Sn-Ag-Cu系高温自润滑材料的摩擦学特性

采用真空压力浸渗复合技术将熔融固体润滑剂熔渗到微孔金属陶瓷基体中,制备熔渗型Sn-Ag-Cu系高温自润滑复合材料;利用XP-2型高温摩擦磨损销盘型试验机考察其高温摩擦磨损性能,采用SEM和XRD分析其磨损表面形貌、成分,探讨其高温自润滑机制。研究结果表明:制备的自润滑复合材料在600℃高温下具有较低的摩擦因数和磨损率,这是因为在高温摩擦磨损过程中熔渗于基体材料中的固体润滑剂在高温、摩擦热和应力的作用下从微孔中析出,并在摩擦界面形成由Cu_3Sn、Cu_αSb_γ、Fe_3Sn、Ag_3Sn等金属间化合物组成的润滑膜。该润滑膜使材料具有良好高温自润滑性能,其中的Ag元素对摩擦因数的影响较大。     

浸渗型高温自润滑金属陶瓷复合材料的制备及其性能

采用熔融铅-锡-银-稀土系固体润滑剂与TiC/FeWCrMoV微孔金属陶瓷预制体真空压力熔渗复合法制备浸渗型高温自润滑复合材料,研究了制备工艺参数对该复合材料熔渗质量及其性能的影响,以确定其最佳工艺,并在高温摩擦磨损试验机上考察了其摩擦磨损性能;用扫描电子显微镜和光电子能谱仪分析了材料的显微组织及其磨损表面的形貌。结果表明:其最佳烧结工艺为1230℃烧结保温60min,最佳熔渗工艺为750℃、5MPa压力下熔渗60min;可得到由金属陶瓷硬质相与多元润滑剂软质相组成的互穿网络结构高温自润滑复合材料,当润滑剂体积分数超过一定量时(13%)该材料既具有高的强韧性和耐磨性,又具有良好的高温摩擦学性能。     

高温发汗自润滑复合材料真空熔渗过程的动力学分析

阐述了熔融固体润滑剂熔渗微孔预制体的熔渗原理,通过对微孔预制体孔隙特征的统计学分析和熔渗过程的动力学分析,建立了熔渗饱和度和熔渗压力的表达式,分析了影响熔渗质量及熔渗过程的主要因素,讨论了可改进熔渗工艺的几个问题。试验表明,基于熔渗过程的动力学分析,以60Sn40Pb-10Ag-0.3RE复合固体润滑剂熔渗的TiC-Fe-Cr-W-Mo-V系微孔预制体可以很好地实现预制体与固体润滑剂的熔渗复合,是制备高温发汗自润滑复合材料的有效途径。     

互穿网络式高温自润滑材料摩擦磨损性能研究

模拟生物体汗腺结构特征,以硬脂酸、TiH2和CaCO3的复合体为造孔剂,采用真空烧结法制备出互穿网络式微孔结构的TiC/FeCrWMoV金属陶瓷烧结基体,并在高温真空压力下浸渗Pb-Sn-RE系高温固体润滑剂得到高温发汗自润滑金属陶瓷.采用高温摩擦磨损试验机考察了其摩擦磨损性能,运用扫描电子显微镜(SEM)、光电子能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)分析磨损表面成分、形貌和结构,探讨高温摩擦磨损机制.结果表明: 该自润滑复合材料硬质相与润滑相互相贯穿成网络状,在较宽的温度范围内具有良好的自润滑性能,特别是在400～700 ℃试验温度范围内,具有较低的摩擦因数(平均摩擦因数为0.26～0.29)和较低的磨损率(6.3×10-6～9.6×10-6 mm3/(N·m)).由于摩擦应力及摩擦热的作用,该类材料在高温下在磨损表面形成复合润滑膜(由PbMoO4、PbO、Ag2WO4和Ag3Sn等组成)是其具有良好自润滑性能的主要原因.     

