Cr_3C_2-Ni-Ti_3SiC_2新型减摩复合材料的高温摩擦学行为

采用粉末冶金工艺制备一种新型Cr3C2-Ni-Ti3SiC2减摩材料,并研究Ti3SiC2添加量对其与GCr15摩擦副在400℃大气环境下摩擦学行为的影响。结果表明:在高温摩擦场的作用下,复合材料中的Ti3SiC2能够诱发形成具有良好减摩作用的摩擦氧化膜,不仅可以降低摩擦副的摩擦因数,避免摩擦因数的较大波动,而且能够显著降低摩擦系统的总磨损率,对摩擦偶件起到极好的保护作用。当Ti3SiC2含量(质量分数)分别为2.5%、5.0%、7.5%和10%时,复合材料的摩擦因数比未添加Ti3SiC2的Cr3C2-Ni金属陶瓷的摩擦因数分别下降5.3%、15.8%、26.3%和13.2%,摩擦副的总磨损率也下降了一个数量级;同时,摩擦偶件的磨损率也由3.5×10-5 mm3/(N·m)逐步下降到9.8×10-7 mm3/(N·m)。     

超细TiB_2对AlMgB_(14)/TiB_2力学性能及抗高温磨损性能的影响

采用FAPAS法制备了超硬AlMgB_(14)/TiB_2复合陶瓷材料,分别采用扫描电镜(SEM)及能谱(EDS),X射线衍射仪分析添加超细TiB_2第二相颗粒对复合材料微观形貌及韧性的影响;通过高温摩擦磨损试验分析了复合材料在25,300,500℃下的抗磨损性能及其摩擦学特征。结果表明,添加30%(质量分数)的微纳米级TiB_2后,AlMgB_(14)/TiB_2复合材料的平均硬度达32.5 GPa,断裂韧性由未添加时的3.0 MPa·m~(1/2)提高到3.95 MPa·m~(1/2);摩擦系数在室温及300℃时介于0.4~0.55之间,500℃时达0.65左右,磨损率1.27×10~(-6)~6.62×10~(-6) mm~3/(N·m)。随着摩擦温度的升高,试样摩擦学性能发生变化,由于摩擦表面产生氧化物的润滑作用,摩擦系数在300℃时略有减小,磨损机理由室温时的磨粒磨损转变为高温下的粘着磨损脱落。     

碳纤维增强Ag-MoS2复合材料的摩擦磨损性能

采用MoS2、碳纤维(CF)及特种碳纤维(SCF)作为润滑相,制备3种固体润滑复合材料(Ag-2.5Cu-8MoS2、Ag-2.5Cu-8MoS2-3CF、Ag-2.5Cu-8MoS2-3SCF),对所得材料进行系统的摩擦磨损性能测试,重点关注各润滑相对材料摩擦磨损性能的影响规律。结果表明:独立采用MoS2作为润滑相时可使材料获得较好的摩擦磨损性能和较低的摩擦因数,其磨损率为24×10 14m3/(N.m),摩擦因数为0.122;添加碳纤维能提高材料的耐磨性能,其中添加特种碳纤维所得材料Ag-2.5Cu-8MoS2-3SCF的磨损率最低(4.08×10 14m3/(N.m)),其耐磨性能比Ag-2.5Cu-8MoS2的提高了6倍,但添加碳纤维显著增加了材料的摩擦因数,测试过程发现加入碳纤维后材料的摩擦因数由0.122分别升至0.154(CF)和0.167(SCF)。由于特种碳纤维材料较高的硬度(319.369 HV)和较好的耐磨性以及MoS2较好的润滑性能,采用特种碳纤维和MoS2对银基材料进行复相润滑可使材料获得较好的综合摩擦磨损性能。     

