添加石墨对热压法制备C/C复合材料摩擦磨损性能的影响

以表面酚醛树脂包覆处理过的石墨颗粒,硝酸氧化处理的炭纤维和沥青为原料,经热压烧结制备短切炭纤维增强沥青基C/C复合材料,利用环一块磨损试验机对材料进行了摩擦磨损实验,借助SEM观察样品的磨痕和磨屑,研究了不同石墨含量对样品摩擦磨损性能的影响.结果表明,随着石墨含量的增多,样品的密度和弯曲强度逐渐提高,同时在摩擦磨损表面形成具有自润滑作用的摩擦膜,有利于降低磨损量,并保持摩擦系数的稳定.添加适量的石墨可获得摩擦磨损性能优良的C/C复合材料.     

低温化学气相沉积两种DLC膜的摩擦性能研究

低温条件下在单晶硅表面沉积DLC膜和Si-DLC膜层,采用UMT-2微摩擦磨损实验机研究了两种膜层的摩擦磨损特性,借助拉曼光谱、X射线衍射仪及立体三维形貌仪分析了两种膜层的表面形貌和组成。使用扫描电子显微镜检测了两种膜层磨损后的表面形貌。结果表明两种膜层表面都非常平滑,属于纳米硬膜;两种膜层都具有良好的减摩托磨作用,其...     

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。     

碳纤维/碳基摩擦材料的摩擦学性能研究

为适应坦克装甲车辆对摩擦系统高能量密度的要求,采用树脂浸渍碳化工艺制备了碳纤维/碳基摩擦材料,通过离合器试验台对材料进行了摩擦磨损试验,并使用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和3D激光形貌仪对材料表面形貌和磨屑形貌进行了分析。结果表明,碳纤维/碳基摩擦材料的动摩擦系数稳定(μ=0.11);摩擦扭矩曲线平滑,制动平稳性好;体积磨损率为3.2×10-8 mm3·J,耐磨性好;耐热系数达43 900J2·mm-4·s-1,可以在高能量密度工况下使用。碳纤维/碳基摩擦材料与钢对偶片之间的主要磨损机制为犁沟磨损和磨粒磨损。     

硫酸钙晶须增强树脂基复合摩擦材料摩擦磨损性能的研究

以酚醛树脂(YSM)为树脂基体,以硫酸钙晶须(CSW)为增强材料,以石墨、粉煤灰、重晶石(BaSO4)等作为填料,采用热压成型工艺法制备树脂基摩擦材料,利用扫描电子显微镜对树脂基摩擦材料的磨损表面进行了微观分析。结果表明:随着硫酸钙晶须含量的增加,摩擦材料的耐磨性能增强,摩擦系数稍有减少,热稳定性明显改善;当硫酸钙晶须含量为8%时,树脂基复合摩擦材料摩擦磨损综合性能最佳。     

有机复合摩擦材料的成分优化及其对摩擦性能的影响

采用正交试验设计方法对有机复合摩擦材料的成分进行优化,利用MMS-2A摩擦磨损试验机对材料的摩擦系数进行测试,用比磨损率表征复合材料的磨损性能,并通过极差法对试验结果进行了分析。用Leica体式显微镜和3D激光共聚焦显微镜观察了材料摩擦磨损后的表面形貌,探索了不同成分下合成材料的摩擦磨损机理。结果表明:改性酚醛树脂对材料的平均摩擦系数和比磨损率的影响最大。摩擦系数较优的组合为A1B1C2D2,比磨损率较优的组合为A3D1C1B3。树脂含量较少时,摩擦表面的摩擦膜较少,犁沟较深,呈严重的磨粒磨损特征;随树脂含量增加,摩擦表面形成完整且连续的摩擦膜,犁沟较浅,材料的主要磨损形式为粘着磨损和磨粒磨损。     

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。     

Sialon,Al2O3和SiC自配对干摩擦研究

本文研究了高温结构陶瓷Ｓｉａｌｏｎ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ的自配对滑动干摩擦磨损性能，运用ＳＥＭ、ＴＥＭ、ＸＰＳ手段观察和分析了磨损面的表面形貌、磨屑形状及相组成，目的是揭示陶瓷材料在试验条件下的滑动干摩擦磨损规律和摩擦磨损机理，结果表明：Ｓｉａｌｏｎ$ 微剥离磨损，摩擦过程中产生的氧化产物能改善材料摩擦；Ａｌ２Ｏ的磨损机理是磨屑边界润滑下的晶粒拔出和沿晶断裂；ＳｉＣ表现为犁沟－磨屑－犁沟过程的磨损，并     

新型无硫磷含氮润滑材料的制备及其对钢-钢摩擦副摩擦学性能的影响

通过摩擦化学中的分子设计思想,设计制备了新型无硫磷含氮润滑材料,采用元素分析、傅立叶红外光谱和核磁共振波谱对其结构进行了表征,在四球试验机、环块试验机和万能摩擦磨损试验机上考察了其在常用钢-钢摩擦副的摩擦学性能,再用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪分析了磨斑表面形貌及表面膜化学特征。结果表明:该润滑材料能明显降低摩擦副磨损,提高基础油承载能力和抗磨减摩性能,并在摩擦过程中发生摩擦化学反应,在摩擦表面形成以氧化亚铁、有机氮化物和含氮金属配合物等为主要成分的摩擦反应膜。     

