含氯化石蜡润滑油在电磁场中的摩擦学性能

在改进后四球摩擦磨损试验机上考察载荷和电磁场强度对不同氯化石蜡(T301)含量的润滑油的摩擦学性能的影响,使用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对磨损表面进行分析,初步探讨电磁场作用下的摩擦学机制。结果表明,在不同工况下,电磁场作用下钢球的磨斑直径和摩擦因数均小于无电磁场作用时的数值,说明电磁场有利于改善氯化石蜡的抗磨减摩性能,且电磁场强度越大,对抗磨减摩性能的改善效果越显著;电磁场作用下钢球表面O和Cl元素的含量比无电磁场时高,表明电磁场有利于氯化铁膜在钢球表面的吸附,并对摩擦副表面摩擦化学反应膜的形成有促进作用。     

永磁场条件下45钢与GCr15钢摩擦磨损性能试验研究

基于HSR-2M高速往复摩擦磨损试验机,研究在永磁体磁场条件下滑动速度、载荷等参数对45#钢/GCr15钢摩擦副摩擦学性能的影响,通过磨痕形貌分析其磨损机制,并与无磁场条件下的试验结果进行对比。试验结果表明:磁场的引入可以在一定程度上减小摩擦因数和降低磨损率,证明磁场能够改善45#钢/GCr15钢摩擦副的摩擦学性能;增大滑动速度将降低摩擦因数和磨损率,增大载荷将降低摩擦因数,增加磨损率。无磁场时,摩擦副的摩擦磨损为典型的磨粒磨损,磨损系统的磨损率和摩擦因数较大;有磁场时,磨损形式主要为黏着磨损,摩擦因数和磨损率较小。     

柴油机活塞环表面类金刚石薄膜在模拟工况下摩擦学性能

大缸径、长冲程的大功率柴油机的活塞环-缸套摩擦副易发生异常磨损,使柴油机动力性能丧失,甚至发生拉缸等重大事故,通过先进的表面处理技术可显著改善活塞环-缸套摩擦副的润滑条件,提高活塞环-缸套摩擦副的摩擦学性能。采用阴极电弧离子镀技术在铬-陶瓷复合镀(CKS)活塞环表面制备厚度为7 μm的DLC薄膜,研究CKS活塞环表面的DLC薄膜在柴油机模拟工况下的摩擦学性能。结果表明：在干摩擦、室温贫油和高温贫油的工况下,CKS活塞环表面的DLC薄膜可以显著减小活塞环-缸套摩擦副对摩的摩擦因数,降低缸套的磨损;摩擦过程中DLC薄膜与润滑油的协同润滑作用以及DLC薄膜的石墨化是改善活塞环-缸套摩擦副摩擦学性能的主要原因。     

销盘试验中影响超高分子量聚乙烯摩擦学性能的主要因素分析

分析了销盘试验中影响超高分子量聚乙烯(UHMWPE)摩擦学性能的主要因素。结果表明，选取适当的填料种类、尺寸和质量(体积)分数能有效地改善UHMWPE的摩擦磨损性能；相对滑动速度、载荷、磨损时间、温度、摩擦磨损环境和摩擦副等对样品的摩擦学性能有着不同程度的影响。     

磁场干涉对不同磁属性材料干摩擦学特性的影响

提出并比较系统地研究不同磁属性材料自、互配副在磁场干涉下的干摩擦学特性,定义磁场干涉因子的公式,分析材料磁性与磁场影响程度的关系。结果表明：总体上,磁场干涉下,材料的干摩擦学特性与其磁导率有一定的对应关系,受磁场的影响程度随磁导率的增大而增大;配副材料的磁导率相差太大时,不利于发挥磁场的耐磨减摩效果;由于受各材料化学性能(成分)、力学性能和导热性能不同以及选配的影响,具有明显的系统依赖性;随着磁场的增大,在磨损率方面,铁磁性材料的磨损率有减小的趋势,抗磁性材料的磨损率有增大的趋势;对于顺磁性材料,当与高磁导率的铁磁性材料配副时,磨损率有增大的趋势,而与抗磁性材料配副时,磨损率有略微减小的趋势;在摩擦因数方面,含铁磁性材料的摩擦副的摩擦因数有减小的趋势,含抗磁性材料又不含铁磁性材料的摩擦副的摩擦因数却有增大的趋势。通过对环试样磨损率的分析得出,试样装卡装置的磁性会对试验结果造成一定影响;通过作为环试样的抗磁性锌黄铜磨损率有降低的趋势得出,在抗磁性锌黄铜背面添置铁磁性材料,即可克服磁场对抗磁性材料耐磨性能有不利影响。     

