Ti3SiC2系材料的载流磨损特性及机理

研究了三元层状化合物钛硅碳（Ti3SiC2）和钛铝碳（Ti3AlC2）材料的载流磨损特性，探讨了在大电流、热应力和摩擦力的交互和耦合作用下Ti3SiC2系材料的支配性磨损机理。试验在盘一块式大功率载流高速摩擦试验机上进行，用A3钢盘为对磨体；滑动速度为20m／s，法向压强为0．4～0．8MPa，电流强度为0.50和100A。结果表明，在适当的速度和载荷条件下，Ti3SiC2系材料表现出良好的载流摩擦学特性。但载流条件下的磨损率都比非载流条件下的大，且随电流强度而增大。通过SEM＆EDS观察、分析，载流条件下的Ti3SiC2系材料的磨损主要由微电弧烧蚀与机械摩擦的交互作用及热-力耦合作用两部分共同影响。微电弧烧蚀作用引起Ti3SiC2系材料表层氧化、熔融和分解以及亚表层裂纹，因而耐磨性发生改变。通电条件下的电热效应和摩擦热的耦合作用也对Ti3SiC2系材料的耐磨性产生影响。力-电-热的交互和耦合作用哪部分占主导机制取决于Ti3SiC2系材料的物理参数及载荷、速度等外部条件因素。     

载流条件下Ti3SiC2陶瓷材料的摩擦学特性

研究了三元层状化合物钛硅碳(Ti3SiC2)材料在载流滑动条件下的摩擦学特性.试验在盘一块式大功率载流高速摩擦试验机上进行,用A3钢盘作为对磨体;滑动速度为20～60 m/s,法向压强为0.4～0.8 MPa,电流强度为0,50和100 A.结果表明,在适当的速度和载荷条件下,Ti3SiC2陶瓷表现出良好的载流摩擦学特性.但载流条件下的摩擦系数和磨损率都比非载流条件下的大,且随电流强度的增大而增大.载流条件下,摩擦系数随法向压强和速度的增大而减小;磨损率随法向压强的增大呈下降趋势,随速度的增高而增大.SEM & XRD观察和分析结果表明,载流情况下Ti3SiC2摩擦面表层生成的TiC等硬质结晶相是导致摩擦系数增大的主要原因;而其磨损率增大主要由微电弧烧蚀与机械摩擦的交互作用及热-力耦合作用两部分共同影响所致.微电弧烧蚀作用引起Ti3SiC2表层氧化、熔融和分解,因而耐磨性发生改变.     

Ti_3AlC_2材料载流摩擦磨损性能的研究

采用反应烧结技术制备了Ti3AlC2材料,研究了该材料的载流摩擦磨损性能。结果表明,随电流强度的增大,Ti3AlC2材料的摩擦系数和磨损率均呈现增加的趋势,在80 A时分别达到最大值0.47和6.3×10-6mm3/N·m。当电流为0时,磨损以氧化膜的轻微划痕和粘着磨损为主;随着电流的增加,磨损逐渐转变为以微电弧烧蚀和机械磨损为主。     

超音速等离子喷涂Mo涂层的载流摩擦磨损性能

采用超音速等离子喷涂技术在45CrNiMoVA钢表面制备Mo涂层，利用场发射扫描显微镜（SEM）、X射线能谱分析仪（EDS）观测涂层显微形貌与组织成分，分析了载流摩擦中的电接触模型及电弧成因，利用滑动式摩擦试验机研究了电流强度对涂层粗糙度、表面温升及摩擦磨损性能的影响。结果表明：制备的Mo涂层组织致密、氧化程度低，与基体结合方式为“机械铆合”；随电流增加，摩擦副间电弧能量急剧升高，起弧率与表面粗糙度先降低，后上升。其中收缩电阻和微电容产生的自感电动势促进了电弧形成；摩擦副表面的温升由摩擦热、焦耳热、电弧热共同决定，与电流强度呈正相关；摩擦因数受表面粗糙度、材料剪切强度、表面膜等因素共同影响，随电流增加呈下降趋势。此外，载流条件下会出现黏着磨损、氧化磨损、电弧烧蚀等磨损，加剧了涂层剥落与磨粒磨损，但形成的摩擦膜可以有效保护涂层，降低磨损率。     

电流对碳纳米管增强铜基复合材料载流摩擦学性能的影响

采用粉末冶金方法在相同的工艺条件下制备纯铜和碳纳米管含量为10%（体积分数）的铜基复合材料。在一种销盘式载流摩擦磨损试验机上考察了不同电流条件下2种材料的载流摩擦磨损性能。结果表明：纯铜和铜基复合材料的摩擦系数和磨损率均随电流的增大而增大,但是电流对纯铜材料的影响更加显著;纯铜材料的主导磨损机制是电弧烧蚀磨损,而铜基复合材料的主导磨损机制是塑性流动变形;碳纳米管可以改善铜基复合材料的载流摩擦磨损性能。     

