多层纳米TiO2薄膜的摩擦学性能研究

采用溶胶-凝胶法在普通载玻片上制备了1-4层纳米TiO2薄膜,使用AFM、SEM及UMT-2MT摩擦试验机等考察了薄膜的表面形貌、磨痕形貌及不同条件下的摩擦学性能.实验结果表明,所制备的薄膜平整、致密并具有良好的减摩抗磨性能.与TiO2/GCr15钢球相比TiO2/Si3N4陶瓷球摩擦副的摩擦学性能更稳定;薄膜的耐磨性能并不随膜层数的增加而增大,2层薄膜具有最佳的摩擦学性能;薄膜的摩擦失效机理主要为严重塑性变形、磨粒磨损和局部脆性断裂.     

工程陶瓷-典型金属摩擦副的摩擦学性能及组合优化

以Si3N4,SiC,ZrO2分别与45钢,GCr15,锡青铜QSn4-3,锡基巴氏合金ZChSnSb8-4组成的摩擦副为研究对象,对微量润滑条件下的工程陶瓷-金属摩擦副进行了摩擦磨损正交实验。结果表明:陶瓷-金属摩擦副整体具有良好的摩擦学性能,摩擦因数为0.1~0.25,陶瓷和金属偶件的磨损率均较低,为10-7 mm3/(N·m)数量级。其中,Si3N4-巴氏合金的摩擦因数最低,SiC-巴氏合金的磨损率最小。Si3N4具有自润滑特性,摩擦表面能够形成氧化膜,使其与金属组合具有较佳的摩擦学性能。锡基巴氏合金作为对磨件,易与陶瓷形成金属化合物润滑膜,其摩擦性能优于其他三种金属,Si3N4-锡基巴氏合金组合摩擦学性能最为优异。     

石墨烯基复合润滑材料的研究进展

本文简单介绍了石墨烯的各种纳米摩擦机理,另外详细介绍了二维碳纳米材料-石墨烯作为纳米润滑薄膜、润滑添加剂和润滑填料减磨抗磨性能的研究进展,并对石墨烯用于润滑材料的潜力及未来的研究方向做了阐述,研究结果有利于进一步理解石墨烯的摩擦学性能及润滑机理。     

纳米锑颗粒作为液压油添加剂的摩擦学性能

为了研究纳米锑颗粒作为润滑油添加剂的润滑摩擦学性能,充分发挥其减磨、抗磨效果,采用CFT-1型材料性能测试仪对比研究了不同载荷下纳米锑粒子作为液压油添加剂的摩擦学性能,通过SEM对试样摩擦表面进行了形貌分析,利用EDX进行了磨痕表面元素分析.结果表明:不同载荷下纳米锑颗粒在液压油中的最佳添加量不同,重载荷下纳米锑粒子表现出优良的抗磨减摩性能;纳米锑粒子在一定程度上可以提高液压油的抗磨减摩性能,这是由于磨痕表面形成了含锑元素的表面膜,起到良好的抗磨减摩效果.     

海洋环境下关键摩擦副材料的摩擦学研究现状与展望

海洋是人类生存的基本空间,也是保证人类社会持续发展的宝库。关于海洋环境下材料的摩擦学研究,不仅促进了海洋工程装备的开发,而且也为海洋工程装备的关键摩擦副材料提供了有力支撑。但海洋环境下的摩擦磨损严重制约了海洋专用材料的应用与发展,主要原因是海水介质复杂,以及腐蚀与摩擦的交互作用等。因此,研究和探讨海洋环境下关键摩擦副材料的摩擦学是提高我国海洋工程装备整体水平的重要途径。对海洋环境下关键摩擦副材料的摩擦学研究进行汇总与分析,着重介绍了金属与金属配副、陶瓷与金属配副、聚合物与金属配副、聚合物与陶瓷配副等在海水环境下的摩擦学研究现状,并结合摩擦副材料的摩擦学研究现状及发展趋势,对海洋环境下关键摩擦副材料的摩擦学研究进行了展望。     