PTFE基复合材料海水润滑下的摩擦学性能研究

研究碳纤维/聚四氟乙烯（CF/PTFE）、玻璃纤维/聚四氟乙烯（GF/PTFE）复合材料与氮化硅陶瓷配副在海水环境下的摩擦学性能与润滑机制,分析滑动速度对摩擦副海水润滑性能的影响规律。结果表明：在海水润滑条件下,随着滑动速度的增加,PTFE、CF/PTFE、GF/PTFE材料与Si3N4陶瓷配副时的摩擦学性能均有明显改善,摩擦因数与磨损率均呈显著降低的趋势,其中CF/PTFE复合材料表现出更为优异的摩擦学性能,在1 000 r/min滑动速度下摩擦因数低至0.026。磨损表面表征结果表明,在海水润滑条件下,PTFE基复合材料在摩擦过程中由于摩擦化学反应生成了润滑膜,可为摩擦副提供良好的润滑和减磨作用,从而减少摩擦磨损行为的发生。     

PTFE基三层滑动轴承材料与不同材料配副时的摩擦学特性

PTFE基三层滑动轴承复合材料与不同材料组成的摩擦副有着不同的摩擦学特性,研究这些摩擦副的摩擦学特性,对于优化摩擦副配副材料具有重要的实用价值。研究PTFE基三层复合材料与钢铁材料、有色金属以及聚合物材料进行配副时的摩擦磨损性能,通过扫描电镜观察磨损表面的微观形貌,分析不同摩擦副的摩擦磨损机制,并给出摩擦副配副的优选结果。结果表明:PTFE基三层滑动轴承材料与钢铁材料以及聚合物材料配副时,其磨损机制为剥层磨损,摩擦学性能较好;而与有色金属配副时,其磨损机制为黏着磨损,摩擦学性能较差。     

不同湿度环境中钢/铜配副摩擦磨损性能研究

应用QG-700型高温气氛摩擦磨损试验机研究了CrNiMo钢/黄铜配副在不同环境湿度条件下的滑动摩擦磨损性能,利用三维形貌轮廓仪、EDAX能谱分析仪(EDS)分析了其磨损机制。结果表明:随着环境气氛湿度的增加,配副的摩擦因数、销/盘试样磨损率和摩擦温度均呈降低趋势,摩擦学性能得到改善。销试样的磨损机制主要为黏着磨损,环境湿度的增大弱化了配副材料的黏着磨损。     

小尺度摩擦副润滑特性数值模拟研究

与一般大型机械设备中的摩擦副不同,小尺度摩擦副润滑油膜在表面张力的作用下不再是水平形状,从而影响到摩擦副的摩擦学特性。在考虑到表面张力作用的基础上,对小尺度摩擦副进行摩擦学理论分析,建立了二维模型并求解了雷诺方程,以研究小尺度下表面张力对摩擦副摩擦学特性的影响。研究结果显示,由于表面张力的影响,摩擦副的油膜压力分布和承载能力有较大幅度的变化。宏观状态下的摩擦学设计与小尺度摩擦副的实际情况相去甚远,对小尺度摩擦副表面张力作用下的摩擦学特性进行研究是十分必要的。     

摩擦界面内杂质颗粒物的力学行为研究进展*

摩擦界面内夹杂的固体颗粒物,会影响摩擦副的摩擦、磨损性能,并可能导致摩擦副异常振动和温度升高,应用表面织构可改善摩擦界面的摩擦学特性,为摩擦副的减摩、抗磨提供了有效的途径。介绍摩擦界面夹杂有固体颗粒时的摩擦、磨损机制,概述颗粒-摩擦副的力学模型、颗粒被卷吸进入摩擦接触界面前后的力学行为,以及颗粒存在时表面织构的作用。展望颗粒-摩擦副系统的研究方向,包括非球形颗粒的力学行为研究,摩擦接触界面间颗粒的运移规律研究,摩擦体系各要素间的协同作用和制约机制研究,润滑脂作为润滑剂时固体颗粒的力学行为研究等。     