低摩擦长寿命类富勒烯碳基薄膜的制备及其摩擦学特性

以甲烷(CH4)为前躯体,利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术,在单晶硅〈n-100〉基底表面制备含氢类富勒烯碳基薄膜(FL-C∶H)。采用高分辨透射电镜(HRTEM)、拉曼光谱仪(LABRAM)和多功能X射线光电子能谱仪(XPS)对薄膜及磨屑结构进行表征;利用摩擦磨损试验机、扫描电子显微镜(SEM)分别测试薄膜的摩擦学性能和观察磨屑的微观形貌。结果表明,所制备的碳基薄膜具有类富勒烯纳米结构,且磨屑的显微结构亦呈现类富勒烯结构的特征。同时,类富勒烯纳米结构的碳基薄膜具有优异的摩擦学性能,与传统非晶类金刚石薄膜相比,其磨损寿命显著提高,在载荷为30N、摩擦速率为0.1m/s下薄膜的磨损寿命为3 538.2m,摩擦系数低至0.012左右,显示出长寿命低摩擦特性。     

氧化铝纤维含量对陶瓷基摩擦材料性能的影响

以工业废渣粉煤灰作为主要陶瓷组分,氧化铝纤维为增强相,采用冷压成型-热压固化两步法制备了氧化铝纤维增强陶瓷基摩擦材料,通过定速式摩擦磨损试验机研究了氧化铝纤维含量对陶瓷基摩擦材料性能的影响规律,并借助SEM观察磨损后样品的表面形貌,揭示了其摩擦磨损机理。结果表明:随着氧化铝纤维含量的增加,陶瓷基摩擦材料的孔隙率与密度不断增加,而硬度则先降低后上升然后再略降低;摩擦系数随氧化铝纤维含量的增加呈现出先降低后上升的趋势,当氧化铝纤维含量为25%时,样品的摩擦系数稳定在0.60左右;添加氧化铝纤维促进了陶瓷基摩擦材料的磨损,且随其含量增加,磨损率总体上呈增大趋势;未添加氧化铝纤维的陶瓷基摩擦材料磨损形式主要为磨粒磨损和接触疲劳磨损,而添加25%氧化铝纤维的陶瓷基摩擦材料磨损形式以磨粒磨损、粘着磨损和纤维的脆性断裂为主。     

铁尾矿对树脂基复合材料性能的影响

采用热压成型的方法制备了不同含量铁尾矿增强的树脂基复合材料,并对其力学性能和摩擦学性能进行了研究.结果表明,铁尾矿含量小于20%时,树脂基复合材料的各项物理力学性能和摩擦磨损性能较优,其中含铁尾矿10%的样品性能最佳;当含量超过20%时,复合材料的性能随着铁尾矿含量的增加有所降低,但仍符合国内外相应的标准.扫描电镜分析表明,样品中铁尾矿保持低含量(小于20%)时,磨损表面相对平整,磨损主要以磨粒磨损、粘着磨损和疲劳磨损为主;高含量(超过20%)时,随着铁尾矿含量的逐步增加,沟犁效应加剧,且样品磨损表面出现大量磨损粒子,此磨损主要为磨粒磨损和疲劳磨损.     

新型填料对高摩复合材料摩擦磨损性能影响及机制

采用干法热压成型工艺制备高摩复合材料,研究了基体材料腰果壳油改性酚醛树脂(CPR)与丁晴橡胶(NR)的质量比和新型高性能填料(主要成分为石墨粉Al2O3、MoS2、Fe粉)含量对高摩复合材料摩擦磨损性能的影响规律。在摩擦磨损试验机上测试了高摩复合材料的摩擦磨损性能,利用激光共聚焦显微镜、扫描电镜对摩擦表面形貌、磨屑进行观察和分析,借助EDS测定摩擦表面成分的变化。结果表明,随着CPR与NR质量比的增加,高摩复合材料的耐热性能、结合性能大幅提高,且具有较好的摩擦磨损性能。当高性能填料含量较低时,磨损表面出现大量连续的真实接触面,磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损;当高性能填料含量较高时,真实接触面积减少,磨损表面剥落严重,并出现较多的裂纹,其主要磨损形式转变为磨粒磨损和疲劳磨损。随着高性能填料含量的增加,摩擦表面的元素从均匀分布逐渐转变为局部富集,磨粒的尺寸逐渐变大。     