钻杆接头材料表面陶瓷复膜摩擦磨损行为

为了提高钻杆接头的耐磨损性能,选用由Ti、Cr、Al的氮化物、碳化物和氧化物所构成的金属陶瓷在钻杆接头材料(37CrMnMo)表面制备了多层陶瓷膜层。采用金相显微镜和扫描电子显微镜对金属陶瓷膜层的表面形貌及组织结构进行了分析。用MST3000摩擦磨损试验仪对钻杆接头材料进行旋转摩擦试验,得到表面陶瓷涂层摩擦系数的变化规律,结合摩擦副表面形貌观察和磨屑成分分析,分析了表面陶瓷涂层的耐磨性,探讨了表面陶瓷涂层的动态摩擦磨损机理。结果表明,在摩擦的初始阶段,表面陶瓷涂层摩擦系数急剧增加,随后稳定于某一定值,并在该值附近波动,波动范围逐渐增大。随着磨球被磨平,磨损形式由点面接触磨损,逐渐转换为面面接触磨损,磨斑面积不断增大。摩擦磨损开始以磨粒磨损为主,随着摩擦过程中挤压的加剧和温度的升高,磨屑发生塑性变形,形成不断增厚的转移层,覆盖于对磨面上,阻碍陶瓷涂层与对磨件的直接接触,从而减轻陶瓷涂层的摩擦磨损。     

Si3N4球/DLC膜摩擦副在真空环境下的摩擦学行为研究

采用非平衡磁控溅射技术在高速钢基体上制备了类金刚石(DLC)膜。采用球盘式摩擦磨损试验机考察了DLC膜在大气和真空环境干摩擦条件下的摩擦学性能,并比较分析了GCr15钢球和Si3N4球不同摩擦配副对DLC膜的摩擦学性能。采用光学显微镜及扫描电镜观察了摩擦副的磨损表面形貌。研究结果表明:由于转移膜的形成Si3N4球/DLC膜摩擦副在大气下具有良好的摩擦学性能;而在真空条件下摩擦副易发生明显的粘着磨损,使摩擦系数、磨斑增加,磨损表面上存在着较多的片状磨屑和微米级颗粒。     

先驱体转化法制备高性能碳化硼陶瓷材料研究进展

碳化硼(B₄C)是一种性能优良的特种陶瓷, 在军事、核工业、航空航天等领域有着广泛的应用。近年来,采用先驱体转化法制备碳化硼陶瓷得到了长足的发展。相比碳化硼材料的其它制备方法, 先驱体转化法具有元素组成简单、成型性好、陶瓷产率高、能耗低等优势, 在制备碳化硼粉体、纤维、介孔材料、微球等方面有着广泛的应用。本文综述了先驱体转化法制备碳化硼陶瓷的最新研究进展, 着重介绍了碳化硼先驱体的合成及应用, 并对先驱体转化法制备碳化硼陶瓷的发展方向和应用前景进行了展望。     

粉煤灰增强树脂基摩擦材料磨屑形貌及成分分析

通过干法热压工艺制备了粉煤灰增强树脂基摩擦材料,利用D-MS型定速式摩擦试验机测其在不同温度下的摩擦磨损性能,并收集磨屑。借助扫描电子显微镜观察、分析样品摩擦后的表面和磨屑形貌,研究了摩擦材料磨损的内在机制,并借助X射线衍射仪、X射线能谱仪、红外光谱仪进行综合表征。结果表明,添加粉煤灰的树脂基摩擦材料摩擦表面形成连续、稳定的摩擦膜,能够有效改善树脂基摩擦材料的摩擦磨损性能。对磨屑的分析实验证明摩擦膜的产生与粉煤灰中SiO2和Al2O3有关。     

WS2纳米材料的摩擦学性能研究

在MS-800A四球摩擦磨损实验机上考察了热分解法制备的WS2纳米材料作为润滑油添加剂的摩擦学特性,采用EDS分析磨痕表面元素的化学状态,用扫描电子显微镜观察磨痕表面形貌,通过对钢球磨斑直径、PB值的变化分析了WS2纳米材料的形貌、添加剂含量对润滑油摩擦性能的影响。     