Frictional Properties and Mechanisms of an Organic–Metal Brake Pair Braking Repeatedly in Magnetic Field

With the aim to investigate repeated braking of organic–metal brake pairs, tribological and scanning electron microscopy (SEM) experiments were performed to reveal the influence of a magnetic field on the tribological performance of brakes. A nonasbestos copper-based brake pad and gray cast iron brake disc were selected as the brake pair. The X-DM pad-on-disc friction tester was improved to set up a tribological tester under a magnetic field. The worn surfaces were observed by SEM to reveal the friction mechanisms. It was found that a magnetic field can ameliorate the dynamic friction and wear. In addition, the global mean friction coefficient increases and the wear resistance of brake materials improves. A magnetic field promotes surface oxidation and aggravates the surface heat emission condition. As a result, the mean temperature on the friction surface increases obviously. An appropriate magnetic field can improve the dynamic temperature rise and decrease the global temperature rise on the friction surface. It is considered that a magnetic field has important influences on tribological performance in repeated braking. Therefore, this research could provide theoretical references for studying the tribological performance in repeated braking and/or under a magnetic field.     

石油钻机盘式刹车副材料的摩擦磨损性能研究

为提高深井石油钻机盘式刹车副的摩擦学性能和使用寿命,研制开发了新型刹车盘表面堆焊材料和无石棉刹车块摩擦材料,并通过变温摩擦磨损性能实验,研究了刹车副的摩擦学性能。研究表明,刹车副具有良好的变温摩擦特性和高温抗热衰退性能,高温下的摩擦因数比较稳定;刹车块和刹车盘的磨损率均随温度的升高而增大,但刹车盘表现出相对稳定的耐磨性能。载荷对刹车副的摩擦因数影响不大,变化比较平稳;刹车块和刹车盘的磨损率均随载荷的增大而增大,但刹车块表现出相对稳定的耐磨性。刹车副的摩擦因数随滑动速度的增加而增大,并趋向平稳;但速度对刹车块和刹车盘的磨损率影响不大,变化相对稳定。研制的刹车副材料能够满足石油矿场钻机作业的要求。     

Effect of Magnetic Oxidation and Surface Carbon Distribution on Friction and Wear Characteristics of 45 Steel under the DC Magnetic Field

Abstract

The sliding dry friction behaviors and wear properties of normalized 45 steel and annealed 45 steel under different magnetic field intensities were experimentally studied using a self-made HY-100 pin–disc friction and wear tester. The influence of a magnetic field on the friction and wear of 45 steel were also investigated by analyzing the microscopic friction surface and subsurface using a 3D shape analyzer and metallographic microscope. The experimental results show that the friction coefficient of the normalized 45 steel was greater than that of the annealed 45 steel under magnetic field. In addition, the results illustrate that the external magnetic field can effectively improve the wear performance of carbon steel. The wear rate of normalized 45 steel was lower than that of annealed 45 steel. The wear performance of normalized 45 steel was more significantly improved compared to annealed 45 steel with a magnetic field. Energy spectrum analysis indicated that the effect of the magnetic field on the degree of friction and oxidative wear of the normalized 45 steel was weaker than that of the annealed 45 steel, and the ratio of oxygen to iron and the oxidation area on the friction surface of the normalized 45 steel were smaller. It is believed that as an oxidation protectant, carbon reduces the oxidation wear of 45 steel. The carbon on the normalized 45 steel surface was uniformly distributed and the protective effect of friction surface was better. Therefore, the oxidation wear and oxide shedding were reduced and the wear performance was improved.     

