纳米锌填充超高分子量聚乙烯复合材料微动摩擦磨损性能

利用热压烧结法制备不同含量纳米锌填充超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料,采用微动摩擦磨损试验机研究干摩擦条件下纳米锌含量对复合材料微动摩擦磨损性能的影响。利用场发射扫描电子显微对复合材料断面进行分析,采用扫描电子显微镜对材料磨损表面及钢球进行表征,探讨复合材料的磨损机制。研究结果表明:随着纳米Zn含量的增加,复合材料的摩擦因数和磨损率均表现为先降低后升高;当纳米Zn质量分数为1%时复合材料具有最低的摩擦因数和磨损率,且对偶钢球表面形成连续的转移膜;复合材料的磨损机制主要为黏着磨损和磨粒磨损。添加锌纳米颗粒,可以提高UHMWPE复合材料的微动摩擦磨损性能,当纳米锌质量分数为1%时,复合材料具有最低的摩擦因数和最优的耐磨损性能。     

二硫化钼改性水润滑尾轴承摩擦磨损性能研究

以橡塑复合材料为基体,将纳米和普通二硫化钼添加到基体材料中,制备一种水润滑橡塑复合尾轴承材料。通过试验探究复合轴承材料在不同载荷和转速下的摩擦磨损性能。试验结果表明:在相同载荷下,复合材料摩擦因数随着转速的升高先逐渐降低并最终趋于稳定,在相同转速下,复合材料摩擦因数随着载荷的升高而逐渐降低;复合材料摩擦因数随着二硫化钼添加量的增加先降低后升高,且纳米复合轴承材料的摩擦因数都要低于普通复合材料;二硫化钼改善了材料的摩擦性能,但没有改善材料的耐磨性;改性复合材料的磨损形式属于黏着和磨粒磨损。     

石墨和二硫化钼填充氟橡胶的摩擦磨损特性研究

研究了石墨和二硫化钼填充量对氟橡胶(FKM)的摩擦磨损性能的影响, 并用扫描电子显微镜和热重分析仪分析了石墨和二硫化钼填充氟橡胶(FKM)的磨损表面和热稳定性.结果表明,石墨和二硫化钼的加入提高了FKM的摩擦磨损性能与热稳定性;随着石墨和二硫化钼用量的增大,复合材料的摩擦因数和磨损量先降后升;当石墨和二硫化钼质量分数分别为3%和5%时,复合材料的摩擦磨损性能最佳;当二硫化钼填充量为10%时,氟橡胶的热分解温度比未添加润滑剂的氟橡胶提高了7 ℃左右.     

纳米粒子和聚四氟乙烯填充UHMWPE复合材料的摩擦磨损性能研究

以纳米氧化锌(ZnO)和纳米蒙脱土(MMT)及聚四氟乙烯(PTFE)作为复合填料,通过热压成型工艺制备了纳米ZnO-MMT及PTFE填充超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料,采用销-盘式摩擦磨损试验机考察了纳米粒子对复合材料摩擦磨损性能的影响,用扫描电子显微镜观察了复合材料磨损表面形貌。结果表明当PTFE和MMT的填充量均保持为质量分数6%,填充纳米ZnO质量分数为4%~6%时的复合材料可获得较好的摩擦磨损性能,与不含纳米ZnO的复合材料相比,其摩擦因数最低下降了11.1%,而磨损率下降了83.3%。当复合填料中纳米ZnO含量较低时,复合材料的磨损机制主要表现为不同程度的粘着磨损,但当复合填料中纳米ZnO含量较高时,复合材料的磨损机制主要表现不同程度的粘着磨损和磨粒磨损,同时其复合材料的摩擦磨损性能出现了恶化现象。     

填充纳米SiO2对超高分子量聚乙烯复合材料摩擦磨损性能的影响

用热压成型法制备了纳米SiO2填充超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料,采用销-盘式摩擦磨损试验机考察了纳米粒子对复合材料摩擦磨损性能的影响,采用扫描电子显微镜观察了复合材料磨损表面形貌,并借助X射线能谱仪对试样磨损表面进行了微区分析。结果表明:纯UHMWPE磨损表面局部存在着大量的粘着变形和疲劳裂纹的特征,填充15%(质量分数)的纳米SiO2能较好地改善UHMWPE/nano-SiO2复合材料的摩擦磨损性能,其磨损表面只存在粘着撕裂现象,看不到疲劳裂纹特征。当填充纳米SiO2质量分数达到20%时,其磨损表面存在贫Si区和富Si区,同时磨损表面呈现出热裂纹迹象,复合材料的耐磨性能改善程度明显下降,并且摩擦因数出现了增大趋势。     

