纳米颗粒增强摩擦材料摩擦学性能研究

以丁腈橡胶改性酚醛树脂为基体,芳纶纤维、玻璃纤维为增强纤维,选用不同类型的纳米颗粒作为填料设计摩擦材料组分配比,并通过热压烧结制备摩擦材料。通过摩擦磨损试验机测试其在干摩擦条件下的摩擦学性能,并用扫描电镜(SEM)对材料的磨损形貌进行观察分析,以研究不同类型的纳米颗粒对摩擦材料性能的影响。研究表明:在干摩擦条件下,经过纳米颗粒改性的摩擦材料摩擦系数、硬度比未改性的材料有不同程度的提高,同时磨损率有很大程度的降低;纳米颗粒改性的摩擦材料摩擦系数、磨损率变化趋势具有一致性,均随着实验载荷、滑动速度的增大而逐渐减小;纳米颗粒改性后的摩擦材料磨损机理表现为疲劳磨损与磨粒磨损并存,而未改性的材料磨损机理主要表现为疲劳磨损。     

芳纶纤维增强丁腈橡胶的摩擦性能

研究了芳纶纤维增强丁腈橡胶(NBR)复合材料的物理机械性能和摩擦性能,并用扫描电子显微镜分析了芳纶纤维增强NBR复合材料的磨损表面和磨屑形貌。结果表明,芳纶的加入提高了NBR的拉伸强度;随着芳纶用量的增大,复合材料的扯断伸长率降低;芳纶的加入降低了NBR的摩擦系数和磨损率;当芳纶用量为20份时,复合材料的综合性能最佳。加入芳纶对NBR摩擦磨损形式的改变是NBR摩擦性能提高的重要原因。     

纤维含量对新型摩擦材料的性能影响

通过改变增强体纤维含量(10wt%~30wt%)研究其对新型摩擦材料的摩擦磨损性能的影响。通过定速摩擦性能试验机测试不同纤维含量材料的摩擦磨损性能;采用扫描电子显微镜观察试样磨后的微观形貌,进而分析其摩擦过程。结果表明:随混杂纤维含量的增加,各温度阶段的摩擦系数逐渐减小,磨损率总体呈现先降低后增大的趋势,纤维含量为10%~15%摩擦材料具有较高且稳定的摩擦系数和低磨损率。     

芳纶浆粕对酚醛树脂基摩擦材料性能影响

以酚醛树脂为基体,使用高模量、高强度、吸附性好、热稳定性能优异的芳纶浆粕作为增强纤维,石墨、萤石、重晶石等作为填料,通过干法热压成型工艺制备酚醛树脂基摩擦材料。研究了芳纶浆粕含量对材料力学性能和摩擦磨损性能的影响。利用扫描电子显微镜观察磨损表面形貌,初步分析芳纶浆粕在摩擦材料中的作用机理。结果表明,芳纶浆粕可以使材料的冲击强度和硬度明显提高;当配方中芳纶浆粕含量较低时,材料的摩擦系数变化不大,随着含量进一步增加,材料的摩擦系数明显升高;适量的芳纶浆粕有助于形成致密均匀的摩擦层,进而提高材料的摩擦稳定性,同时降低磨损率。当配方中芳纶浆粕的质量分数为2%时,材料达到最佳的摩擦磨损性能。     

MC尼龙/钛酸钾晶须复合材料制备及其摩擦学性能研究

为了考察和改善MC尼龙的吸水性对其摩擦学性能的影响,采用单体浇铸工艺制备了MC尼龙/钛酸钾晶须复合材料。经干摩擦实验后发现,未水浴处理试样的摩擦系数易受吸水性的影响而不稳定,而水浴处理试样的摩擦系数则能较快地达到稳定;MC尼龙/钛酸钾晶须复合材料的磨损以磨粒磨损为主,纯MC尼龙则以粘着磨损为主,水浴处理试样的总质量磨损率要小于未水浴处理试样,但吸水性对材料磨损特性的影响并不明显;水浴处理MC尼龙/钛酸钾晶须复合材料能明显改善吸水性对摩擦学性能的影响。     

纤维增强铝硅酸盐玻璃陶瓷磨损失效机理研究

在UMT-2微观磨损试验机（USA）上研究了SiC纤维在复合材料摩擦行为过程中的作用,讨论了纤维含量、摩擦行为过程对复合材料摩擦学性能的影响,并对纤维增强铝硅酸盐玻璃陶瓷复合材料的磨损失效机理进行了探讨。研究结果表明：SiC纤维/玻璃陶瓷复合材料摩擦系数随对磨时间的变化是由起始时的较低值逐步过渡到稳态数值,但在摩擦过程的后期摩擦系数表现出明显的波动。复合材料的磨损失重随磨损时间的延长而逐渐增大,复合材料的耐磨性能下降,磨损失重增加。复合材料基体与摩擦对磨件间存在粘着现象,但其主要磨损失效形式仍为磨粒磨损和疲劳磨损。复合材料界面结合性能与磨损表面上纤维的排列对复合材料的摩擦学性能是有较大影响的。     

