石墨烯含量对Al-15Si-4Cu-Mg组织及摩擦磨损性能的影响

利用金相显微镜(OM)、摩擦磨损试验机、扫描电镜(SEM)对Al-15Si-4Cu-Mg复合材料微观组织形貌、摩擦磨损性能、磨痕表面形貌进行表征和分析。研究添加不同含量石墨烯对Al-15Si-4Cu-Mg复合材料微观组织及摩擦磨损性能的影响。结果表明,随石墨烯含量增加,复合材料中硅颗粒形貌逐渐变得圆钝且尺寸减小,复合材料的硬度有所增加,摩擦系数减小,耐磨性能显著提高;加入0.3%石墨烯的复合材料磨损机制为磨粒磨损,当石墨烯的含量达到0.7%时复合材料的磨损机制以轻微的粘着磨损为主并有少量的磨粒磨损。     

Gr/Al-18Si-4Cu-Mg复合材料切削力仿真实验研究

利用Abaqus有限元分析软件,对石墨烯/Al-18Si-4Cu-Mg复合材料的铣削过程进行有限元模拟仿真,并对石墨烯质量百分含量为0％～0.7％的四组样品进行铣削性能测试,研究石墨烯/Al-18Si-4Cu-Mg复合材料的切削力变化特征.结果表明,Abaqus有限元软件建立的切削力模型与实测铣削力曲线变化趋势相似,说...     

过共晶Al-18Si合金摩擦磨损机理研究

采用熔体过热处理工艺制备Al-18Si合金试样。通过OM、SEM观察和摩擦磨损性能测试,研究微观组织形貌对Al-18Si合金摩擦磨损性能的影响。借助于Matlab软件,对摩擦试样表面的磨痕形貌分形维数编写相应的Matlab计算程序。结果显示,随着熔体过热处理温度的升高,过共晶Al-18Si合金中初晶硅形态和尺寸发生变化;熔体处理温度从800℃、850℃、900℃、950℃逐步升高,摩擦试样表面磨痕形貌的分形维数1.7384、1.6491、1.5934、1.5786逐步下降,Al-18Si合金的摩擦系数随熔体处理温度的升高从0.65下降至0.41;磨痕形貌分形维数变化与Al-18Si合金的摩擦磨损机理密切相关。     

Gr/Al-0.7Si-1.2Mg复合材料制备及摩擦性能研究

采用二次热压法制备Gr质量分数为10%~25%的Gr/Al-0.7Si-1.2Mg复合材料,研究了制备工艺对组织结构及其摩擦磨损性能的影响.结果表明,采用较快速率升温的热压法可有效防止石墨铝复合材料制备过程的有害界面反应,得到组织均匀且致密的石墨铝基复合材料.Gr/Al-0.7Si-1.2Mg复合材料的摩擦系数随载荷的增大而降低,在较大载荷时,可形成完整的石墨润滑膜,不同石墨含量的复合材料的磨擦系数趋于一致,达到0.17.石墨含量高的复合材料容易形成润滑层,所以摩擦系数在较低载荷下就能达到最小值.复合材料相对密度对磨损率的影响较大,接近理论密度的复合材料在本研究试验条件下能保持较低的磨损率,最低可达到0.5×10-3~2.1×10-3mm3/m.     

碳纳米管/环氧复合材料的摩擦磨损性能研究

研究了多壁碳纳米管(MWNTs)含量、超声分散时间、超声分散方式对环氧复合材料摩擦磨损性能的影响,通过扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM)分析了材料表面磨损形貌、MWNTs分散程度,并探讨了复合材料摩擦磨损机理.结果表明:MWNTs添加量为1.5%时,MWNTs/Epoxy复合材料比环氧树脂摩擦系数降低17.8%,磨耗率降低91.7%;加入MWNTs降低了复合材料粘着磨损与疲劳剥落;延长超声波处理时间及采用高功率超声波仪器能够有效提高MWNTs分散程度,提高复合材料摩擦磨损性能.     

