PTFE微粉/CF改性PEEK复合材料的摩擦磨损性能

为解决核电水循环系统中鼓型旋转滤网驱动装置的耐腐蚀问题,本文研究了碳纤维和聚四氟乙烯微粉改性的聚醚醚酮复合材料在干摩擦、水润滑和油润滑条件下的摩擦磨损性能.通过机械共混、高温模压的方法,制备了不同质量分数的聚四氟乙烯(PTFE)微粉/碳纤维(CF)/二硫化钼(MoS_2)/聚醚醚酮(PEEK)复合材料.采用拉伸试验机和塑料洛氏硬度计测试其力学性能,采用摩擦磨损试验机测试了复合材料在干摩擦、水润滑和油润滑条件下的摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜对其摩擦表面形貌进行分析.结果表明:复合材料在水润滑和油润滑时摩擦系数及磨痕宽度均较小,但水润滑时摩擦系数波动幅度较大且磨痕宽度略高;复合材料在干摩擦条件下的磨损机制以磨粒磨损为主,伴有疲劳磨损,油润滑时摩擦面可形成连续的润滑膜而保持光滑,水润滑时水流冲刷破坏了摩擦面上固体润滑膜的稳定性;CF质量分数增加时,复合材料的洛氏硬度和压缩强度递增,压缩强度达到164 MPa,PTFE微粉质量分数增加时,复合材料的洛氏硬度和压缩强度递减;CF质量分数增加时,复合材料的干摩擦系数及磨痕宽度下降,PTFE微粉质量分数增加时,复合材料的干摩擦系数下降,达到0.17.     

水/油润滑条件下PTFE复合材料的摩擦学性能

将碳纤维(CF)和锡青铜粉(Cu)分别添加到聚四氟乙烯(PTFE)中制备了两种PTFE复合材料,并将其与42CrMo钢环形成摩擦副,研究了两种PTFE复合材料在干摩擦、水润滑和油润滑条件下的摩擦学性能,并用扫描电子显微镜观察了两种复合材料的磨损表面形貌,分析了磨损机理。结果表明:在干摩擦和油润滑条件下,随着碳纤维含量的增加,CF/PTFE复合材料的摩擦因数增大,磨痕宽度减小;两种PTFE复合材料在干摩擦条件下的摩擦因数最大,油润滑条件下的摩擦因数最小;而且在油润滑条件下,两种PTFE复合材料的磨痕宽度最小;水润滑条件下的摩擦因数比干摩擦的的要小,但磨痕宽度比干摩擦时的要大;CF/PTFE复合材料的磨损机理主要为疲劳磨损,犁沟形貌不明显;Cu/PTFE复合材料的磨损机理主要为磨料磨损,犁沟形貌明显,伴有疲劳磨损。     

基体表面粗糙度对MoS_(2)/Ti薄膜摩擦磨损性能的影响EI北大核心CSCD

为揭示基体表面粗糙度对MoS_(2)/Ti固体润滑薄膜摩擦磨损性能的影响规律,并探究其摩擦磨损机理,采用磁控溅射方法,在不同表面粗糙度的轴承钢基体上沉积MoS_(2)/Ti薄膜。通过划痕测试仪、X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜和粗糙度轮廓仪,分别评价MoS_(2)/Ti薄膜的膜基结合力、物相成分、表面微观形貌以及表面粗糙度,并采用球-盘摩擦磨损实验研究干摩擦、固体-油复合润滑和固体-脂复合润滑条件下,MoS_(2)/Ti薄膜的摩擦磨损性能。结果表明:随着基体表面粗糙度的增加,MoS_(2)/Ti薄膜的表面粗糙度逐渐增加;薄膜中(002)_(MoS_(2))和(100)_(MoS_(2))衍射峰的强度先减弱后增加;薄膜与基体的结合性能降低。当基体表面粗糙度为0.01μm时,干摩擦条件下MoS_(2)/Ti薄膜具有良好的润滑特性,平均摩擦因数为0.101,磨痕浅且小;随基体粗糙度的升高,样品的平均摩擦因数和磨损率均是先增大后减小,薄膜的主要磨损机制由磨粒磨损转变为屑片形成和破碎。当基体粗糙度较大时(R_(a)=0.26μm),分子间相互作用的影响大于机械啮合作用。采用固体-油复合润滑,高基体粗糙度的薄膜磨损表面不再出现片层剥落现象,磨痕较浅,平均摩擦因数最高可减小19%。固体-脂复合润滑条件下,样品摩擦磨损性能较差,基体粗糙度对摩擦因数的影响不显著。     

