选择性转移摩擦副表面的电子显微镜研究

选择性转移摩擦副表面的电子显微镜研究张招柱，沈维长，赵家政（中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑开放研究实验室，兰州７３００００）选择性转移效应的研究和应用是摩擦学领域的一个新课题，它对降低摩擦磨损和提高摩擦副的寿命具有十分重要的意义￣［１，２］。作...     

受电摩擦试验中磨损量与摩擦系数的实时测量

针对自行研制的高速大电流摩擦磨损试验机，介绍了试验中摩擦副的磨损量和摩擦系数的实时在线测量方法以及数据采集与处理系统。     

激光相变硬化提高内燃机汽缸与活塞环摩擦副寿命的研究

摩擦学中阐明了一个原理:摩擦性能好的摩擦副双方总是相辅相成的.不同的材料经过加工后获得的各自最佳的表面硬度和强度,然而匹配在一起时往往表现不出最佳的耐磨特性,这是由于片面追求单个零件的高性能、高指标,忽视了摩擦副这个矛盾体在耐磨、抗磨、减磨等诸多因素上形成的统一关系.作者利用激光相变硬化工艺对中小型内燃机汽缸或汽缸套与活塞环这一摩擦副进行了处理,进行了显微硬度测试,金相显微组织分析,X射线衍射定性分析和分组匹配后的摩擦磨损试验,结果表明中小型内燃机汽缸和活塞环多为灰口铸铁、球墨铸铁和含磷、钼、铬等合金铸铁,激光相变硬化后获得马氏体和残余奥氏体组织,显微硬度在HV0.1550～890之间分布,X射线衍射分析物相有γ-Fe、Fe3C、α-Fe、石墨、合金元素等.成组配对后的滴油摩擦磨损试验表明,经过磨合后摩擦磨损保持在一个低值.研究表明对于不断处于动载荷冲击下的内燃机活塞环与汽缸或汽缸套摩擦副来说,不但要求有低的磨损率,而且要求在一定的载荷下磨损率保持较小波动.成组匹配中,经激光相变硬化后的气环、油环与缸的较佳的匹配为铬钼环与磷矾钛缸的匹配,磨损率稳定,且比不经激光处理的相同的摩擦副磨损量明显降低.(PE10)     

膦酸胺盐对钢铝摩擦副摩擦磨损性能的研究

铝合金由于具有优异的机械性能而在多个领域获得了广泛应用,但由于其硬度低、化学活性较高而使其难于润滑。近年来,人们对铝合金的润滑进行了广泛研究[1～6],但由于试验条件不同从而得出了许多相互矛盾的结果。本文利用SRV摩擦磨损试验机研究了一种膦酸胺盐对钢铝摩擦副的摩擦磨损性能的影响,并用扫描电子显微镜(SEM)和X-射线能量色散低能电子衍射(EDS)对摩擦副表面的形貌和元素分布进行了观察,进而对膦酸胺盐的抗磨减磨机理进行了探讨。结果与讨论为了比较不同浓度的膦酸胺盐对钢铝摩擦副抗磨减磨性能的影响,本文给出了载荷在20N、频…     

激光微造型表面摩擦学性能的试验研究

激光表面造型在改变材料摩擦、磨损性能方面具有独特的优点,本文设计了三种不同的微造型图案(圆、菱形和网格),在相同激光参数条件下对球墨铸铁材料表面进行微观造型,分别在万能摩擦磨损试验机上进行有油润滑摩擦磨损试验,并用数字天平称量摩擦前后质量变化,进行磨损量和摩擦系数的比较.研究结果表明激光造型表面有利于摩擦副减磨降摩;网格造型优于常见的圆形和菱形造型,这在一定程度上证明了网格具有良好的储屑能力和多路润滑油传送能力,更可达到减磨降摩的作用.     

铁基合金激光熔覆层的摩擦学特性

为评估激光熔覆技术修复塑料模具的磨损性能,采用铁基合金粉末在40Cr钢基体表面进行激光熔覆。激光熔覆层为上试样,GCr15钢球为下试样,利用HT-500磨损试验机进行摩擦磨损试验,研究在干摩擦、润滑条件下,激光熔覆层及其配副的摩擦学特性。利用表面形貌仪测量磨痕的深度和宽度,理论计算磨损率。研究结果表明,在干摩擦条件下,随载荷的增加,激光熔覆层及其配副的摩擦系数先降低后增加,当载荷为300 g时摩擦系数最小;随载荷的继续增加,摩擦系数逐渐增大。在相同载荷与润滑条件下,激光熔覆层及其配副的摩擦系数、磨损率、磨痕宽度均小于干摩擦条件下的值;随着磨损时间的增加,摩擦系数在磨损后期略有上升,磨损深度、磨损体积、磨损率逐渐增大。     