载流摩擦磨损研究进展

载流摩擦磨损是摩擦副在有电流通过时的接触行为。载流摩擦副在工作过程中受力、电、热等多种因素耦合作用,损伤机制复杂多变。综述载流摩擦中的摩擦磨损机制,重点分析服役工况对载流摩擦磨损性能和导电性能的影响,阐述电弧产生的原因及影响因素,并对载流摩擦中的温度场及其仿真模拟研究成果进行归纳,总结载流摩擦材料的应用现状。概括载流摩擦的研究现状及其存在的问题,并指出未来应加强接触副材料在多环境下、多因素耦合作用下的摩擦磨损行为和失效机制研究,并有针对性地研发新型复合材料,以满足具体的工作条件和特殊的性能要求。     

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。     

离合器摩擦副表面温度对摩擦因数的影响

通过对某型离合器摩擦副的摩擦学小样试验,研究了离合器在结合的滑动摩擦过程中,摩擦面温度对离合器摩擦材料摩擦因数的影响.采用扫描电子显微镜(SEM),分析了样件的摩擦表面形貌,探讨了产生影响的机制,并从摩擦因数角度探讨了微车离合器起步发抖和烧蚀的主要原因.微车离合器摩擦材料摩擦因数随着摩擦面温度先升高,然后趋于稳定,最后再降低,其稳定工作的温度区间为130～220℃;在摩擦面温度较低的工况下,摩擦因数较低,微车起步时,离合器传递的扭矩不足以克服道路阻力,引起微车起步发抖的现象;而在摩擦面温度过高的工况下,离合过程中,摩擦因数较低,传递扭矩效率低,导致离合器滑磨时间过长,引起烧蚀现象.     

摩擦副组合对摩擦磨损性能的影响

在1：1惯性力矩制动试验台上研究了两种不同石墨形态的铸铁制动盘与两种混杂纤维增强的酚醛基制动闸片配副时的摩擦磨损性能。结果表明，对于某一配方的制动闸片，使用灰口铸铁盘的摩擦副具有较高的摩擦系数，但制动盘表面温度较高，闸片磨损量较大；对于某一种制动盘，使用B配方制动闸片时，制动盘表面的温度较高，但闸片的磨损量较小；在所有四种组合中，B配方制动闸片与灰口铸铁盘配副的瞬时摩擦系数能够完全满足有关技术要求。     

滑动干摩擦的热机理浅析

分析了在高速滑动干摩擦过程中热的产生和扩散机理、摩擦温度的测定与分析，讨论了摩擦热效应对配副材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：在摩擦过程中，摩擦热的形成是显著的；由粗糙表面产生的摩擦热作用在粗糙表面进而影响粗糙表面的形貌；摩擦热是影响摩擦副摩擦性能变化的主要因素；在研制摩擦材料时应充分考虑配副材料的耐热性与散热性等物性，进行优化选材。     

不同转速下弹性环滚动载流摩擦性能和损伤分析

采用内滚道、外滚道和弹性环组成滚动载流摩擦副，通过载流摩擦试验研究了其在不同转速下的载流摩擦学性能和材料损伤。结果表明：随着转速从240 r/min增加到600 r/min,摩擦副稳态运行期间的摩擦力升高，接触电阻下降；摩擦前期材料损伤形式主要以接触表面金属塑性变形为主，摩擦平稳期以材料剥落为主；在相同的初始接触条件下，高转速促进表面疲劳和材料磨损，试验后弹性环磨痕宽度明显变宽，磨损量逐渐增大，表面氧化程度下降，O和Cu原子个数比降低；磨痕宽度增幅相近的条件下，同等转速下的摩擦力增幅小于变速条件下的摩擦力增幅；转速增加引起的摩擦力增大与高转速下弹性环滑滚增加也有关系。     

石墨种类对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响

采用柔性石墨、造粒石墨和鳞片石墨分别制备粉末冶金烧结摩擦材料，研究不同种类片状石墨对摩擦材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：不同种类石墨制备的摩擦材料的密度和力学强度差异，将影响材料基体在制动过程中的组织形态，使摩擦界面呈现不同的磨损形式，其中柔性石墨摩擦材料的主要磨损机制为氧化磨损，造粒石墨摩擦材料的主要磨损机制为犁削磨损和磨粒磨损，鳞片石墨摩擦材料的主要磨损机制为犁削磨损和黏着磨损；造粒石墨制备的摩擦材料在不同速度下制动和重复单次制动时的摩擦因数波动值较小，摩擦因数稳定性好，且具有适中的磨耗量，综合摩擦磨损性能最佳。