Ti-Al合金高温自润滑材料抗摩擦磨损模型

采用真空热压成形工艺,通过添加不同体积分数的复合润滑剂,制备出了48Ti-48Al-2Nb-2Cr自润滑材料。建立了其高温抗摩擦磨损模型,考察了其磨损率影响因素,并通过高温磨损试验分析了其减摩机理。结果表明：添加固体润滑剂对自润滑材料的磨损率有很大影响,其中,当添加的复合润滑剂（38％CaF2—62％BaF2）的体积分数为109／6时自润滑材料的磨损率最低;自润滑材料在摩擦磨损过程中,能够在磨损表面形成一层较完整的固体润滑膜,膜的存在使得自润滑材料具有很好的减摩能力。模型的建立及成膜机理的分析为Ti—Al系合金高温环境下的使用提供了理论依据。     

Sn-Ag-Cu自润滑滚子轴承的高温摩擦学特性

采用真空熔渗技术制备Sn-Ag-Cu高温自润滑滚子;在滚珠隔离式无保持架高温平面推力轴承试验装置上,对自润滑滚子轴承的高温摩擦特性进行试验研究;应用SEM/EDS技术分析轴承滚道摩擦表面的形貌和成分,研究试验温度、润滑剂合金与轴承滚动摩擦磨损之间的关系。研究表明:在400～600℃温度范围内,轴承的摩擦因数随着温度的的升高逐渐降低,当温度达到润滑剂合金熔点600℃时,摩擦因数达到最低值0.024;当温度为400℃时,轴承滚道摩擦表面以黏着磨损为主;随着温度升高,自润滑材料中的润滑剂合金逐渐析出涂覆在滚道表面,与滚道表面的高温氧化物共同影响轴承的摩擦学特性,因此在摩擦表面出现部分黏着磨损与氧化磨损;达到600℃后,滚道表面涂覆形成的润滑膜增多,因此氧化磨损和黏着磨损得到减轻,润滑效果最好。     

金属衬背型自润滑复合材料及其摩擦性能研究进展*

金属衬背型自润滑复合材料通过复合一层金属基底,使材料具备了机械性能强、润滑性能好、可靠性高的特点,从最早应用于航天航空发展至现今于各民用领域的广泛应用。综述近年来国内外金属衬背型自润滑复合材料组分构成,即金属衬背与润滑填料的种类与作用,认为应选择研究综合性能更优、温度适用范围更广的金属衬背,且应加强多填料混合摩擦机制研究;比较金属衬背型自润滑复合材料的制备工艺各自的优缺点,即黏接处理、激光熔覆与微弧氧化,认为制备工艺需进一步改进以提升复合材料摩擦学性能、结合强度、材料可靠性等以适应更高的使用要求,同时也应关注新兴制备工艺的研究开发;介绍金属衬背型自润滑复合材料的摩擦磨损机制研究,认为未来需对润滑层失效机制进行深入研究,并需结合金属衬背与环境等因素对材料摩擦学性能造成的影响进行分析。     

Sn-Ni复合润滑剂填充钨钢微凹痕表面的摩擦学性能

提高钨钢的摩擦学性能,对于提高钨基材料机械零部件使用精度与服役寿命,具有重要的意义。采用激光加工方法在钨钢表面加工微凹痕结构,通过高温熔渗的方式将Sn-Ni复合润滑剂熔渗到钨钢微凹痕结构中,制备Sn-Ni复合润滑剂填充钨钢试样,利用球盘式摩擦磨损试验机对其减摩抗磨性能进行测试。结果表明：Sn-Ni复合润滑剂填充钨钢试样具有优异的摩擦学性能,相比纯钨钢,摩擦因数降低19%以上,磨损率降低50%以上;在低载荷高频率下,Sn-Ni润滑剂与来自基体材料的磨屑实现了良好的协同作用,使得Sn-Ni复合润滑剂填充钨钢试样具有更好的减摩抗磨性能。     

干摩擦条件下碳纤维填充聚苯酯基复合材料摩擦学性能研究

采用碳纤维填充聚苯酯基复合材料制备出一种性能优异的新型自润滑复合材料.利用干摩擦条件下碳纤维填充聚苯酯基复合材料与配副材料的摩擦磨损试验,通过对接触表面形貌、磨损量、摩擦因数等特征参数的采集与分析,研究内外部因素的变化对碳纤维填充聚苯酯基固体润滑材料摩擦磨损性能的影响,探讨碳纤维增强聚苯酯基自润滑复合材料的磨损机理.     

Sb2S3和MoS2的协同作用对摩擦材料摩擦性能的影响

采用MPX-2000型磨损试验机和定速摩擦实验机分别测试不同载荷及不同温度下固体润滑剂Sb2 S3和MOS2对摩擦材料摩擦性能的影响,探讨2种固体润滑剂的协同作用;采用扫描电镜分析摩擦材料磨损后摩擦表面的微观形貌.结果表明,固体润滑剂Sb2 S3和MoS2具有良好的协同效应,可大大改善摩擦材料的摩擦性能,这是因为MOS2和Sb2 S3分别在制动过程中的低温段和高温段起到良好的润滑作用.当Sb2S3的体积分数为6%,MoS2的体积分数为3%时,摩擦材料的摩擦性能最佳.     