纳米ZrO2改性热塑性聚酰亚胺复合材料的摩擦磨损性能

采用热模压工艺制备了纳米ZrO2改性热塑性聚酰亚胺(PI)纳米复合材料,考察了复合材料的力学性能、在干摩擦和油润滑条件下的摩擦磨损性能,并利用扫描电子显微镜观察了冲击断面和磨损表面形貌.结果表明:纳米ZrO2在低含量下对PI复合材料的力学性能影响不大,随着其含量的增大,材料的弯曲性能下降,刚性增大.在干摩擦条件下,较低的纳米颗粒含量有助于转移膜的形成,从而降低材料的摩擦因数及磨损率.纳米ZrO2体积分数为1%时,材料的摩擦磨损性能较纯PI分别下降了50%和15%;在油润滑条件下,润滑油的流动性有助于纳米颗粒分布到整个摩擦界面,PI复合材料的摩擦因数及磨损率有明显降低,此时磨损机制以疲劳磨损为主.     

不同改性矾土添加量下树脂基复合摩擦材料的性能

通过添加质量分数为4%~12%的改性矾土,并减少酚醛树脂的添加量制备了树脂基复合摩擦材料,研究了树脂基复合摩擦材料的力学性能、抗热衰退性能及摩擦磨损性能。结果表明:添加质量分数为8%的改性矾土时,摩擦材料的硬度、弯曲强度、冲击韧性略有降低,但仍处于较高的水平,但材料的摩擦因数增幅较大,高温抗热衰退系数较未添加改性矾土试样的提高近12%,表现出良好的抗热衰退性能。     

纳米SiO_2、玻璃微珠共混改性UHMWPE复合材料空蚀性能研究

通过模压成型工艺制备纳米SiO2、玻璃微珠颗粒共混改性UHMWPE复合材料,采用MRH-5A型环块磨损试验机研究载荷以及玻璃微珠含量对UHMWPE复合材料摩擦磨损性能的影响,利用转盘式空蚀磨损试验装置对复合材料进行空蚀磨损试验。结果表明,适量的纳米SiO2和玻璃微珠颗粒填充可以提高UHMWPE硬度,有效地改善UHMWPE的摩擦磨损性能和抗空蚀性能,质量分数10%纳米SiO2和2%玻璃微珠改性UHMWPE复合材料抗空蚀性能是纯UHM-WPE的3倍。     

改性纳米h-BN润滑油添加剂对缸套-活塞环摩擦学性能的影响

在缸套-活塞环摩擦副中,当活塞在上、下止点处为零速,难以形成油膜,且在气缸的高温工况下,其他部位的油膜也会被破坏,从而造成缸套-活塞环的摩擦功耗增加和磨损加剧。采用优质润滑油是提高缸套-活塞环润滑与摩擦特性的重要手段。制备改性纳米六方氮化硼(h-BN)颗粒并将其按不同质量分数分散至聚α-烯烃（PAO10）基础油中,使用R-tec摩擦磨损试验机开展不同载荷下的往复摩擦试验,通过观测摩擦因数、磨损体积和缸套磨损表面、磨损元素及三维形貌参数,研究改性纳米h-BN添加剂对缸套材料摩擦学性能的影响以及减摩抗磨润滑机制。结果表明：加入改性纳米h-BN添加剂可以显著降低缸套-活塞环摩擦副的摩擦因数,减少磨损量,加入质量分数0.25%的添加剂在50 N、3 Hz工况下可使摩擦因数降低33.87%,磨损体积降低23.32%;在载荷及摩擦热作用下纳米h-BN添加剂可以在磨损表面形成摩擦保护膜,可以改善缸套的表面粗糙度,创造优良的润滑环境,提升其摩擦学性能。     

硫酸钙晶须填充UHMWPE复合材料的摩擦磨损性能

以硫酸钙晶须(CSW)作为填料填充改性超高分子量聚乙烯(UHMWPE),采用热压成型法制备了不同硫酸钙晶须含量的UHMWPE/CSW复合材料;在销-盘摩擦磨损试验机上考察了硫酸钙晶须对UHMWPE/CSW复合材料摩擦学性能的影响,利用扫描电子显微镜对UHMWPE复合材料的磨损表面进行了微观分析。结果表明:随着硫酸钙晶须填充量的增加,复合材料的硬度逐渐增大,耐磨性能逐渐增加,摩擦因数逐渐减小;当硫酸钙晶须填充质量分数为20%时,UHMWPE/CSW复合材料的摩擦学性能最好。     