自润滑纤维织物复合材料摩擦学性能研究

目的研究MoS_2和石墨填充对自润滑纤维织物复合材料摩擦学性能的影响。方法采用玄武三号栓-盘式摩擦磨损实验机,研究了石墨和MoS_2填充PTFE/棉纤纤维织物在不同载荷条件下的摩擦磨损性能,并采用扫描电镜观察了纤维织物复合材料的磨损表面和微观结构。结果在较低载荷下,填充5%MoS_2可以更有效地降低PTFE/棉纤纤维织物复合材料的磨损率;在较高载荷下,填充10%石墨可以更有效地降低PTFE/棉纤纤维织物复合材料的磨损率。载荷为219.52 N时,5%MoS_2填充PTFE/棉纤纤维织物复合材料的磨损率由未填充的1.28×10~(-14) m~3/(N·m)降低到0.61×10~(-14) m~3/(N·m),降低了50%;10%石墨填充PTFE/棉纤纤维织物复合材料的磨损率由1.28×10~(-14) m~3/(N·m)降低到0.91×10~(-14) m~3/(N·m),降低了28%。结论石墨和MoS_2填充在摩擦过程中减轻了磨粒的嵌入和切削作用,阻碍了复合材料的磨损,提高了PTFE/棉纤纤维织物复合材料的耐磨性能。     

TA2合金激光熔 α-Ti/TiC+(Ti,W)C1-x/Ti2SC+TiS自润滑耐磨复合涂层

目的提高TA2钛合金的耐磨减摩性能,并研究添加WS_2对激光熔覆Ti/TiC耐磨复合涂层的影响。方法以Ti+TiC和Ti+TiC+WS_2两种复合粉末为预置原料,采用激光熔覆技术在TA2合金表面制备出两类复合涂层,并采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、硬度计和摩擦磨损试验机,系统地分析了添加WS_2前后涂层的物相、组织、显微硬度及摩擦学性能。结果 Ti+TiC复合粉末的激光熔覆涂层的主要物相包含α-Ti和TiC,涂层的显微硬度为1162HV0.5。WS_2添加后,涂层中生成了新增强相(Ti,W)C_(1-x)及自润滑相Ti2SC和少量的TiS,涂层的显微硬度为1052.3HV0.5,约为TA2基体(180HV0.5)的5倍;此外,涂层的磨损率由未添加WS_2时的5.38×10~(-5) mm~3/(N·m)上升到15.98×10-5 mm~3/(N·m),耐磨性能有所下降但仍远低于基体(磨损率为66.63×10~(-5)mm~3/(N·m)),同时摩擦系数显著下降,由之前的0.49下降到0.34;同时,Si_3N_4对磨球磨损表面光滑,没有明显塑性变形,其磨损机理为轻微的塑性变形和粘着磨损。结论添加WS_2的复合涂层相对于基体依然具有良好的耐磨性能,同时由于新生的自润滑相Ti_2SC、TiS的润滑效果,涂层表现出良好的自润滑耐磨性能。     

基底偏压对电弧离子镀制备AlCrVN涂层微结构及力学性能的影响

目的 研究基底偏压对AlCrVN涂层微结构及力学性能的影响。方法 采用电弧离子镀技术,使用合金靶AlCrV,纯N₂作为引弧介质和氮源,在不同的基底偏压下制备AlCrVN涂层,对AlCrVN涂层的物相结构、微观形貌、硬度、摩擦因数及磨损率进行测试分析,作为对比制备了AlCrN涂层。结果 AlCrVN涂层为柱状晶结构,由面心立方CrN为基础的(CrV)N置换固溶体相和Cr₂N六方相2种晶相组成,随着基底偏压的增大,涂层衍射峰强度及位置变化不明显;涂层表面的大颗粒数量减少,凹坑增多;涂层硬度由50V时的22 GPa增大到150 V时的24.2 GPa,200 V时硬度值减小到22 GPa;摩擦因数由0.42增大到0.71;磨损率由6.4×10^-7 mm³/(N·m)逐渐增大到13.2×10^-7 mm³/(N·m)。结论 基底偏压对AlCrVN涂层性能影响较大,低偏压(50V)时,涂层的摩擦因数、磨损率最低,耐磨性能最好。含V元素的AlCrVN涂层的力学和摩擦学性...     