高速干滑动下材料摩擦学性能的研究进展

综述了近10年来国内外对高速干滑动摩擦磨损行为的研究成果,总结了不同条件下材料的摩擦磨损机理,对影响高速摩擦磨损性能的因素进行了分析,并提出了高速摩擦学研究中存在的问题及研究方向．     

石墨的添加对NiCr-W-Ti自润滑复合材料高温摩擦学性能的影响

本文以Ni20Cr合金为基体添加稀有金属Ti、W粉末及石墨后,充分混合,采用机械合金化及热压烧结工艺制备了NiCr金属基复合材料,研究了石墨含量对NiCr金属基复合材料的组织结构和摩擦学性能的影响。在UMT-3高温摩擦试验机上进行了该复合材料同Al_2O_3陶瓷球的滑动摩擦磨损实验,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对复合材料及其摩擦测试后的形貌与结构进行观察分析,结果表明:当所添加石墨的质量分数为3wt.%时,复合材料具有相对较好的力学性能和摩擦学性能;当测试温度低于300℃时,摩擦表面未形成有效的摩擦膜,故磨损率较高;当温度高于500℃时,摩擦层中含有摩擦氧化物,摩擦表面被光滑氧化物所组成的润滑膜覆盖,对磨面具有很好的保护作用,因而磨损率降低。     

聚四氟蜡/聚氨酯复合涂层的摩擦磨损性能

采用MHK-500型摩擦磨损试验机和日本协和株式会社产CA-A型接触角仪分别研究了聚四氟蜡、聚四氟乙烯(PTFE)/聚氨酯粘接固体润滑涂层的摩擦磨损性能和疏水性能;采用扫描电子显微镜、光学显微镜分析了涂层磨损表面、对偶表面的磨损情况。结果表明,聚四氟蜡和PTFE都能提高聚氨酯涂层的疏水性和耐磨性能,降低涂层的摩擦系数。聚四氟蜡/聚氨酯粘接润滑涂层的耐磨性明显优于PTFE/聚氨酯粘接润滑涂层的耐磨性。同时,速度与负荷对聚四氟蜡/聚氨酯粘接涂层的摩擦磨损性能有很大影响。在低负荷、中高速试验条件下,它具有良好的减摩耐磨性能。     

聚醚醚酮及其复合材料的摩擦学研究进展

评述了聚醚醚酮（PEEK）及其复合材料的摩擦磨损性能，在滑动过程中形成的摩擦转移膜以及磨屑的研究，总结了聚合物基复合材料摩擦学研究的一般方法及规律，介绍了关于用PEEK复合材料制造的轴承，齿轮等进行的摩擦学研究，以及等离子体表面处理和颗粒增强对PEEK及其复合材料摩擦学性能的影响。     

Effect of laser surface texturing on Si3N4/TiC ceramic sliding against steel under dry friction

In efforts to investigate the influence of the surface texturing on the Si₃N₄/TiC ceramic, laser surface texturing (LST) was performed on the Si₃N₄/TiC ceramic by an Nd:YAG laser and different geometrical characteristics of regular-arranged micro-grooved textures were fabricated on the surfaces. The tribological properties of the textured and smooth samples were investigated by carrying out sliding wear tests against steel balls under dry condition using a ball-on-disk tribometer. Effect of surface texturing on the stress distribution was studied by finite element method (FEM). Results show that the textured surfaces exhibited lower friction coefficient and excellent anti-wear properties compared with smooth surfaces. The tribological characteristics depended greatly on the size and density of the micro-grooves, and the geometrical characteristics of the surface textures have a significant effect on the tribological behavior. Among the patterns investigated, the wavy-grooved samples exhibit the lowest friction coefficient and wear rate; and a large texture density may be the best for reduction of friction and wear of textured samples. While, the wear rate of balls sliding against textured surfaces is larger than that of balls sliding against smooth surfaces. FEM results show that surface texturing can improve the stress distribution of contact interfaces and reduce stress concentration.     