纳米填料增强UHMWPE–橡胶水润滑摩擦学性能

为了研究水润滑条件下试验载荷和速度对纳米填料（Nano-SiC）改性超高分子量聚乙烯（UHMWPE）/橡胶复合材料摩擦学性能的影响,通过高温混炼、热压成型制备Nano-SiC辅以聚四氟乙烯（PTFE）填充改性UHMWPE/橡胶复合材料。采用MRH-3型环-块摩擦实验机探究四种不同载荷条件下改性复合材料的摩擦磨损性能,采用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）和非接触光学三维轮廓仪对试样微观磨损表面形貌分析,从微观层面探究改性复合材料的摩擦机理。试验结果表明：在定载变速条件下,速度由0.02m/s升到3.59m/s时,改性复合材料的动摩擦系数波动幅度与静摩擦系数均呈现大幅下降趋势,粘-滑现象（Stick-Slip Phenomenon）减弱,摩擦系数波动归于平稳;试验载荷和纳米粒子含量的变化与试样摩擦磨损程度呈负相关,在水润滑条件下,随着纳米粒子含量增加,摩擦系数与磨损率均出现明显降低,填充比例为5%的复合材料摩擦学性能最佳,摩擦系数整体较UHMWPE/橡胶材料降低35%,磨损率降低46.6%,磨损表面形貌也随之发生改变;随着载荷的增加,复合材料的磨损率从1.25×10-6mm3/(Nm)降至0.4×10-6mm3/(Nm)。Nano-SiC的含量与工况载荷压力对摩擦磨损均存在一定影响,即填充适量Nano-SiC的UHMWPE/橡胶复合材料与一定工况压力下的对偶钢环组成的摩擦配副能改善摩擦环境,减轻粘-滑现象,有利于减小材料的磨损。     

纳米填料增强UHMWPE–橡胶水润滑摩擦学性能

为了研究水润滑条件下试验载荷和速度对纳米碳化硅填料（Nano–SiC）改性超高分子量聚乙烯（UHMWPE）–橡胶复合材料摩擦学性能的影响,通过高温混炼、热压成型制备Nano–SiC辅以聚四氟乙烯（PTFE）填充改性UHMWPE–橡胶复合材料;采用MRH–3型环–块摩擦试验机探究4种不同载荷条件下复合材料的摩擦磨损性能,采用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）和非接触光学3维轮廓仪对试样微观磨损表面形貌分析,从微观层面探究改性复合材料的摩擦机理。试验结果表明：在定载变速条件下,速度由0.005 m/s升到0.541 m/s时,改性复合材料的动、静摩擦系数均呈现大幅下降趋势,摩擦系数波动归于平稳,黏–滑现象逐渐减弱直至消失。试验载荷和纳米粒子含量的变化与试样摩擦磨损程度呈负相关：在水润滑条件下,随着纳米粒子含量增加,摩擦系数与磨损率均出现明显降低,填充比例5%的复合材料摩擦学性能最佳,摩擦系数整体较UHMWPE–橡胶材料降低35%,磨损率降低46.6%,磨损表面形貌也随之发生改变;随着载荷的增加,复合材料的磨损率从1.25×10~(–6) mm~3/(N·m)降至0.40×10~(–6) mm~3/(N·m)。Nano–SiC的含量与工况载荷压力对摩擦磨损均存在一定影响,即填充适量Nano–SiC的UHMWPE–橡胶复合材料能减轻黏–滑现象,与一定工况压力下的对偶钢环组成的摩擦配副能有效改善摩擦性能,有利于减小水润滑轴承的磨损,增强传动系统服役寿命。     

石墨烯增强铝基复合材料的制备及其性能

采用球磨混粉及放电等离子烧结技术制备不同含量(石墨烯质量分数为0,0.2%,0.5%,0.8%,1.0%)的石墨烯铝基复合材料,利用扫描电子显微镜、能量色散谱仪、X射线衍射、拉曼光谱仪和X射线光电子能谱表征铝基复合材料的微观组成、缺陷及烧结样品表面元素的化学价态,研究石墨烯含量对铝基复合材料导热性能和显微硬度的影响。结果表明:添加石墨烯后铝基复合材料的显微硬度和导热系数均有提高,导热系数提高更为显著;当石墨烯质量分数为0.2%时,铝基复合材料的显微硬度和导热系数达到最大值,与铝基体材料相比其硬度提高24%,导热系数提高204%;但当石墨烯质量分数继续增加到0.5%,0.8%,1.0%时,铝基复合材料的显微硬度及导热系数并未明显提升,主要原因为随着石墨烯含量的增加,石墨烯片层间的团聚现象加重,从而导致铝基复合材料的显微硬度与导热系数无法再进一步有效提高。     