SiC对Al基复合摩擦材料性能的影响

采用粉末冶金方法制备填充改性Al基复合摩擦材料,研究SiC含量及粒度对材料性能及显微组织的影响。结果表明,随SiC含量增加,材料的相对密度、抗弯强度不断降低,摩擦因数逐渐增大,洛氏硬度先增大后减小,比磨损率先降低后增大;随SiC粒度增大,材料相对密度、抗弯强度、洛氏硬度逐渐变大,摩擦因数先增大后减少,比磨损率不断增加。SiC粒度为20μm、质量分数为25%时改性Al基复合摩擦材料有稳定合适的摩擦因数和较低的比磨损率。     

高比热膨润土增强聚合物基摩擦材料性能研究

采用热压成型工艺制备出高比热膨润土增强的聚合物基摩擦材料,研究高比热容膨润土对聚合物基摩擦材料的物理力学性能和摩擦磨损性能的影响,借助扫描电子显微镜观察摩擦材料的磨损表面形貌,并分析其磨损机制。研究表明：随膨润土含量增加,摩擦材料硬度逐渐降低,密度和冲击强度则呈线性增大趋势;膨润土的质量分数低于40%时,能够提高摩擦材料的摩擦因数,降低磨损,其中以膨润土质量分数为40%的摩擦材料综合性能最好;膨润土质量分数大于40%时,摩擦材料的摩擦稳定性下降,磨损形式也由黏着磨损为主转变为以黏着磨损和热磨损为主。     

无机化合物物改性UHMWPE干摩擦行为研究

采用16种无机化合物对UHMWPE进行改性,在载荷98 N、转速60.18 mm/s、运动半径0.5 cm和干摩擦条件下,在UMT-3型微摩擦试验机上,测定纯UHMWPE及改性UHMWPE与不锈钢球(3 mm 100Cr6钢球)对摩60 min时摩擦因数的变化,测定其磨痕宽度和深度,并对磨损表面进行XRD分析。结果发现:10%和5%二硫化钨、15%氧化锆及5%氮化铝改性UHMWPE的平均摩擦因数较小,它们适于干摩擦条件下与钢配副;5%硫化银、10%氧化铝及15%氮化硅改性UHMWPE的磨痕宽度和深度明显较纯UHMWPE的小,其磨损面和未磨损面的XRD分析结果一致,说明在轻微磨损过程中并未发生晶型改变。     

凹凸棒土改性聚酰亚胺复合材料的摩擦磨损性能

采用原位聚合法制备凹凸棒土/聚酰亚胺纳米复合材料,考察纳米复合材料的力学性能及在干摩擦、水润滑和油润滑3种情况下的摩擦磨损性能,并利用扫描电子显微镜观察磨损表面形貌。结果表明:凹凸棒土质量分数为3%时,复合材料的拉伸强度最好,随着纳米颗粒含量的增加,复合材料的拉伸强度、断裂伸长率明显下降,而弹性模量一直呈现上升趋势;在干摩擦条件下,低含量的纳米颗粒有助于转移膜的形成,可以有效改善材料的摩擦性能;在水润滑下,由于水的溶胀和冷却作用,摩擦因数较干摩擦降低了一个数量级;在油润滑下,润滑油的流动性有助于纳米颗粒分布到整个摩擦表面,材料的摩擦因数及磨损率有明显降低,相比于干摩擦和水润滑的磨粒磨损,此时磨损机制以疲劳磨损为主。     

Ni-P/n-MoS2复合镀层制备与摩擦学性能研究

以纳米MoS2颗粒为分散相,用化学复合镀的方法制备出Ni-P/n-MoS2复合镀层,并研究纳米MoS2颗粒在镀液中的添加量对镀层组织结构、显微硬度、纳米MoS2复合量和摩擦学性能的影响.结果发现:镀液中纳米二硫化钼的加入量为2.0 s/L时,得到的复合镀层中二硫化钼的分散效果最好,纳米MoS2复合量最大值为3.18%(质量分数),硬度最大值为HV653;磨损试验后,磨痕表面的二硫化钼质量分数最高可达7.8%,表明复合在镀层中的纳米二硫化钼在摩擦过程中被缓慢释放到表面,因而复合镀层表现出优异的自润滑和减磨性能.     