C/C复合材料特性对其摩擦磨损性能的影响

在MM-2000环-块摩擦试验机上研究了制备工艺、石墨化度、密度、纤维取向等材料特性对其摩擦磨损性能的影响。研究结果表明，采用化学气相渗透(CVI) 浸渍工艺制备并经过多次浸渍增密且石墨化后的材料具有优良的摩擦磨损特性。石墨化后试样的密度越大，其摩擦磨损性能也越好。一般情况下在载荷适中时，垂直试样的摩擦系数要大于平行试样，而体积磨损量却小于平行试样。C／C复合材料比高强石墨材料更适宜用作航空发动机轴间密封材料。     

Maßgeschneiderte Tribologie durch Laseroberflächenbehandlung

Tailored tribology by laser surface treatment There are quite different requirements for tribological properties of surfaces in industry. Both reduction and maximization of friction and/or wear are possible requirements. The friction and wear properties depend on the tribological system consisting of the friction partners, the medium between them and the environment around them. So for each application tailored surfaces with special tribological properties are needed. In the paper examples are presented which deal with the investigation and the implementation of laser based processes to obtain surfaces with very different tribological properties. Wavelengths, output power values, intensity distributions and beam qualities of the available lasers vary in a wide range. Also the available devices for beam formation and beam guidance enable special processes for tailoring properties for particular applications. These processes are for example the single‐layered or multi‐layered laser cladding generating homogeneous or graded claddings, the laser alloying or laser dispersing and the laser stimulated deposition of diamond layers at atmospheric pressure.     

空心微珠-碳纤维共混改性聚酰亚胺复合材料的摩擦学性能

通过模压成型制备了碳纤维与空心微珠共混改性的聚酰亚胺复合材料, 采用MRH-3型摩擦磨损试验机研究了空心微珠含量、滑动速度及载荷对复合材料摩擦学性能的影响, 并对其磨损形貌及机制进行了分析。结果表明: 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料摩擦学性能优于其单独填充的聚酰亚胺基复合材料; 空心微珠含量对共混改性的复合材料摩擦系数影响不大, 但其磨损率随着空心微珠含量的增加先减小后增大; 15%空心微珠-10%碳纤维(质量分数)共混增强的复合材料的减摩耐磨性能最佳; 随着滑动速度提高, 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料的摩擦系数下降, 磨损率增大; 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料摩擦系数随着载荷增加先下降后上升, 而磨损率则随着载荷增加而增大; 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺的主要磨损机制在较低载荷时为磨粒磨损, 在较高载荷时为粘着磨损和磨粒磨损。     

牙科陶瓷材料的摩擦学性能研究进展

陶瓷材料因其优异的耐磨性、化学稳定性、生物相容性和美观性被广泛用于牙齿缺损和缺失修复。本文首先介绍了牙科陶瓷材料的化学成分、微观结构和力学性能,基于陶瓷材料的磨损与磨蚀机制,归纳总结了牙科陶瓷材料摩擦学性能优化方面所取得的进展,指出陶瓷材料和天然人牙摩擦学性能失配严重制约了陶瓷修复体的临床应用,进而从室验介质、对摩副以及载荷、位移和循环次数等方面分析汇总牙科陶瓷材料摩擦学性能的体外测试方法。最后,从仿生摩擦学角度探讨了牙科陶瓷材料的未来发展趋势,并指出研制仿生陶瓷基复合材料是解决陶瓷修复体与天然人牙摩擦学性能失配难题最具潜力的策略。     

改性纳米Si_3N_4/环氧树脂复合材料的摩擦磨损特性

研究纳米氮化硅粒子(Si3N4)填充环氧树脂复合材料的滑动干摩擦磨损特性,着重探讨纳米粒子表面接枝共聚改性、粒子含量对复合材料摩擦磨损性能的影响。通过对复合材料磨损表面的粗糙度及形貌分析探讨复合材料的磨损机理。结果表明,纳米氮化硅粒子能在很低的含量下(0.18%(体积分数,下同))显著提高环氧树脂的耐磨性、并降低其摩擦系数,而经过接枝共聚改性的纳米Si3N4粒子填充的复合材料的上述性能改善更为明显,耐磨性比Si3N4/EP提高3倍,摩擦系数降低20%。这说明,在Si3N4纳米粒子表面进行接枝共聚后,有利于加强粒子与基体的界面结合,从而改善复合材料的摩擦学性能。