60Si2Mn钢高速电弧喷涂耐磨涂层的摩擦磨损性能

为提高旋耕刀的耐磨性并延长其使用寿命,利用高速电弧喷涂技术在旋耕刀材料60Si2Mn钢表面制备NiAl粘结层与Ni-Al2O3、Cr2O3、SiC、Cr、Ti和Fe构成的耐磨涂层。经XRD、显微组织分析及硬度测试得到,耐磨涂层由Fe9.64Ti0.36、FeAl、Al2O3和SiO2多相组成,组织均匀致密,表面硬度达到1 037 HV0.2,比传统淬火、中温回火的表面硬度提高69%,表层硬度最高达到1 202HV0.2。摩擦磨损试验结果表明,耐磨涂层与传统淬火、中温回火相比,体积磨损量下降60%,摩擦因数降低44%,电弧喷涂涂层有效的降低了摩擦和磨损,改善了材料的耐磨性。     

碳/铜载流滑动摩擦过程中摩擦学与电弧行为

在先进的多功能摩擦磨损试验机上,对碳刷/铜环在有、无电流条件下的滑动摩擦学行为进行研究,并对电弧行为进行分析。结果表明：法向载荷是载流摩擦过程中电弧产生的主要控制因素之一;电弧强度随法向载荷的降低而增强,随电流的增大而增强;摩擦过程的不稳定和摩擦系数的波动强烈地依赖于电弧;碳刷的磨损量和磨损机制受电弧影响显著;当没有电弧产生时,在有、无电流条件下碳刷的磨损量没有显著差别,此时,碳刷磨损机理主要是机械磨损;当有电弧产生时,载流条件下碳刷的磨损量远高于无电流实验的,并随着电流的增大和法向载荷的降低而迅速增大,磨损机理主要是电弧烧蚀和粘着磨损,并伴有一定的材料转移。     

弓网载流效率及其对碳滑板磨损性能影响的试验研究

目的研究纯碳滑板在高速载流条件下的滑动电接触特性。方法将纯碳受电弓滑板加工成尺寸为120 mm×34.5 mm×25 mm的长方形试样。在环-块式高速载流摩擦磨损试验机上,研究法向压力、滑动速度、电流对弓网载流效率的影响,比较了不同载流效率时碳滑板的磨损形貌。试验过程中实时采集接触副两端的电压、电流以及碳滑板表面温升。每组试验的滑动距离为150 km,试验结束后,用SEM扫描电镜观察碳滑板的表面形貌。结果在电流恒定的情况下,电弧放电能量随着载流效率的增加而降低。在电流I=150A、滑动速度v=150 km/h的条件下,载流效率随着法向压力的增加而增加。在电流I=100 A、法向压力Fn=100N的条件下,载流效率随着滑动速度的增加而减小。在电压U=7 V、滑动速度v=150 km/h的条件下,载流效率随着电流的增加而减小。碳滑板的磨损形貌显示,载流效率较高时,碳滑板以机械磨损为主并伴随着轻微的电弧烧蚀现象;载流效率较低时,碳滑板电弧烧蚀现象非常严重,有明显的烧蚀坑。结论载流效率在一定程度上反映了弓网系统的接触稳定性。载流效率越低,碳滑板磨损越严重。     

导电陶瓷Ti3SiC2-Cu-C复合材料的制备与性能研究

用粉末冶金法制备了一定含量的镀铜和不镀铜Ti3SiC2-Cu-C复合材料,以及Cu-C复合材料,对它们的物理和力学性能进行了测试,并在滑动速度为10m/s,载荷为4.9N的干摩擦条件下进行了36h磨损试验,结果表明:镀铜Ti3SiC2-Cu-C复合材料的导电性、硬度、抗弯强度和耐磨性优于不镀铜Ti3SiC2-Cu-C复合材料和Cu-C复合材料。     

Al2O3／Cu复合材料电滑动磨损微观形貌分析

对Al2 O3/Cu复合材料进行电滑动磨损试验,并对磨损后的试样表面进行了微观组织观察与分析.结果表明,Al2 O3/Cu复合材料在磨损过程中,无加载电流时磨损机制主要为粘着磨损和磨粒磨损,载流条件下磨损机制主要为粘着磨损、磨粒磨损和电烧蚀磨损.在载流条件下,Al2 O3/Cu复合材料表层有明显的塑性变形,这促进了裂纹的产生和扩展,并伴有电烧蚀和熔融转移.随着电流的增大电烧蚀越严重,磨损进程加快.