纳米SiO2填充尼龙PA1010的摩擦磨损性能实验研究

用纳米 Si O2 填充 PA1 0 1 0制备了尼龙复合材料 ,并用 MM- 2 0 0磨损试验机对尼龙复合材料与 45钢在干摩擦条件下的摩擦磨损实验进行了实验 .研究表明 ,纳米 Si O2 填充 PA1 0 1 0大幅度提高了尼龙复合材料的耐磨性 ,降低了摩擦系数 .纳米 Si O2 填充量在 1 0 %左右时 ,尼龙复合材料达到最低摩擦系数 0 .32和最低磨损量 0 .2 mg,磨损量比纯 PA1 0 1 0降低了 60多倍 ,摩擦系数降低了 1倍 .对纳米 Si O2 填充尼龙的磨损机理研究发现 ,纳米 Si O2 填充尼龙复合材料的磨损机理受滑动速度和接触载荷影响比较大 .当摩擦副 PV值小于 60 Nm/ s时 ,尼龙复合材料的磨损机理主要是切削和粘着磨损 .当摩擦副 PV值大于 60 Nm/ s时 ,磨损机理转变为疲劳剥层或熔融流变 ,导致磨损量急剧增长 .     

碳纤维与铜颗粒增强聚甲醛复合材料摩擦磨损性能研究

利用热压成型工艺制备了不同含量的碳纤维、铜颗粒增强聚甲醛复合材料,研究了碳纤维、铜颗粒含量对聚甲醛复合材料摩擦磨损性能的影响规律及其磨损机制。结果表明,碳纤维、铜颗粒显著提高了聚甲醛的耐磨性,在0.628m/s,100N实验条件下,碳纤维10%+铜颗粒10%构成的复合材料的磨损率最低,其磨损率比单独添加碳纤维10%降低了48.5%。摩擦表面形貌分析表明,添加铜颗粒使复合材料摩擦表面光滑,但却增大了摩擦系数。     

氧化石墨烯/丁苯橡胶复合材料力学性能的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟和Reax FF反应力场,考察了加入氧化石墨烯后丁苯橡胶(SBR)的力学性能,包括杨氏模量、硬度、摩擦性能等.模拟结果表明,加入氧化石墨烯后,复合材料的杨氏模量相比于纯丁苯橡胶提高77%,硬度提高20. 30%,摩擦系数降低18%,磨损率降低38%.通过计算摩擦过程中氧化石墨烯和丁苯橡胶之间氢键能和结合能的变化,提出了摩擦性能增强的机制.在摩擦过程中,丁苯橡胶基体和氧化石墨烯之间的结合能逐渐增大,结合能增大的原因之一是氢键作用的增强.结合能的增大使得应力能够很好地从丁苯橡胶基体转移到强度更高的氧化石墨烯上,从而提高复合材料的摩擦性能.     

微波法制备石墨烯及其功能化对环氧树脂性能的影响

为了高效低成本地制备高质量石墨烯,在微波炉中加热可膨胀石墨（graphite intercalation on compounds,GIC）制备膨胀石墨,然后将聚醚胺（D2000）接枝在石墨烯（GnPs）表面,制得功能化石墨烯（D2000-g-GnPs）并分析其表征。随后用超声分散和磁力搅拌制备了环氧树脂（epoxy resin,EP）/石墨烯复合材料黏合剂。研究改性前后石墨烯对增强环氧树脂机械性能和拉伸断裂面表面形貌的影响。实验表明,环氧树脂的拉伸强度、杨氏模量、断裂韧性以及断裂能量释放率都随着石墨烯含量的增加先增加后减少,在改性石墨烯质量分数达到0.3%时复合材料的机械性能达到最大值。拉伸强度达到76.269 MPa,比未改性前的石墨烯/环氧树脂复合材料提高了24.95%;杨氏模量达到1.315 GPa,提高了10.97%;断裂韧性达到1.79 MPa·m0.5,提高了16.23%。此外,添加D2000-g-GnPs使环氧树脂黏合剂的导电性大幅提高,得到较低的渗流阈值为1.0%。     