不同环境条件下铝合金微弧氧化陶瓷膜的摩擦磨损性能

在2A12铝合金表面通过微弧氧化制备氧化铝陶瓷膜。用X射线衍射仪分析薄膜的相构成,用涡流测厚仪测量膜层的厚度,用自动转塔显微硬度计测量薄膜的显微硬度,利用微摩擦磨损试验机研究Al2O3薄膜/Si3N4球在干摩擦及水润滑下的摩擦磨损特性,用非接触表面三维形貌仪测量薄膜的磨损体积,并采用扫描电镜观察磨痕的表面形貌。结果表明:2A12铝合金微弧氧化陶瓷膜主要由α-Al2O3相和γ-Al2O3相组成;干摩擦时,薄膜主要发生磨粒磨损和疲劳磨损,摩擦因数随法向载荷和滑行速度的增大分别从0.79和0.82增加到0.87,磨损率则分别从4.07×10?5mm3/(N.m)和4.36×10?5mm3/(N.m)增加到9.69×10?5mm3/(N.m);水润滑时,薄膜主要发生摩擦化学磨损和疲劳磨损,摩擦因数随法向载荷和滑行速度的增大分别从0.69和0.67下降到0.65,磨损率则分别从3.84×10?5mm3/(N.m)和2.89×10?5mm3/(N.m)增加到4.47×10?5mm3/(N.m);薄膜在干摩擦时的摩擦因数和磨损率都大于相同实验参数下水润滑时的摩擦因数和磨损率,表明水介质有效地改善了体系的摩擦条件,降低了薄膜的磨损。     

Mo-12Si-8.5B-ZrO2(Y2O3)复合材料在空气和真空中的干摩擦学行为

纳米ZrO₂(Y₂O₃)强韧化的双尺度Mo-12Si-8.5B复合材料具有优异的力学性能,但在25～1000℃范围处于空气和真空下的干滑动摩擦学性能尚不清楚。采用销-盘式摩擦磨损试验,比较研究Mo-12Si-8.5B-2.5%ZrO₂(Y₂O₃)/Si₃N₄配对副的干摩擦学性能。结果表明：在空气中,随着测试温度的增加,摩擦因数先增加后减小,800℃时达到最小值(为0.28);复合材料的磨损率在25～600℃时为6.02～69.4×10^-6 mm³/(N·m),800～1000℃的磨损率增加到8.7×10^-3～95×10^-3 mm³/(N·m)。在真空中,从25℃升高到400℃时,摩擦因数从0.62逐渐降低至0.49,600℃时急剧增加到1.04,而在800℃和1000℃时摩擦因数又分别降低到0.82和0....     

Ti3SiC2在水、乙醇及其混合溶液中的摩擦学行为研究

目的考察新型可加工金属陶瓷材料Ti_3SiC_2在水基润滑系统(如水液压系统)及乙醇润滑系统(如乙醇燃料系统)中的摩擦学行为。方法利用中频热压烧结技术制备Ti_3SiC_2样品,用球盘接触模式SRV-1摩擦磨损试验机考察Ti_3SiC_2/Si_3N_4摩擦副的摩擦学行为,利用扫描电子显微镜、X-射线光电子能谱、X-射线衍射谱等分析材料的形貌和成分物相。结果 Ti_3SiC_2/Si_3N_4摩擦副在乙醇中具有较低的摩擦系数(0.14)和磨损率(10~(-7) mm~3/(N×m)),但在纯水中,其摩擦系数(0.54)和磨损率(10~(-4) mm~3/(N×m))均较高。乙醇中少量的水(5%)即可使Ti_3SiC_2/Si_3N_4的摩擦学性能恶化,乙醇中Ti_3SiC_2磨损表面为轻微犁沟效应,随着乙醇中水含量的增大,Ti_3SiC_2晶粒拔出和脱落造成的坑洞增加,因此磨损率迅速增大。纯水中呈现大量的坑洞,相应的磨损率也达到最大值。结论乙醇是Ti_3SiC_2/Si_3N_4摩擦副很好的低黏度流体润滑剂,在乙醇中,摩擦表面的高化学活性Si元素与乙醇发生了摩擦化学反应,生成的硅醇聚合物在摩擦接触界面形成了边界润滑,致使Ti_3SiC_2/Si_3N_4摩擦副在乙醇中具有优良的润滑和减磨作用。     