纳米Cu添加剂润滑摩擦表面分析

利用T-11摩擦磨损实验机进行了用纳米铜添加剂润滑的摩擦磨损实验,利用光学显微镜和扫描电镜对摩擦表面进行了形貌分析,利用能谱仪进行了磨痕表面元素分析.结果表明,磨痕表面形成了富含Cu元素的表面膜,静止上试样的磨痕表面比运动的下试样表面形成的薄膜厚,在摩擦表面有原始微损伤(磨削沟槽)的部位边缘有明显的Cu元素沉积,而在沟槽的底部没有Cu元素.分析认为摩擦使得表面金属活化,不断产生新鲜金属表面,有利于润滑剂中的纳米Cu与金属结合形成表面膜.     

纳米铜自修复添加剂摩擦学性能研究

利用T-11摩擦磨损试验机进行了纳米铜自修复添加剂摩擦磨损试验,利用光学显微镜和扫描电镜对摩擦表面进行了形貌观察,利用能谱仪进行了磨痕表面元素分析.结果表明磨痕表面形成了富含铜元素的修复膜,静止上试样的磨痕表面比运动的下试样表面形成的薄膜厚,在摩擦表面有原始微损伤(磨削沟槽)的部位边缘有不连续的铜膜沉积.分析认为摩擦使得表面金属活化,不断产生新鲜金属表面,有利于自修复添加剂中的纳米铜与金属结合形成表面膜,对磨损表面起到自修复作用.     

玻璃纤维增强聚醚醚酮复合材料在水润滑下的摩擦学性能

利用球盘式摩擦磨损试验机考察了玻璃纤维(GF)增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料在干摩擦和水润滑条件下的摩擦磨损性能,并探讨了其磨损机理。结果表明:在干摩擦和水润滑条件下,PEEK和GF/PEEK的摩擦因数和磨损率均随载荷和对磨时间的增加逐渐增大并趋于稳定,GF的加入可以显著降低GF/PEEK复合材料的摩擦因数和磨损率;在水润滑条件下,PEEK和GF/PEEK的摩擦因数和磨损率比干摩擦下显著降低。干摩擦下,PEEK以黏着磨损和磨粒磨损的混合磨损形式为主,水润滑条件下,磨损方式主要是以轻微的黏着磨损为主;干摩擦下,GF/PEEK磨损表面有大量的微观断裂裂纹和破碎,以磨粒磨损和疲劳磨损为主,水润滑条件下,磨损表面仅有微观切削的痕迹,磨损方式以轻微磨粒磨损为主。由于水的冷却和润滑作用,使得复合材料向对偶钢球的黏着转移明显减弱,同时阻止了对偶钢球上的Fe向复合材料磨损表面转移,从而减轻摩擦、降低摩擦表面温升,显著改善复合材料的摩擦磨损性能。     

纤维增强尼龙复合材料的摩擦磨损性能研究

分别研究了不同条件下连续C纤维和三维编织纤维增强铸型尼龙复合材料的摩擦磨损性能,并对磨痕和磨屑表面形貌进行了观察和分析.结果表明:干摩擦条件下三维编织C纤维增强铸型尼龙(简称C3D/MCPA)复合材料的磨损率明显低于连续C纤维增强铸型尼龙(简称CL/MCPA)复合材料;水润滑条件下C3D/MCPA复合材料的摩擦系数和磨损率几乎为干摩擦时的50%.三维编织C纤维/芳纶纤维混杂增强铸型尼龙(简称HF/MCPA)复合材料中随C纤维相对体积比的提高,磨损率下降而摩擦系数变化不大.     

Ti（CN）—Al2O3复合陶瓷与金属摩擦副的摩擦学特性研究

本文对水及油润滑条件下Ｔｉ（ＣＮ）－Ａｌ２Ｏ３复合陶瓷与纯名、纯铁及不锈钢三种金属的摩擦、摩损特性进行了研究。在两种条件下，随着载荷及速度的增加，三种摩擦副的磨损量明显增大，但两处润滑条件下的变化趋势稍有差别，水润滑时摩擦副的磨损量比油润滑时地大，与干摩擦时的试验结果相比，水同的存在不仅没真情以减摩作用，反面使磨损加剧，能谱分析结果两种润滑情况下，水或油的存在不仅没起到减磨作用，反面使磨损加剧，能     