对偶表面粗糙度对Nano-SiO2改性PTFE复合材料摩擦学性能的影响

为了研究干摩擦条件下对偶表面粗糙度对纳米粒子填充改性聚四氟乙烯（PTFE）复合材料摩擦磨损及转移膜特性的影响规律,本文采用冷压成型、热烧结的工艺方法制备nano-SiO2填充改性PTFE复合材料;采用LSR-2M型往复摩擦磨损试验机评价了nano-SiO2改性PTFE复合材料与具有三种不同表面粗糙度的对偶钢块（GCr15）之间的摩擦磨损性能;利用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）分别表征了转移膜及磨屑的形貌、微观结构以及化学成分,从微观角度揭示nano-SiO2改性PTFE复合材料的摩擦转移机理。试验结果表明,纯PTFE及不同含量nano-SiO2填充改性PTFE复合材料的摩擦系数均随对偶钢块表面粗糙度的增大整体呈增大趋势,在粗糙度为Ra0.1的对偶表面上复合材料的摩擦系数随着nano-SiO2含量的增加变化相对较小;在三种不同粗糙度对偶表面上,nano-SiO2的加入均有效降低了PTFE的磨损体积,当填充比例为0.5wt%时复合材料在粗糙度为Ra1.2的对偶面上摩擦学性能最佳,磨合时间约为纯PTFE的1/3（缩短了近10min）,耐磨性较纯PTFE提高了34.1%。由此可见,复合材料中nano-SiO2的含量与对偶表面粗糙度存在一定的协同效应,即nano-SiO2的含量与对偶表面粗糙度具有匹配性,合理的摩擦配副能有效促进复合材料的摩擦转移,并能在对偶表面形成覆盖率高、均匀、连续、表面较粗糙且与摩擦方向趋向一致的转移膜,有利于降低材料的磨损。     

纳米SiO2填充尼龙PA10101的摩擦磨损性能实验研究

用纳米SiO2填充PAl010制备了尼龙复合材料，并用MM—200磨损试验机对尼龙复合材料与45钢在干摩擦条件下的摩擦磨损实验进行了实验．研究表明，纳米SiO2填充PAl010大幅度提高了尼龙复合材料的耐磨性，降低了摩擦系数。纳米SiO2填充量在10％左右时，尼龙复合材料达到最低摩擦系数O.32和最低磨损量O．2mg，磨损量比纯PAl010降低了60多倍，摩擦系数降低了1倍．对纳米Si02填充尼龙的磨损机理研究发现，纳米Si02填充尼龙复合材料的磨损机理受滑动速度和接触载荷影响比较大。当摩擦副PV值小于60Nm／s时，尼龙复合材料的磨损机理主要是切削和粘着磨损。当摩擦副PV值大于60Nm／s时，磨损机理转变为疲劳剥层或熔融流变，导致磨损量急剧增长。     

原位聚合制备聚苯胺/石墨烯导电复合材料的工艺

采用盐酸(HCl)为掺杂酸、以聚乙烯基吡咯烷酮(PVPK90)为空间稳定剂,在过硫酸铵(APS)氧化体系中通过原位聚合制备了聚苯胺/石墨烯导电复合材料。该方法制备的聚苯胺/石墨烯复合材料导电性能好,聚苯胺尺寸大小均一、形貌规整。实验结果表明,当石墨烯的添加量为7%(质量分数)时,聚苯胺/石墨烯复合材料的电导率较纯聚苯胺的提高了2个数量级。另外,对原位聚合制备聚苯胺/石墨烯复合材料的制备工艺进行了优化。对制备工艺进行优化后,在石墨烯添加量为1%(质量分数)时,聚苯胺/石墨烯复合材料的电导率较纯聚苯胺提高了一个数量级,在提高复合材料导电性的同时简化了加工工艺,大大提高了生产率,具有可靠的实用价值。     

C/C复合材料的摩擦磨损行为研究

利用HIT-1型球盘式摩擦磨损试验台,以C/C复合材料与GCr15钢为配副进行摩擦磨损实验。研究了C/C复合材料的摩擦系数与时间、载荷和速度的关系,分析了工况环境对摩擦系数的影响,获得了磨损量与载荷和速度的相关关系。结果表明:C/C复合材料的摩擦系数在摩擦磨损初期减小,随后在较小区间内平稳波动;摩擦系数在不同载荷条件下随速度变化趋势不同,当载荷为8 N时摩擦特性随速度变化最稳定,速度为0.576 m/s时摩擦特性随载荷变化最稳定;不同试验环境中摩擦性能呈现规律不同;C/C复合材料摩擦磨损过程中磨损率随速度缓慢增大,随载荷缓慢增大。     