激光织构化形貌对密封配副摩擦学性能的影响

为了研究表面织构化对端面密封材料摩擦性能的影响,采用Nd:YAG固体脉冲激光对GCr15钢盘表面进行了织构化处理,形成了微孔型和凹槽型两种表面形貌。在摩擦试验机上模拟端面密封形式对聚四氟乙烯环/GCr15盘进行摩擦学性能测试,并对试样表面的磨损形貌进行了分析。结果表明,在油润滑条件下,织构化试样的摩擦因数和磨损量均低于光滑试样的,且微孔型织构的耐磨性优于凹槽形的,因为凹槽型织构排列使油膜厚度不均匀,摩擦因数波动大;在干摩擦条件下,适当的织构形貌对转移膜的保持有利,同时可以捕获磨屑,减少磨粒磨损的作用。与光滑配副相比,表面织构降低了配副双方的磨损率。     

DCT变速器的离合器热负荷特性仿真分析

双离合自动变速器在工作过程中,由于离合器摩擦片在滑动摩擦过程中产生的热量会导致摩擦片失效。文中针对变速器的摩擦片进行热负荷仿真分析,借助摩擦副的热流密度模型,通过UG建立了摩擦副的有限元模型,基于ANSYS Workbench分析了摩擦副的油槽宽度和厚度对接合过程中摩擦片瞬态温度场的作用,得到了摩擦副温度场的变化规律。研究结果表明,接合过程中摩擦片表面温度随着径向距离的增加而升高,摩擦片的高温部分集中在摩擦片表面的外边缘附近,但在外边缘处温度下降,槽宽和厚度对润滑油的对流换热有一定影响。     

激光熔覆层摩擦学特性的研究

为研究激光熔覆层的磨损性能，采用激光熔覆技术，在球墨铸铁材料表面制备原位析出颗粒增强金属基复合材料表层。以激光强化的球墨铸铁为上试样、灰铸铁为下试样，进行标准的SRV快速磨损试验。利用表面形貌仪测量配副双方的磨损深度，扫描电子显微镜（SEM）观察磨痕形貌。结果表明；激光熔覆强化层与灰铸铁配副，磨损深度分别为1．78μm、0．87μm，摩擦系数在0．067～0．085内变化，摩擦系数随摩擦时间的增加呈逐渐降低的趋势；磨损机制为微切削。     

元素S的加入对镍基合金/Si3N4摩擦副的摩擦学性能的影响

一般而言 ,金属 陶瓷摩擦副受其界面作用 (如化学反应、粘着、润湿 )的影响而表现出高的摩擦系数和磨损率 ;在较高速度下由陶瓷引起的二体或三体磨粒磨损也会对磨损有一定的贡献。因此 ,合理地控制金属 陶瓷摩擦界面作用的强度有利于改善其摩擦学性能 ,其中在金属中加入活性元素Ｓ是一种有效的手段[1] 。镍基合金和Ｓｉ3 Ｎ4陶瓷由于其优异的高温性能 ,已成为经常选用的摩擦副材料。因此 ,本文选择Ｎｉ Ｃｒ合金 Ｓｉ3 Ｎ4为摩擦副 ,考察Ｓ的加入对Ｎｉ Ｃｒ合金 Ｓｉ3 Ｎ4摩擦副的摩擦学的影响 ,并运用扫描电镜对磨损表面的形貌进行了…     

激光微造型的非配合摩擦副表面增摩特性研究

为了研究非配合摩擦副工件不同表面形貌对表面摩擦性能的影响,根据非配合摩擦副的摩擦特性,采用连续激光加工方法,在试件表面上加工出网状分布的凹坑形貌以形成环形凸起形貌,将凹坑直径、加工区域占有率、平均深度等参量作为分析变量,对试样进行了表面形貌检测与摩擦磨损测试。结果表明,表面摩擦系数随着凹坑深度的增加而增大,达到增摩效果,微结构区域面积占有率对摩擦系数的影响不是很明显。     

铝基复合材料-刹车材料摩擦磨损特性研究

非连续纤维增强铝基复合材料(DRMMC)具有比重小、导热性好和耐磨损等优点在汽车发动机活塞、连杆和制动盘等摩擦运动部件方面显示了广阔的应用前景。DRMMC摩擦磨损特性研究成为研究热点之一,但该方面研究主要集中在DRMMC与钢摩擦副在各种外加条件(载荷、速度、润滑等)下的摩擦磨损特性。为推进DRMMC在高速机械制动系统中应用,开展DRMMC与刹车材料摩擦副的摩擦特性研究具有实际和理论意义,但此方面的报道极少。南非Howell[1]研究了20%SiC增强铝复合材料与有机刹车材料的摩擦特性,认为在摩擦表面生成约250μm厚的石墨转移层,从而…     

摩擦材料的各向异性对超声马达特性的影响

制备了3种不同纤维排列方向的摩擦材料，在超声马达模拟试验装置上，研究了摩擦材料的各向异性对超声马达性能的影响，探讨了摩擦材料纤维取向的作用。试验结果表明，纤维平行于滑动方向排列且有较高的弹性模量的各向异性摩擦材料，对改善超声马达的性能是有益的。     