电弧离子镀TiN薄膜的往复滑动摩擦学行为研究

采用电弧离子镀技术在不锈钢基片上沉积了TiN薄膜,利用显微硬度计测量了薄膜的表面硬度.采用球-盘式摩擦磨损实验机对比研究了基片和薄膜在与GCr15配副的情况下,二者在空气中干磨擦状态下的摩擦磨损性能;利用扫描电镜(SEM)、能量衍射谱仪(EDS)和表面粗糙度台阶轮廓仪对薄膜的磨损区域进行了微观分析.实验结果表明,随着法向载荷和往复速率的增大,薄膜和基体的摩擦系数都减小,但薄膜的摩擦系数始终小于基体的摩擦系数.不锈钢基体与GCr15配副时,基体磨损较大,此时的磨损机制是犁削磨损和磨料磨损;而TiN薄膜与GCr15配副时,薄膜不仅无磨损,而且其表面将形成一层具有润滑作用的移着膜,此时的磨损机制主要是磨料磨损,因此在不锈钢基体上沉积TiN薄膜有利于提高基体的耐磨性.     

La2O3填充超高分子量聚乙烯的摩擦磨损性能

用La2O3对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)进行了填充改性，测试了La2O3填充量对其硬度及摩擦学性能的影响。用扫描电镜观察了材料摩擦表面磨痕形貌。结果发现：随着La2O3含量的增加，UHMWPE—La2O3复合材料的硬度上升。填充量为6％的UHMWPE—La2O3复合材料在干摩擦及磨粒磨损条件下的磨损率都最小。UHMWPE在干摩擦下的磨损主要表现为犁沟及粘着，填充La2O3可减轻磨损表面的犁沟，但填充量过高，磨损转变为表面脆性脱落。     

油酸修饰纳米BN/TiN润滑添加剂的摩擦学性能研究EI北大核心CSCD

使用油酸对BN,TiN,BN/TiN纳米添加剂进行表面改性修饰,通过傅里叶红外光谱仪进行表征,利用四球摩擦磨损试验机考察润滑油纳米添加剂的摩擦学性能。结果表明:油酸成功枝接在纳米颗粒表面,提高其分散性能。与纯基础油相比,纳米添加剂工况摩擦因数降低11.7%,磨斑直径降低29.5%,磨斑表面未出现起皮脱落现象,沟槽深度、宽度明显降低,混合BN/TiN纳米添加剂表现出协同润滑作用。纳米BN,TiN颗粒能够进入摩擦副中,起到微轴承作用,降低摩擦磨损,进入摩擦副中的纳米BN与摩擦副基体材料发生化学反应,生成氮化硼、氧化硼、氧化铁等物质修复磨损表面。     

粘结MoS2基钼固体润滑膜的抗承载能力和耐速度性能研究

为了探讨粘结MoS2基固体润滑膜在干摩擦条件下的抗承载能力和耐速度性能,使用国产的环一块摩擦磨损试验机在干摩擦下对粘结MoS2基固体润滑膜在不同载荷和不同速度试验条件下的摩擦磨损性能进行了研究.试验结果表明:粘结MoS2基固体润滑膜的承载能力有高达2100N,在0.512～3.84m/s的滑动速度范围内具有良好的抗磨减摩性能.对转移膜的研究结果表明高载高速试验条件有利于促进对偶表面生成高质量的转移膜.粘结MoS2基固体润滑膜具有良好的抗承载能力和耐速度性能的机理应归结于在摩擦过程中对偶表面高质量转移膜的生成.     

粘结PTFE基固体润滑涂层在油润滑下的摩擦学性能

为了使粘结固体润滑涂层广泛应用于高新技术领域,探讨了不同滑移速度和载荷下聚酰亚胺粘结聚四氟乙烯（PTFE）基固体润滑涂层干摩擦和油润滑时的摩擦磨损性能,并对涂层与油复合润滑的机理进行了初步探讨。结果表明：随载荷、滑移速度变化,该粘结固体润滑涂层千摩擦和油润滑下的摩擦系数均变化不大;油润滑下涂层的摩擦系数明显低于干摩擦下...     