玻璃纤维粉对聚合物基超声电机摩擦材料性能的影响

为获得硬度高、耐磨性好、满足超声电机低速大力矩运行要求的摩擦材料,采用冷压烧结法制备玻璃纤维粉改性聚合物基摩擦材料,研究玻璃纤维粉体积分数对摩擦材料力学性能、超声电机性能以及摩擦学性能的影响。结果表明:玻璃纤维粉可以增大摩擦材料的弹性模量和硬度,降低材料冲击韧性;摩擦材料的摩擦因数随玻璃纤维粉体积分数的增加有明显提升;玻璃纤维粉可以改善摩擦材料的超声电机性能和耐磨性,随着玻璃纤维粉体积分数的增加,摩擦材料的超声电机驱动性能先提高后下降,材料的磨损机制由黏着磨损向较为严重的疲劳磨损转变。在文中研究范围内,玻璃纤维粉体积分数为30%时改性摩擦材料具有最好的超声电机驱动性能和耐磨性。     

气缸套表面微造型与微纳米颗粒填充对摩擦学性能的影响

研究气缸套试样表面微造型技术和微纳米颗粒填充技术对缸套-活塞环摩擦副摩擦学性能的影响。在富油和贫油2种工况下,探究表面微造型和微纳米颗粒填充技术对摩擦副的摩擦因数和抗黏着磨损时间的影响。试验结果表明:在富油工况下,表面两端微造型和蛇纹石二硫化钼微纳米颗粒复合填充气缸套试样的摩擦因数最小,比机械珩磨气缸套试样的摩擦因数降低了13.99%;在贫油工况下,表面全部微造型和蛇纹石二硫化钼微纳米颗粒复合填充气缸套试样的抗黏着磨损时间最长,比机械珩磨气缸套试样的抗黏着磨损时间延长了85.79%;在试验过程中,表面微坑中的微纳米颗粒的溢出率会随着时间的延长而逐渐下降,最后趋近于0。     

无机类富勒烯二硫化钼的减摩抗磨特性

以仲钼酸铵和醋酸为前驱物制得了三氧化钼纳米粉,将其与硫粉混合在氢气氛下通过还原硫化反应合成了无机类富勒烯二硫化钼,其粒径分布为30-200nm,形貌为类球形。用MMU-10G屏显式材料端面高温摩擦磨损实验机测定了无机类富勒烯二硫化钼在混合润滑状态下的摩擦磨损性能,实验表明：无机类富勒烯二硫化钼能够明显改善基础油的减摩抗磨性能,复合油润滑时的最小摩擦因数为0.0127;无机类富勒烯二硫化钼能够显著提高润滑油的成膜和承载能力。润滑机制是无机类富勒烯二硫化钼纳米颗粒的化学惰性和将滑动摩擦变为滚动摩擦。     

玻璃和碳纤维含量对树脂基摩擦材料摩擦学性能的影响

采用腰果壳油改性酚醛树脂为基体,添加不同比例的碳纤维和玻璃纤维,利用热压烧结的方式制成摩擦材料。利用环-块摩擦磨损实验机与高速钢配副研究摩擦材料在不同制动条件下的摩擦学性能。研究结果表明:碳纤维和玻璃纤维的总量一定时,随着玻璃纤维的含量增加,摩擦材料的摩擦因数随之增大;而相应的磨损率先减少后增大;在摩擦过程中,摩擦材料极易在磨损表面形成一层致密的摩擦膜,摩擦膜的产生降低了摩擦材料的摩擦因数和磨损率,且在高速条件下,摩擦膜更容易形成;当玻璃纤维和碳纤维的质量分数分别为8%、9%时,摩擦材料表现出最好的摩擦学性能;玻璃和碳纤维填充摩擦材料的磨损机制主要为黏着磨损。     

钢渣粉含量对树脂基摩擦材料摩擦学性能的影响

采用热压成型的方法制备钢渣粉改性的树脂基摩擦材料,研究不同含量的钢渣粉对树脂基摩擦材料密度、硬度、冲击强度和摩擦磨损性能的影响,并通过扫描电镜观察磨损表面的微观形貌,分析其磨损机制。研究表明:随着钢渣粉含量增加,密度、硬度、冲击强度均呈现逐渐增加的趋势;钢渣能有效地改善树脂基摩擦材料的摩擦磨损性能和提高抗热衰退性能,当钢渣粉质量分数为20%时,能够提高材料的摩擦因数,降低磨损率,且材料综合性能最好;随着钢渣粉质量分数的增加,树脂基摩擦材料的磨损形式以黏着磨损和热磨损为主转变为磨粒磨损和热磨损为主。