芳纶浆粕增强丁腈橡胶复合材料的摩擦磨损性能

利用开炼机制备了丁腈橡胶(NBR)/芳纶浆粕(PPTA-pulp)复合材料。研究了在干摩擦和水润滑条件下,纤维含量、摩擦时间以及载荷对NBR/PPTA-pulp复合材料摩擦磨损性能的影响,并分析了磨损机理。结果表明,芳纶浆粕的加入能够很好地改善复合材料的力学性能和摩擦磨损性能,在相同条件下,当纤维质量分数为20%时,复合材料的综合性能最佳;在干摩擦条件下,随着摩擦时间延长,复合材料的摩擦系数下降,磨耗量增大;随着载荷增加,摩擦系数和磨耗量增大;水润滑条件下,复合材料的摩擦系数和磨耗量较干摩擦大幅度降低且比较稳定,时间和载荷对其影响很小;干摩擦时,复合材料的磨损机理主要为磨粒磨损和疲劳磨损;水润滑时,主要为轻微磨粒磨损。     

芳纶浆粕取代石棉摩擦材料的摩擦学性能

对本实验室直接缩聚法制备的芳纶浆粕以及传统的纺丝切割法制备的Kevlar浆粕和Twaron浆粕取代石棉在酚醛树脂基摩擦材料中的摩擦性能进行了研究.结果表明,3种芳纶浆粕增强的摩擦材料都具有优良的摩擦磨损性能,特别是随着温度升高,摩擦系数有较大提高的同时,磨损率明显下降,克服了石棉增强的摩擦材料在较高温度下磨损率较大的缺点.直接缩聚法制备的PPTA浆粕增强的摩擦材料摩擦性能与Kevlar浆粕和Twaron浆粕增强的相近,为芳纶浆粕增强摩擦材料的国产化奠定了基础.     

混杂纤维对摩擦材料性能影响的研究

本文采用腰果壳油、三聚氰胺改性粉末酚醛树脂为基体,陶瓷纤维、钛酸钾晶须和kevlar纤维混杂制备制动摩擦材料,研究了不同混杂纤维含量对摩擦材料摩擦磨损性能影响。结果表明,增强纤维含量过低或者过高均会导致摩擦材料摩擦性能的降低。陶瓷纤维、钛酸钾晶须和kevlar三种增强纤维混杂使用能够提高并稳定制动摩擦材料的摩擦系数,对降低摩擦材料的磨损率有明显的作用。推荐在纤维混杂摩擦材料配方中采用25％的纤维含量和3％的Kevlar纤维含量。     

玄武岩纤维对树脂基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

为探究玄武岩纤维在树脂基摩擦材料中的应用,采用热模压工艺制备了玄武岩纤维质量分数为0～20%的树脂基复合材料,对其进行摩擦磨损性能试验,并检测硬度和抗剪强度,观察磨损表面微观形貌,探讨其磨损机制。结果表明:向树脂基摩擦材料中添加玄武岩纤维,具有显著提高材料的硬度、抗剪强度,降低磨损率,增大摩擦系数和热衰退温度的作用。玄武岩纤维增强的摩擦材料硬度越高,摩擦系数越大,剪切强度和硬度越高,磨损率越小;当玄武岩纤维含量为15%时,磨损率最低,达到0.23 cm~3/(N·m);当玄武岩纤维含量为20%时,摩擦系数最大,达到0.45。玄武岩纤维增强的树脂基摩擦材料,其磨损机理以磨粒磨损为主。     

橡胶的磨耗

介绍最常用的橡胶磨耗试验方法和选择试验条件的标准。     

SiC掺杂氧化铝耐磨陶瓷摩擦盘材质的研制

通过向氧化铝中加入适量的亚微米级SiC并掺杂少量的MgO来抑制氧化铝晶粒的异常生长以便形成细晶结构，提高制品的力学性能，从而得到耐磨性能优异的陶瓷摩擦盘材质。     

Wear Simulation of Alumina-on-Alumina Prosthetic Hip Joints Using a Multidirectional Motion Pin-on-Disk Device

The wear of a state-of-the-art implant alumina against itself was studied with a circularly translating pin-on-disk (CTPOD) device, a wear simulator for prosthetic hip joint materials. The direction of sliding changed continually relative to the pin, preventing erroneous uniaxial grooving typical of ordinary pin-on-disk devices. The dominating wear mechanism was mild abrasion manifested as a relieflike surface, which agreed with clinical findings. The wear factor ranged from 1 × 10⁻⁸ to 6 × 10⁻⁸ mm³/(N·m). The CTPOD device, validated earlier for ultrahigh molecular weight polyethylene, was shown to be the first simple wear test device to produce wear similar to that known to occur clinically in alumina-on-alumina total hip prostheses.     