玻璃纤维增强PA66复合材料与Al2O3陶瓷的摩擦磨损行为

研究了25%(质量分数)玻璃纤维增强PA66复合材料(25%GF/PA66)在干摩擦和水润滑条件下与Al₂O₃陶瓷之间的摩擦磨损行为。采用激光共聚焦扫描显微镜、 扫描电子显微镜、 傅里叶变换红外光谱仪和X射线光电子能谱分析仪对25%GF/PA66的组织、 磨损形貌和磨损表面的化学结构变化进行分析。结果表明: 相同实验载荷时,润滑条件下25%GF/PA66的摩擦系数小于干摩擦条件下的摩擦系数,但磨损体积却远远大于干摩擦条件下的磨损体积。在有水存在的条件下,机械微切削作用持续发生,温度的升高使25%GF/PA66试样变形,同时引起酰胺基团发生水解,C—C键大量断裂,导致磨损体积增加。采用扩展表面一般导热模型计算本实验所用材料的热软化温度为105.9℃。     

润滑剂对Ti（CN）陶瓷摩擦学性能的影响

在销－盘试验机上考察了干摩擦、水润滑及油润滑条件下Ｔｉ（ＣＮ）／４５＾＃钢摩擦副的磨擦磨损性能。Ｔ ｉ（ＣＮ）陶瓷的磨损主要由粘着剥东和微断裂引起。水对该摩擦副的摩擦性能无明显改善，但能明显地上陶瓷的磨损。     

PTFE基自润滑复合材料的干摩擦学特性

利用MPV-1500摩擦试验机研究了PTFE基自润滑复合材料在干摩擦时的摩擦、磨损及极限pv值,在研制高pv值的滑动轴承方面进行了探讨。利用EPM-810Q型电子探针对PTFE基自润滑复合材料的磨损农面及其在对偶表面的转移膜进行了考察,探讨了PTFE基自润滑复合材料的摩擦磨损机理。结果表明,PTFE自润滑复合材料中的填料不仅阻止了PTFE带状结构的破坏,而且促进了复合材料向对偶表面的转移,从而大大降低了复合材料的磨损。     

多孔PEEK自润滑材料的制备与摩擦磨损性能

采用模压-滤取和高温真空熔渍工艺制备了多孔聚醚醚酮(PEEK)发汗式自润滑材料,并分别考察了成型压力、造孔剂含量和润滑油脂种类对PEEK多孔自润滑材料的摩擦磨损性能的影响。结果表明,压力为100MPa,NaCl的质量分数为30%,采用通用锂基脂时,所得多孔PEEK自润滑材料的磨损率最低,200N下磨损率为2.73×10-16m3/(N.m),与纯PEEK干摩擦相比耐磨性提高了1245倍,其耐磨性较经典的炭纤维增强PEEK复合材料还提高了32倍。研究表明,多孔结构能够储存润滑油,在摩擦过程中能通过发汗作用在对偶面上形成稳定连续的油膜而起到良好的润滑作用,从而大幅降低复合材料的摩擦系数和磨损率。     

Laboratory Assessment of Lubricants for Wheel/Rail Lubrication

The antiwear properties of two wheel/rail lubricating oils were tested and compared on an Amsler machine. Under same testing conditions, oil A (developed by authors) showed much better wear resistance and higher load-carrying capacity than oil B (imported from abroad). The X-ray diffraction (XRD) analyses of the worn surfaces showed that different extreme pressure (EP) lubricating films were formed on the surfaces when the rollers were lubricated with different oils under boundary Iubrication condition. The EP film of oil A was a composite film containing three compounds, FeO, FeSx and FeP, while oil B formed only a simple EP film of FePO4. The composite EP film showed lower shear strength and better antiwear property than the simple EP film,which brought about different wear resistance of the two wheel/rail lubricating oils.     

Tribological property and drilling application of Ti-C:H and Cr-C:H coatings on high-speed steel substrates

This study investigates the tribological properties and cutting performance of Ti-DLC and Cr-DLC doped metal coatings. The tribological properties of the coatings are evaluated by testing coated disks against an AISI 1045 steel counterbody under dry conditions using an oscillating friction wear tester, and then measuring the subsequent wear depth on the coated disk, the wear width on the steel counterbody, and the friction coefficient. The cutting performance of the coatings is evaluated by using coated high-speed drills to machine stainless steel workpieces, and then measuring the resulting flank wear and hole surface roughness. The results of the wear tests show that the Ti-C:H and Ti-C:H/TiC/TiCN/TiN coatings possess excellent tribological properties, including low coefficients of friction, low wear depths, and low wear widths. Regarding the machining tests, the Ti-C:H/TiC/TiCN/TiN coating has the lowest flank wear and yields the highest hole surface quality under both dry and cutting fluid drilling conditions. The single Ti-C:H coating has excellent tribological properties, but demonstrates a relatively poorer performance in the drilling of stainless steel. Finally, the Cr-DLC coatings all exhibit a poor cutting performance under dry cutting conditions.