不同纤维增强和不同固体润滑剂改性PTFE复合材料的摩擦磨损性能

以碳纤维或玻璃纤维为增强纤维,二硫化钼(MoS_2)或石墨为固体润滑剂,制备了不同配方的聚四氟乙烯(PTFE)复合材料;在干摩擦和油润滑条件下对复合材料进行了摩擦磨损试验,观察了其磨损形貌,并分析了不同增强纤维和固体润滑剂对复合材料摩擦磨损性能的影响。结果表明:在干摩擦条件下,当固体润滑剂相同时,与玻璃纤维增强的相比,碳纤维增强PTFE复合材料的磨痕宽度更小、摩擦因数更大,而当增强纤维相同时,MoS_2改性PTFE复合材料的磨痕宽度比石墨改性的小,摩擦因数比石墨改性的大;在油润滑条件下,当固体润滑剂相同时,碳纤维增强PTFE复合材料的磨痕宽度比玻璃纤维增强的小,摩擦因数比玻璃纤维增强的大,当增强纤维相同时,MoS_2改性PTFE复合材料的磨痕宽度比石墨改性的略低,摩擦因数比石墨改性的大。     

GF/PTFE自润滑纤维复合材料磨损性能热衰退研究

针对高频摆动关节轴承摩擦热对自润滑纤维复合材料摩擦磨损性能的影响,研制了高频使用条件下的玻璃纤维增强聚四氟乙烯(GF/PTFE)自润滑纤维复合材料,利用MYB～500高频高载摆动摩擦磨损试验机,对其进行不同摩擦温度下的摩擦磨损性能测试,研究摩擦热作用下材料自润滑性能和磨损性能衰退特征,分析磨损产物和摩擦表面以及不同摩擦温度下材料的磨损机理。结果表明,摩擦热对材料自润滑性能影响显著,适当的摩擦温度范围能够保证材料的自润滑性能,摩擦温度和摩擦因数之间互为耦合作用,对材料的磨损性能具有一定的影响;高摩擦热作用于自润滑过程及机理的改变,造成材料的磨损性能衰退现象。因此,不同温度下材料的磨损特征具有明显的差异化,其中低摩擦温度下(60～120℃)材料自润滑性能优异,磨损率很低;140℃摩擦温度条件下材料摩擦磨损性能开始衰退;材料在高摩擦温度下(140～180℃)的磨损初期自润滑性能良好、磨损轻微,而中后期磨损严重。微观分析表明,低摩擦温度下材料的磨损机理以轻微粘着和疲劳磨损为主;高摩擦温度下材料的磨损以片状剥落、纤维剪切破坏为主,且磨损面局部损伤特征明显,磨损严重。     

金属塑料复合自润滑材料的制备及其摩擦学性能研究

用静电喷涂和模压成型法制备了金属塑料复合自润滑材料,通过摩擦磨损实验对其在室温干摩擦条件下的摩擦学性能进行了研究,用扫描电镜对磨损表面进行了观察和分析,并探讨了复合材料的磨损机制.结果表明:用静电喷涂-模压法能制得摩擦学性能优良的复合材料;在干摩擦实验的载荷范围内,复合材料的摩擦因数和磨损率随负荷的增加不断减小;复合材料的磨损机制发生了由犁削和磨粒磨损为主向黏着、磨粒磨损的混合磨损形式为主的转变.     

高真空固体自润滑保持架材料的研究

阐述了高真空固体自润滑保持架材料的制造方法、物理性能、摩擦磨损特性及固体润滑剂MoS2和工艺参数对材料性能的影响，并在高真空条件下进行了滚动轴承寿命试验，结果表明保持架综合性能良好，符合高真空条件下滚动轴承的使用要求。     

激光微织构表面黏结型固体润滑膜性能研究

采用声光调Q二极管泵浦Nd∶YAG激光器在45#钢表面进行织构化处理,并填充不同的黏结MoS2基复合固体润滑剂;在销盘线接触的摩擦磨损试验机上研究含不同配比复合固体润滑剂的织构表面的滚动摩擦性能。研究结果表明:织构表面填充黏接型复合固体润滑剂改善了其摩擦性能,其中填充含质量分数50%MoS2复合固体润滑剂的织构表面的摩擦因数最低;在线接触滚动过程中,黏结MoS2基复合固体润滑剂织构表面的摩擦因数均随着载荷和转速的增大而减小,这是因为高速重载促进了转移膜在对偶面的形成,该转移膜显示出良好的减摩性能。     