汇流环接触问题分析

本文结合某产品汇流环结构,从汇流环的接触电阻性能、接触副的热性能、接触应力说明导电环硬度对汇流环接触特性的影响,从导电环的疲劳磨损机制和摩擦磨损机制探讨导电环磨屑的形成,提出了按导电摩擦副的接触应力选取导电环材料强度（硬度）的方法。     

金属-陶瓷摩擦副在低速条件下磨损与转移行为的低真空背散射研究

有关陶瓷及其复合材料的摩擦学研究对解决绝热发动机的摩擦磨损问题有重要意义,但陶瓷及其复合材料的摩擦学性能尚待提高[1]。近年来,利用金属与陶瓷配副从而实现低摩擦、耐磨损的研究开始受到重视[2]。研究表明:金属-陶瓷摩擦副在改善陶瓷摩擦学性能方面较陶瓷自配副更具潜力[3]。但在低速条件下,金属向陶瓷发生转移;随后,在陶瓷表面的金属转移膜与金属发生严重的粘着磨损[2]。本文采用扫描电子显微镜的低真空背散射像考察高温合金HastelloyC与β-Sialon陶瓷在低速条件下的磨损和金属转移。结果与讨论本文采用MG-200型高温摩擦试验机考察…     

活塞环离子镀膜的磨擦学性能研究及磨损表面的扫描电镜观察

为了改善发动机活塞环的摩擦学性能和提高其使用寿命，采用离子镀技术在活塞环表制备了CrN硬质膜，并利用SRV高温摩擦磨损试验机考察了硬质膜的摩擦学特性，用扫描电子显微镜观察了摩擦的磨损表面形貌，分析了磨损机理。研究结果表明离子镀硬质膜的摩擦系数与镀铭层基本一致，但磨损量远低于镀铬层的磨损量；与两种涂层活塞环配制副的缸套试样的磨损量基本相当。     

微球体尺度对硅片表面改性效果的影响

以单晶硅(110)和C 注入硅片后形成的表面改性层为研究对象,对C 注入单晶硅后的离子分布深度概率进行模拟计算,选择不同直径尺度的SiO2球与其配副,在UMT-Ⅱ微摩擦磨损试验机上开展微载荷和不同球径尺度下的摩擦磨损试验,分析C 注入前后硅片的摩擦系数变化规律,在MicroXAMTM超高精度三维轮廓仪和S-3000N型扫描电镜上观察硅片磨损后的微观形貌.结果表明,C 注入对单晶硅表面的摩擦磨损性能改善明显,改善效果与施加的微载荷和接触应力相关.载荷小于0.1 N时,C 注入后硅片的减摩效果不明显;载荷大于0.2 N时,C 注入后硅片的耐磨性显著提高,其磨损机理主要为磨粒磨损和粘着磨损.     

几种自润滑镍基合金显微组织的研究

由于自润滑镍基合金提供的转移膜润滑，明显改善了镍基合金／陶瓷配副的高温摩擦学性能，因此镍基合金／陶瓷摩擦副在热动力机械系统中显示了良好的应用前景。自润滑镍基合金必须在高温下制备，固体润滑剂可能与基体发生固相反应，从而引起润滑剂的失效以及材料显微组织的改变，但是目前关于自润滑镍基合金显微组织的研究还有待于进一步深入。     

活塞环离子镀膜的摩擦学性能研究及磨损表面的扫描电镜观察

为了改善发动机活塞环的摩擦学性能和提高其使用寿命 ,采用离子镀技术在活塞环表面制备了CrN硬质膜 ,并利用SRV高温摩擦磨损试验机考察了硬质膜的摩擦学特性 ,用扫描电子显微镜观察了摩擦副的磨损表面形貌 ,分析了磨损机理。研究结果表明离子镀硬质膜的摩擦系数与镀铬层基本一致 ,但磨损量远低于镀铬层的磨损量 ;与两种涂层活塞环配副的缸套试样的磨损量基本相当     

飞秒激光加工织构及织构对磨损的影响研究

采用自主搭建的飞秒激光平台,选用不同激光参数在铍青铜材质表面加工微凹坑织构,研究激光功率、激光脉冲数对织构直径和深度的影响规律;并采用摩擦磨损试验机销、盘摩擦副开展牙轮钻头滑动轴承模拟工况下的单元摩擦学实验,分析表面织构对滑动轴承润滑及摩擦学性能的影响。研究结果表明,随激光功率增加,织构直径逐渐增大,而织构深度则有相反的变化规律;激光脉冲数对织构直径无明显影响,织构深度则随脉冲数增加逐渐增大。此外,合理直径织构能有效减少牙轮钻头滑动轴承表面摩擦磨损,且随织构直径增加,摩擦副表面摩擦系数和磨损量呈现出先减小后增大的变化规律。