工业纯钛TA1的高温摩擦与磨损行为

工业纯钛(TA1)表面塑性剪切抗力较低且氧化膜保护作用有限,在滑动摩擦时会产生严重的磨损行为。经高温氧化处理的TA1圆盘试样通过高温摩擦磨损试验机以及扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析,研究实验温度、氧化膜及富氧α层对TA1摩擦磨损行为的影响规律。结果表明,由于磨屑的润滑作用,在相同的载荷和磨损时间下,有氧化层TA1的摩擦因数范围在0.07~0.3,无氧化层TA1摩擦因数范围在0.55~0.9之间。摩擦磨损实验温度越高,有氧化层的TA1摩擦处的犁沟形貌分布越多、越深。对于无氧化层TA1试样,随温度升高和对磨时间的延长,裂纹更易扩展形成剥层磨损。TA1材料的主要磨损方式为剥层磨损、黏着磨损以及氧化磨损,无氧化膜及富氧α层的TA1材料黏着磨损更为严重。表面硬度和磨损机制不同造成高温下摩擦磨损性能的差异。     

粉煤灰增强MC尼龙复合材制备与性能研究

为提高MC尼龙的综合性能,在己内酰胺熔融单体中加入粉煤灰,通过碱催化阴离子聚合反应制备粉煤灰增强尼龙复合材料(FMCPA),采用扫描电镜和拉伸实验对复合材料的显微组织进行了观察和分析,并对其力学性能和摩擦性能进行了测试.结果表明,原状粉煤灰经活化处理后变得均匀细小,但与基体间存在明显的界面空隙,而经活化偶联处理的粉煤灰均匀分布在复合材料中,与尼龙基体的界面结合良好.复合材料的拉伸断面有明显的牵引痕迹,粉煤灰颗粒起到钉紧作用.粉煤灰质量分数较低时,尼龙复合材料以粘着磨损为主,伴有磨粒磨损;随着粉煤灰质量分数的增加,磨粒磨损加重.粉煤灰的加入提高了复合材料的力学性能,同时改善其耐磨损性能,当粉煤灰质量分数为20%时复合材料的综合性能最好.     

连续炭纤维增强受电弓滑板致密化及其性能

滑动受流条件下,树脂基滑板材料的温升会影响滑板使用的稳定性。采用炭化-液相浸渍法对滑板进行热稳定性及致密化处理,系统分析了热处理前后滑板性能的变化,并对致密化效果进行评价,利用磨损表面扫描图像分析摩擦磨损机理。结果表明:经过800℃热处理后,滑板的耐温性提高;热处理及浸渍后,受电弓滑板试样电阻率明显减小,热处理之后电阻率降低约100%;冲击强度降低,摩擦因数增大,体积磨损量增加;经过4次致密化处理后,滑板的气孔率下降约45%;冲击性能和摩擦磨损性能有所提高;未热处理的受电弓滑板在摩擦过程中主要的机械磨损形式是磨粒磨损和黏着磨损;热处理后磨粒磨损是主要磨损形式。     

炭布/树脂复合摩擦材料的湿式摩擦学性能

基于炭布优异的摩擦磨损性能、 自润滑性能以及低密度等特点, 将其应用于湿式摩擦材料中, 以适应高转速、 大压力或润滑不充分等极端工况。分别以1 K、 3 K和6 K碳布为增强体, 制备出三种炭布/树脂复合摩擦材料, 研究了其湿式摩擦学性能。结果表明: 随着纤维束内单丝数量的增加, 摩擦材料的瞬时制动稳定性降低, 动摩擦系数减小, 但是耐磨性能提高。所有摩擦材料的磨损率小于1.10×10^-5 mm³/J, 表现出较好的耐磨性能, 并且对偶材料的磨损率很小, 仅为0.40×10^-5 mm³/J。磨损主要表现为纤维断裂、 拔出及树脂脱粘等形式, 但是在磨损表面没有形成大尺寸磨屑和明显的"第三体"磨粒, 导致摩擦材料和对偶材料的磨损率较小。     

Al2O3—TiC—Co复合材料的单磨粒摩擦和磨损

用扫描电镜中的摩擦磨损原位观察装置研究Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＣ－Ｃｏ复合材料在单磨粒作用下的摩擦磨损性能。     

CPR/NR和高性能填料对复合摩擦材料力学性能的影响

通过干法热压成型工艺制备性能优异的复合摩擦材料,研究了高性能填料以及改性酚醛树脂与丁腈橡胶质量比(CPR/NR)对复合摩擦材料性能的影响规律。对材料的摩擦磨损性能与力学性能进行了测试,借助热分析仪测试其耐热性能,并利用激光共聚焦显微镜、扫描电镜对表面形貌进行了观察和分析。结果表明,复合摩擦材料的密度、压缩强度、压缩模量、硬度随橡胶含量的减少而增加,冲击强度则呈相反的趋势。橡胶含量的减少,树脂比例的增加,使复合摩擦材料的耐热性得到提高,促进了第二接触面的形成,使摩擦系数与磨损率降低。高性能填料含量较低时,材料表面形成大且连续的第二接触面,第二接触面使摩擦系数、比磨损率降低,复合摩擦材料的主要磨损形式为粘着磨损与磨粒磨损;填料含量的增加会阻碍第二接触面的形成,使材料摩擦系数和比磨损率逐渐增大,材料的磨损形式由粘着磨损、磨粒磨损转变为磨粒磨损和疲劳磨损。