固体膜润滑剂耐燃油及摩擦学性能研究

通过系列耐燃油及摩擦学性能试验设计,模拟固体膜润滑剂在发动机燃油系统中的实际应用条件,对比研究满足MIL-PRF-46010标准的固体膜润滑剂(牌号A)、航空通用高温固体膜润滑剂(牌号B)以及航天用中温固体膜润滑剂(牌号C)在燃油系统中的耐燃油及摩擦磨损性能。结果表明:喷气燃料对A型固体膜润滑剂的影响不大,喷气燃料浸泡前后A型固体膜润滑剂的平均摩擦因数均在0.02~0.05范围内,耐磨寿命均在1 h以上;A型固体膜润滑剂与喷气燃料长期接触不会影响喷气燃料的性能;A型固体膜润滑剂材料不论是在承载能力、耐磨寿命还是耐燃油性能方面都明显优于B型及C型固体膜润滑剂,这是因为A型固体膜润滑剂中的MoS_2和Sb_2O_3起到了协同抗磨作用。     

Sn-Al2O3固体润滑剂填充钨钢织构界面摩擦学性能

为提高钨钢材料零部件的减摩抗磨性能,参照鱼鳞表面结构并结合有限元模拟仿生设计槽宽约0.6 mm钨钢试样;制备具有最佳配比的Sn-Al2O3复合固体润滑剂,利用高温熔渗将其填充于仿生鱼鳞状表面织构以制备Sn-Al2O3复合固体润滑剂填充钨钢织构试样,并在不同载荷-滑动频率下研究试样的摩擦学性能。结果表明：相比30 N-2 Hz、25 N-3 Hz、15 N-5 Hz和10 N-6 Hz工况,在20 N-4 Hz工况下试样具有最低的平均摩擦因数和磨损率。这是因为在相对较低的载荷和相对较高的滑动频率下,循环应力和摩擦热使塑性变形状态的固体润滑剂更易从织构中挤出而迁移到摩擦表面,形成完整的润滑膜,能够有效地提高试样的减摩抗磨性能。     

不同工况下镍基自润滑材料的摩擦磨损性能

采用复压复烧工艺制备以Ni-Cu合金为基体的石墨自润滑复合材料,在Rtec高温摩擦磨损试验机上开展不同温度、载荷、介质环境条件下的摩擦磨损试验,利用三维形貌仪观察圆盘试样的磨损形貌并得出其材料的Archard磨损率。结果表明：随着载荷增大,摩擦因数略有减小,稳定性提高,磨损痕迹越来越明显;随着温度升高,摩擦因数先减小再增大,稳定性降低,磨损情况越来越严重;水介质环境下,摩擦因数变大,稳定性降低,磨痕宽度和深度明显变大;温度和介质环境对磨损率的影响更加明显,常温(25℃)水介质、高温(300℃)干摩擦、常温干摩擦工况下所得磨损率之比约为81∶37∶1。     

热喷涂宽温域耐磨自润滑涂层研究现状与展望

在航空、航天、冶金、电力、石化、矿采等领域,零件高温摩擦磨损特性是影响装备寿命的重要因素,在关重零部件表面设计制备宽温域耐磨自润滑涂层是装备零件强化改性和再制造修复的重要手段。首先阐述了宽温域耐磨自润滑涂层设计中过渡层、基础相、增强相的材料选择依据;其次针对单一固体润滑剂适用温度范围窄的问题,梳理了从低温润滑剂发生氧化反应原位生成高温润滑剂,低温润滑剂与高温润滑剂长时协同作用,添加抑制剂减缓润滑相的损耗退化等三种宽温域耐磨自润滑涂层材料设计方法;而后总结了宽温域耐磨自润滑涂层的制备工艺,分析了不同喷涂工艺的技术特点和涂层制备实例,介绍了宽温域耐磨自润滑涂层在军事装备和工业设备上的典型应用;最后在此基础上对宽温域耐磨自润滑涂层的未来发展方向进行了展望。     

耐高温复合固体润滑涂层的研究

常见的金属基固体润滑剂MoS 2、WS 2、Sb 2 O3性能优良,但作为单一涂层的局限性较大.将3种固体润滑剂复配成一种耐高温复合固体润滑涂层,通过正交试验得到优化的涂层配比,通过高温摩擦磨损试验考察该复合涂层的润滑性能.结果表明,在高温高压下该复合涂层具有较低的摩擦因数和良好的耐磨性能.电镜分析表明,高温高压摩擦磨损试验后,涂层试件表面仍然存在较均匀的固体润滑膜,可以起到很好的润滑作用.