电子封装用Al-50%SiC复合材料的组织和性能（英文）

采用粉末冶金法制备体积分数为50%、不同SiC颗粒尺寸(平均尺寸为23、38和75μm)的Al/SiC复合材料。研究SiC颗粒尺寸和退火对Al/SiC复合材料组织和性能的影响。结果表明,在所得复合材料中,SiC颗粒均匀分布在铝基体中。粗Si C颗粒能提高材料的热膨胀系数和热导率,细SiC颗粒降低材料的热膨胀系数和提高抗弯强度。经过400°C、6 h退火后,SiC颗粒的尺寸和形态没有发生变化,但材料的热膨胀系数和抗弯强度降低,热导率增大。退火后,SiC颗粒尺寸为75μm复合材料的热导率为156 W/(m·K),热膨胀系数为11.6×10~(-6)K~(-1),抗弯强度为229 MPa。     

生理盐水润滑下PEEK/WK复合材料的摩擦学性能

为研究生理盐水润滑条件下碳酸钙晶须含量、载荷大小、滑动速度因素对PEEK/CaCO3复合材料摩擦学性能的影响规律,并考察复合材料的摩擦学稳定性,在自制改性偶联剂处理晶须表面的基础上制备了PEEK/CaCO3复合材料,利用MMW1A立式万能摩擦磨损试验机对复合材料的摩擦学性能进行测试,用扫描电子显微镜(SEM)对磨损表面形貌进行扫描分析表征。结果表明,晶须含量对复合材料摩擦学性能影响明显,在0.9%的生理盐水润滑条件下PEEK/CaCO3复合材料随着晶须含量的增加,摩擦因数及比磨损率均呈现先减小后增大现象;当晶须质量分数为15%左右时,复合材料的摩擦因数达到最低值,同时比磨损量相对最低,复合材料与摩擦副的磨合过程相对平稳,具有较好的摩擦学性能,表现为粘着腐蚀磨损特征。外加载荷、滑动速度增大,材料的摩擦因数增大,比磨损率增加。     

WS2增强CoCrTi复合材料的制备及高温摩擦学性能

采用热压烧结技术制备了CoCrTi-(2.5, 4.0, 6.0)WS₂复合材料,并优化了WS₂的含量。通过球-盘式高温摩擦试验机研究了复合材料在室温至1000 ℃范围内的摩擦学性能。使用X射线衍射仪和扫描电镜等分析了复合材料的显微组织和物相组成。结果表明:适量WS₂的添加显著提高了材料的硬度与摩擦学性能。3种复合材料的摩擦因数和磨损率均表现出大致相同的变化趋势:在室温至400 ℃的试验条件下,摩擦因数随温度的升高而降低,磨损率变化趋势则相反。在400 ℃到1000 ℃,摩擦因数随温度的升高小幅增大;磨损率随温度的升高先减小后增大最后减小,在800 ℃时达到最大值。在给定的试验条件下,WS₂含量为4.0wt%的复合材料具有最佳的高温摩擦学性能。在低温下试样表现出不同程度的磨粒磨损,在高温下的磨损机理为氧化磨损。     

