩擦温度下材料的磨损以片状剥落、纤维剪切破坏为主,且磨损面局部损伤特征明显,磨损严重。     

碳纤维/聚醚醚酮(CF/PEEK)复合材料摩擦磨损性能及抗摩擦静电特性研究

利用真空热压烧结技术制备了不同碳纤含量的碳纤维/聚醚醚酮(CF/PEEK)复合材料,采用热导率分析仪和热重测试仪对材料的热学性能进行表征,并利用多功能摩擦磨损试验机、三维形貌轮廓仪、扫描电子显微镜和摩擦静电计对材料的摩擦磨损性能和抗摩擦静电性能进行分析。分析结果表明：随着CF添加量的增加,复合材料摩擦因数、磨损率和摩擦静电电压先降低后升高,当CF添加量(质量分数)为20%时,摩擦因数、磨损率和摩擦静电电压达到最低,分别为0.247、5.6×10^-6 mm/(N·m)和3.3 V,证明此种方法制备的20%CF/PEEK材料具有优异的摩擦磨损性能和抗静电性能。CF/PEEK复合材料磨损机理以黏着磨损为主,并且伴随着轻微的磨粒磨损。     

钒酸铋的选择性合成及其光催化性能研究

采用微波水热法,以硝酸铋和偏钒酸铵为原料,通过控制反应温度实现了对钒酸铋(BiVO4)晶体结构的调控,选择性制备出四方锆石结构BiVO4(z-t)和单斜白钨矿结构BiVO4(s-m)。对样品进行了X射线衍射、扫描电子显微镜、紫外-可见漫反射等表征分析,并以亚甲基蓝(MB)的降解考察了样品的可见光催化性能。结果表明,反应温度对BiVO4的晶体结构和形貌均有较大影响,BiVO4(s-m)表现出较高的可见光催化活性,可见光照射5h,MB的降解率为90%。     

镁合金表面SA/GO耐蚀/耐磨一体化复合涂层EI北大核心CSCD

氧化石墨烯(GO)作为一种典型的二维层状材料在表面防护领域具有较大的应用潜力,然而其团聚现象和表面大量纳米孔隙的存在往往会削弱其对基体的保护作用。将硬脂酸(SA)接枝到GO片层并采用自组装的方法,在AZ31B镁合金表面制备SA-GO复合涂层。采用SEM、XRD和FT-IR表征涂层的表面形貌、结构以及官能团;采用接触角测试仪、电化学工作站和摩擦磨损试验机分别表征涂层的润湿性、耐蚀性以及耐磨性。电化学测试结果表明,该复合涂层的引入使得腐蚀电流密度降低了约三个数量级,显著提高了镁合金基体的耐蚀性,这与涂层孔隙率的降低以及疏水性的增加有关。摩擦测试结果表明:与镁合金基体相比,SA-GO涂层的磨损率降低了99.3%,摩擦因数降低了83.1%,这与SA的自润滑性能以及GO层间距增加导致GO片层更易滑移有关。研究成果为实现金属表面防腐/耐磨一体化防护研究提供了实验依据和理论基础。     

高速摆动下PTFE编织复合材料干摩擦研究

利用高速摩擦试验机对PTFE编织复合材料进行干摩擦试验,研究不同条件(载荷、速度和湿度)下PTFE编织复合材料干摩擦磨损性能;并利用扫描电子显微镜对不同条件下的磨屑形貌进行分析。结果表明:单因素变化条件下,摩擦因数随载荷和相对湿度的增大而减小,随摩擦速度的增大而增大;磨损量随载荷和速度的增大而增大,但相对湿度的增加可降低磨损;载荷及速度的增加显著影响材料磨损状况。     

改性聚四氟乙烯摩擦学研究进展

介绍了PTFE及其复合材料摩擦磨损性能的国内外研究进展.详细阐述了改性聚四氟乙烯的摩擦性能的三种方法及其优缺点,指出摩擦学领域改性PTFE的主要方法为填充改性,并总结了PTFE及其复合材料摩擦磨损性能的主要研究方向.     

速度和载荷对凹坑织构乏油润滑摩擦学性能的影响

摩擦副表面加工特定的织构后会在不同速度和载荷以及严重乏油的条件下运行,比如设备的启停阶段。因此有必要研究极度乏油条件下速度和载荷对凹坑织构表面摩擦学性能的影响,为表面织构的实际应用进行前期探索。利用激光加工技术在45钢表面加工凹坑织构;在UMT-2型多功能摩擦磨损试验机上,采用球-盘式分别对织构和未织构试样进行乏油滑动试验;利用三维表面轮廓仪和扫描电镜等分析试样表面的磨损形貌。结果表明:相比于未织构试样,凹坑织构在不同速度和载荷下均能有效延长摩擦面间的乏油润滑状态,有良好的减摩效果,可降低摩擦因数约68%～75%。载荷对织构表面的摩擦学性能影响较大,在一定范围内摩擦因数随着载荷的增大而降低;但载荷过高时,在摩擦后期会出现摩擦因数的突然升高,表面磨损严重。