冰凌作用下天然浮石混凝土磨损规律研究

冰磨损是导致水工混凝土损伤的重要因素之一。为探究冰凌作用下天然浮石混凝土的磨损规律,以内蒙古地区的天然浮石为粗骨料,研究浮石骨料体积分数、水胶比、胶凝材料硬度对冰磨损天然浮石混凝土的影响规律,分析了不同因素对天然浮石混凝土磨损量影响的显著性,运用超景深显微镜对冰磨损下天然浮石混凝土的表观形貌进行观测。结果表明:冰磨损天然浮石混凝土磨损量随浮石骨料体积分数和水胶比的增加而增加,随胶凝材料硬度的增加而降低;浮石骨料体积分数和水胶比对天然浮石混凝土磨损量的影响较为显著;在切削磨损和疲劳磨损的共同作用下天然浮石混凝土表层材料脱落,磨损表面孔壁被破坏,孔洞增大。     

结构陶瓷的摩擦磨损

本文综述了目前国内外结构陶瓷摩擦磨损的研究现状,重点评述了外部因素（主要包括摩擦方式、环境、负载、滑动速度、温度及时间等）对陶瓷摩擦磨损的影响,内部因素（主要有硬度、强度、韧性、弹性模量、粒径、气孔率、晶界相等）与磨损量的关系及搽恋裂磨损过程的各种模型,并就目前结构陶瓷摩擦磨损研究中的一些问题和热点进行了简要的讨论。     

耐磨胶粘涂层及其磨损机理分析

对耐磨胶粘涂层的组成、影响涂层性能的因素进行了研究，并通过扫描电镜对涂层的结构形貌、涂层磨损失效机理进行了分析，认为涂层磨损失效，主要是由于强度（或刚性）不足而造成的变形磨损，以及韧性不足造成的脆性破坏，并提出了提高涂层性能的途径和见解。     

载荷、速度及环境温度对聚醚砜酮摩擦磨损性能的影响

利用MM—2000型和THT07—135型摩擦磨损试验机系统考察了载荷、滑动速度和环境温度对含二氮杂萘联苯型聚醚砜酮(PPESUK)摩擦磨损性能的影响，并利用扫描电子显微镜(SEM)观察分析了其磨损表面形貌及磨损机理。研究表明，干摩擦条件下，随载荷增加PPESUK的摩擦系数降低、磨损率增加；在高的滑动速度下，摩擦系数和磨损率都降低；环境温度对PPESUK的摩擦系数影响不大，并且粘着磨损是其主要磨损机理。     

Influence of Residual Stresses on the Wear Behavior of Alumina/Alumina–Zirconia Laminated Composites

Symmetric structures of laminated ceramic composites were produced by superimposing alternating layers of Al₂O₃ and Al₂O₃/ZrO₂ composite prepared by tape casting. The composites were designed to have an alumina surface layer on either side. This configuration caused residual compressive stresses to be induced on the surface due to the different thermal expansion coefficients of the various layers, leading to an increase in the apparent surface toughness. The amount of residual stress was determined using the indentation technique. The tribological behavior of these laminated structures was evaluated using the pin-on-disk method for different loads and sliding speeds. Comparison with the results obtained from stress-free alumina showed that, within the range of these experimental conditions, the improvement in surface toughness leads to a reduced friction coefficient and increased wear resistance of the composites. Possible wear mechanisms are proposed.     

Wet Erosive Wear of Alumina Densified with Magnesium Silicate Additions

A study was made of the wet erosive wear of polycrystalline alumina of mean grain size >1 μm, containing up to 10 wt% of magnesium silicate sintering aid. For pure polycrystalline alumina, the dominant wear mechanism was grain-boundary microfracture, leading to partial or complete grain removal. In the case of the liquid-phase-sintered materials, wear rates could be as low as 25% of those of pure alumina of the same mean grain size, and the main material removal mechanism was transgranular fracture combined with tribochemical wear. The use of Cr³⁺ photoluminescence line broadening showed much higher levels of local stress in the magnesium silicate-sintered materials (∼450 MPa) than in the pure-alumina materials (∼200 MPa). Grain-boundary compressive hoop stresses, caused by the thermal expansion mismatch between a continuous magnesium silicate film and the alumina grains, provided an explanation for the improved wear resistance of the alumina sintered with magnesium silicate.     

Wear behavior of (Mo–Nb–Ta–V–W)C high-entropy carbide

Wear characteristics of an (Mo–Nb–Ta–V–W)C high-entropy carbide were investigated using ball-on-flat technique. The experimental material with a high relative density of 99.0%, single phase, average grain diameter of 10.7 μm, and nanohardness of grains 28.6 GPa was prepared by ball-milling and two-step field-assisted sintering. The tribological test was realized during dry sliding in air with the SiC ball as tribological partner at applied loads 5, 25, and 50 N. The microstructure, deformation, and damage characteristics were studied using scanning electron microscopy and confocal electron microscopy. The friction coefficient values during the test with 5 and 25 N were very similar and stable, with a value of approximately .4, whereas during the test with 50 N, it decreased from the value of .48–.42. The specific wear rate increased with increasing load from 3.71 × 10^–7 mm³/N m at 5 N to 2.59 × 10^–6 mm³/N m at 50 N. The dominant wear mechanism was mechanical wear with intensive grains pullout, fracture, and powder formation, without visible tribochemical reactions and tribo-layer formation. The wear rate decreased due to the created rolling contacts among the tribopartners thanks to the hard and spherical nanopowders present.