不同纳米WS2含量Ni-P-Ti N-WS_(2)复合化学镀层的制备及其摩擦学性能EI北大核心CSCD

Ni-P-TiN化学复合镀层具有比Ni-P镀层更高的硬度和耐磨性,但其表面粗糙度大,与对偶件之间的摩擦因数高,应用潜力受到限制。通过在化学镀液中添加不同用量的纳米WS_(2)颗粒和固定用量的TiN颗粒,在低碳钢表面制备Ni-P-TiN-WS_(2)复合镀层。采用X射线能谱仪(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对镀层的化学成分(质量分数)、表面形貌及微观结构进行表征,并利用球盘式摩擦磨损试验机测试复合镀层的摩擦磨损性能。结果表明:纳米WS_(2)颗粒与纳米TiN颗粒的共沉积可使镀层表面更加致密、平整。随着镀液中纳米WS_(2)用量的增加,复合镀层的硬度先减小后增大,与氮化硅陶瓷球的摩擦因数则先升后降,磨损率显著下降,耐磨性增强。镀液中纳米WS_(2)粉末的用量为2.5 g/L时复合镀层的摩擦学性能最佳。纳米WS_(2)颗粒的加入及用量优化可显著改善复合镀层的综合性能,可为发展高耐磨低摩擦因数的先进涂层提供借鉴。     

气缸套表面耐磨热障涂层制备与性能研究

柴油机气缸套表面热障涂层是协同提升其阻热、耐磨、减摩性能的有效方法。利用超音速高能等离子弧喷涂设备,在38CrMoAlA基体表面制备了厚度为1.5 mm的NiCoCrAlY-YSZ双层结构的热障涂层,并对其微观结构、力学性能与高温摩擦学行为进行了研究。结果发现,涂层孔隙率约为(9.62±2.23)%,与基体结合强度为(30.33±1.89) MPa;当环境温度为200℃时,38CrMoAlA基体的磨损率约为1.96×10^-4 mm³/(N·m),高于250℃油润滑条件下YSZ涂层的1.14×10^-4 mm³/(N·m);涂层在油润滑时的摩擦磨损性能较为优异,无润滑时的摩擦因数与磨损率分别由0.05和0.54×10^-4 mm³/(N·m)增加至0.70和2.97×10^-4 mm³/(N·m),其磨损形式以磨粒磨损为主。该研究为低散热柴油机关键部件的设计与防护提供了理论与技术支撑。     

Zn-Al-Cu-TiB_2原位复合材料的显微组织、力学性能及耐磨性(英文)

采用混合盐法(K2TiF6,KBF4)在反应温度875°C下制备Zn-Al-Cu-TiB2(ZA27-TiB2)原位复合材料。研究此复合材料的显微组织、力学性能和耐磨性。微观组织分析表明,复合材料中的TiB2颗粒细小,分布均匀。复合材料的力学性能随着颗粒含量的增加而显著增加,相对基体合金,5%TiB2增强复合材料的布氏硬度提高了HB 18,抗拉强度提高了49 MPa。磨损实验结果说明复合材料的摩擦因数和磨损量随着颗粒含量的增加而明显降低,当TiB2含量增加到5%时,磨损率由5.9×10-3 mm3/m降低到1.3×10-3 mm3/m。摩擦因数和磨损表面形貌变化表明,由于TiB2颗粒的引入,材料在磨损初期的磨损机制发生了变化。     

Zn-Al-Cu-TiB2原位复合材料的显微组织、力学性能及耐磨性（英文）

采用混合盐法(K2TiF6,KBF4)在反应温度875°C下制备Zn-Al-Cu-TiB2(ZA27-TiB2)原位复合材料。研究此复合材料的显微组织、力学性能和耐磨性。微观组织分析表明,复合材料中的TiB2颗粒细小,分布均匀。复合材料的力学性能随着颗粒含量的增加而显著增加,相对基体合金,5%TiB2增强复合材料的布氏硬度提高了HB 18,抗拉强度提高了49 MPa。磨损实验结果说明复合材料的摩擦因数和磨损量随着颗粒含量的增加而明显降低,当TiB2含量增加到5%时,磨损率由5.9×10-3 mm3/m降低到1.3×10-3 mm3/m。摩擦因数和磨损表面形貌变化表明,由于TiB2颗粒的引入,材料在磨损初期的磨损机制发生了变化。     