Si的质量分数对C/C-SiC摩擦材料摩擦磨损性能的影响

以PAN基碳纤维针刺整体毡为预制体,经化学气相渗透法制得C/C多孔坯体,采用反应熔体浸渗法制备了C/C-Si C摩擦材料。用XD-MSM型定速摩擦试验机测定摩擦磨损性能,研究了不同Si含量对C/C-Si C摩擦材料摩擦磨损性能的影响。利用VK-X200三维激光扫描显微镜观察了摩擦材料磨损后表面的微观形貌并探讨其磨损机制。结果表明:随着Si质量分数的增加,摩擦材料的硬度和冲击强度逐渐增大,开孔率逐渐降低,摩擦材料的磨损形式由单一的磨粒磨损转变为磨粒磨损和黏着磨损的混合磨损机制。3种摩擦材料中,Si质量分数为28.42%的C/C-Si C摩擦材料物理和力学性能均较好,摩擦系数较大,磨损率较小,摩擦磨损性能较好。 更多还原     

对偶表面粗糙度对Nano-SiO2改性PTFE复合材料摩擦学性能的影响

为了研究干摩擦条件下对偶面粗糙度对纳米粒子填充改性聚四氟乙烯(PTFE)摩擦学性能的影响,采用冷压成型、热烧结的工艺方法制备nano-SiO_2填充改性PTFE复合材料;采用LSR–2M型往复摩擦磨损试验机评价了nano-SiO_2改性PTFE复合材料与具有3种不同表面粗糙度的对偶钢块(GCr15)之间的摩擦学特性;利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分别表征了转移膜及磨屑的形貌、微观结构以及化学成分,从微观角度揭示nano-SiO_2改性PTFE复合材料的摩擦转移机理。试验结果表明:纯PTFE及不同含量nano-SiO_2改性PTFE复合材料的摩擦系数随着对偶钢块表面粗糙度的增大整体呈现增大趋势,在粗糙度Ra为0.1的对偶表面上复合材料的摩擦系数随着nano-SiO_2含量的增加变化相对较小;在3种不同粗糙度对偶表面上,nano-SiO_2的加入均有效降低了PTFE的磨损体积,当填充比例为0.5%时复合材料在粗糙度Ra为1.2的对偶面上摩擦学性能最佳,磨合时间比纯PTFE缩短了近10 min,耐磨性比纯PTFE提高了33.3%;复合材料中nano-SiO_2的含量与对偶表面粗糙度存在一定的协同效应,即填充适量nano-SiO_2的PTFE复合材料与具有一定表面粗糙度的对偶钢块组成的摩擦配副能有效促进复合材料的摩擦转移,并能在对偶表面形成覆盖率高、均匀、连续、表面较粗糙且与摩擦方向趋向一致的转移膜,有利于降低材料的磨损。     

聚四氟乙烯填充PA1010的摩擦磨损性能研究

以注塑成型法制备了聚四氟乙烯(PTFE)填充PA1010复合材料,利用M-2000磨损试验机测试了该复合材料与GCr15轴承钢对摩时的摩擦磨损性能,并用扫描电子显微镜(SEM)观察了试样磨损表面形貌.结果表明:PTFE填充PA1010可显著改善尼龙复合材料的摩擦磨损性能.w(PTFE)为25%时,复合材料的摩擦学综合性能最佳.复合材料的摩擦系数和磨损体积随施加载荷、滑动速度的增加分别呈现降低和增加的趋势.在200 N载荷下,复合材料磨损主要为磨粒磨损;在400 N载荷下,磨损表现为黏着磨损和磨粒磨损共同作用.在滑动速度为0.21 m/s时,材料摩擦表面因挤压发生塑性流变,其磨损机理为磨粒磨损;在滑动速度为0.84 m/s,复合材料因热疲劳和应力疲劳发生剥层,磨损机理转变为疲劳剥层磨损.     

电弧离子镀CrN_x薄膜的组织结构与性能研究

采用电弧离子镀技术在高速钢(HSS)基体上制备CrN_x薄膜,考察氮气气压对CrN_x薄膜的表面形貌、结构、显微硬度及摩擦系数的影响。用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机等分别测试分析薄膜的表面形貌、薄膜的结构、显微硬度以及摩擦系数。结果表明,氮气气压较低时(0.1Pa),薄膜以Cr相为主;随着氮气气压的升高(0.5~4.0Pa),薄膜中出现了Cr_2N和Cr的混合相,薄膜以Cr_2N相为主;随着氮气气压的升高,薄膜的显微硬度在氮气气压为0.5Pa和4.0Pa时出现极值,CrN_x薄膜的最大摩擦系数和平均摩擦系数都有所减少。