氧化石墨烯接枝碳纤维及其树脂涂层在不同载荷下的摩擦学性能

目的 提升碳纤维(CF)在水性聚酰胺酰亚胺(PAI)树脂涂层中的界面性能,从而使PAI复合涂层获得优异的摩擦学性能.方法 以硅烷(KH550)为偶联剂,制备氧化石墨烯(GO)化学接枝CF增强体(CF&GO),研究CF接枝前后的热稳定性和添加CF&GO的PAI复合涂层在不同载荷下的摩擦学行为和磨损机理.利用红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的官能团、成分和表面形貌进行表征;利用热失重仪(TGA)对接枝前后CF的热稳定进行表征;利用SEM、摩擦磨损试验机和白光干涉仪分别对CF&GO在PAI复合涂层中的分布和摩擦学性能进行表征.结果 GO通过与硅烷改性后的CF形成酰胺键成功接枝,接枝后,CF形成多尺度增强体,且表面形貌粗糙.此外,接枝后,CF的热稳定性降低,热稳定性规律为GO相似文献   

沉积压力对磁控溅射La-Ti/WS2复合薄膜结构和摩擦学性能的影响

目的研究不同沉积压力对磁控溅射La-Ti/WS_2复合薄膜微观结构及摩擦学性能的影响。方法采用非平衡射频磁控溅射法制备WS_2薄膜和La-Ti/WS_2复合薄膜。利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对薄膜微观形貌、成分和晶向结构进行表征。用纳米压痕仪、摩擦磨损试验机和白光干涉三维形貌仪测试薄膜的力学性能和摩擦磨损性能。结果掺杂La和Ti可以改善WS_2复合薄膜的微观结构。在给定的沉积压力下,La-Ti/WS_2复合薄膜均呈岛状生长模式,组织均匀,且排列较为紧凑,结构致密性好。随着沉积压力的增大,WS_2(002)衍射峰向高θ值偏移,晶面间距减小,晶格发生收缩。复合薄膜的硬度和弹性模量随着沉积压力的增大,先增大后减小。沉积压力为1.2 Pa时,La-Ti/WS_2复合薄膜的摩擦系数低至0.07左右,磨损率低至2.45×10~(–8) mm~3/(N·m)。结论沉积压力对La-Ti/WS_2复合薄膜的性能有较大影响,合适的沉积压力可以提升La-Ti/WS_2复合薄膜的摩擦磨损性能。     

载荷对钢基自生复合材料高速磨损性能的影响

采用铸造的方法制备了钢基自生复合材料,并通过MMS-1G高速销盘摩擦磨损试验机、扫描电镜和能谱仪,研究了钢基自生复合材料的微观组织和载荷对该复合材料高速磨损性能的影响.结果表明,制备的复合材料中自生碳化物颗粒细小、圆整、分布均匀,自生碳化物体积分数可达到31%左右.在40m/s的滑动速度下,钢基自生复合材料的磨损率随载荷的提高而增大,当载荷从50N增加至150N时,该复合材料的磨损率也由0.99×10-6g/m增加到4.2×10-6g/m,复合材料的摩擦因数则随载荷增加而降低.对自生复合材料的磨损机理进行了探讨.     

石墨烯量子点/纳米Al2O3协同生长润滑转移膜机制∗

为改善环氧树脂(EP)的摩擦学性能,将氮掺杂的石墨烯量子点(N-GQDs)和 Al2O3 纳米颗粒(Nano-Al₂O₃ )杂化物添加到环氧树脂中制备 EP 纳米复合材料。 利用 MRH-1A 摩擦试验机考察纳米复合材料在 PAO 油润滑条件下的摩擦磨损性能, 结合磨损表面的形貌及摩擦化学分析,研究界面转移膜的形成机理和润滑效应。 试验结果表明,3N-GQDs-1Nano-Al₂O₃ / EP 纳米复合材料获得了最好的摩擦学性能,其最低摩擦因数和磨损率分别为 0. 08 和 7. 4×10^-5 mm³ / Nm。 同时对偶金属表面上能够观察到一层均匀的转移膜,其中 C、N、O 元素主要分布于沟壑,而 N、Al 元素则集中于高台区域。 机理分析表明,N-GQDs 和 Nano-Al₂O₃ 有效促进了转移膜的生成,从而避免了摩擦界面的直接接触。