模拟海洋环境下新型水润滑尾轴承材料摩擦性能

利用高密度聚乙烯与不同浓度愈创树脂混合制备系列新型水润滑尾轴承材料,在CBZ-1摩擦磨损试验机上考察其在模拟海洋环境下的摩擦性能,对比分析不同配比材料摩擦因数和磨损量以及磨损表面形貌的变化情况。结果表明,在高密度聚乙烯中加入适量的愈创树脂可很好地改善材料的自润滑性能,且随着愈创树脂含量的增加,材料的摩擦因数和磨损率先减小后增加,这是因为愈创树脂在摩擦过程中会因受热软化分泌出一定量的油脂,有助于摩擦副表面水膜的形成,从而提高材料的摩擦磨损性能;适量愈创树脂的加入可以有效降低材料的表面粗糙度,改善摩擦副的表面性能,从而提高材料的工作稳定性。     

水凝胶/热塑性聚氨酯复合材料在水润滑条件下的摩擦学性能

为提高水润滑轴承的承载能力，利用水凝胶在水润滑条件下的水合作用来改善热塑性聚氨酯（TPU）轴承材料的摩擦学性能。利用聚乙烯醇、海藻酸钠、壳聚糖等材料制备水凝胶颗粒，并通过熔融共混法制备水凝胶/TPU复合材料；在0.3和0.5 MPa的载荷下测试复合材料的摩擦磨损性能，利用激光干涉表面轮廓仪和扫描电子显微镜观察其磨损表面形貌，分析其磨损机制。结果表明：水凝胶微粒可以通过水合润滑改善摩擦副的润滑条件，从而降低摩擦因数和磨损量，提高复合材料的摩擦性能；水凝胶质量分数4%时复合材料具有最佳的摩擦磨损性能，其在0.3和0.5 MPa工况下相对于TPU试样的平均摩擦因数减少率分别为52.31%和43.94%。研究结果为开发高性能水润滑轴承材料提供了一种方法。     

钢渣粉含量对树脂基摩擦材料摩擦学性能的影响

采用热压成型的方法制备钢渣粉改性的树脂基摩擦材料,研究不同含量的钢渣粉对树脂基摩擦材料密度、硬度、冲击强度和摩擦磨损性能的影响,并通过扫描电镜观察磨损表面的微观形貌,分析其磨损机制。研究表明:随着钢渣粉含量增加,密度、硬度、冲击强度均呈现逐渐增加的趋势;钢渣能有效地改善树脂基摩擦材料的摩擦磨损性能和提高抗热衰退性能,当钢渣粉质量分数为20%时,能够提高材料的摩擦因数,降低磨损率,且材料综合性能最好;随着钢渣粉质量分数的增加,树脂基摩擦材料的磨损形式以黏着磨损和热磨损为主转变为磨粒磨损和热磨损为主。     

钢渣粉含量对树脂基摩擦材料物理力学性能和摩擦学性能的影响

采用热压成型的方法制备钢渣粉改性的树脂基摩擦材料,研究不同含量的钢渣粉对树脂基摩擦材料密度、硬度、冲击强度和摩擦磨损性能的影响,并通过扫描电镜观察磨损表面的微观形貌,分析其磨损机制。研究表明：随着钢渣粉含量增加,密度、硬度、冲击强度均呈现逐渐增加的趋势;钢渣能有效地改善树脂基摩擦材料的摩擦磨损性能和提高抗热衰退性能,当钢渣粉质量分数为20%时,能够提高材料的摩擦因数,降低磨损率,且材料综合性能最好;随着钢渣粉质量分数的增加,树脂基摩擦材料的磨损形式以黏着磨损和热磨损为主转变为磨粒磨损和热磨损为主。     

不同含量盐水介质中丁腈橡胶水润滑轴承材料摩擦学特性分析

以水润滑轴承用丁腈橡胶(NBR)材料为研究对象,在CBZ-1摩擦磨损试验机上开展其在清水及不同盐分含量水介质中以及不同速度及载荷下的摩擦学试验,对比分析其摩擦因数、磨损量以及磨损表面形貌等摩擦学特性的变化规律。结果表明:盐水质量分数、速度和载荷对丁腈橡胶的摩擦学性能影响显著,其摩擦学特性的变化是盐水质量分数、载荷、速度以及丁腈橡胶的黏弹性等因素共同作用的结果;丁腈橡胶材料与锡青铜配副的摩擦因数随转速的升高而降低,随载荷的增加而降低;随着盐水质量分数的增加,摩擦副的摩擦因数和磨损量先增大而后均有所减小,这是因为盐水质量分数通过影响润滑介质的黏度来改变水润滑的效果,通过对铜盘的腐蚀作用来改变摩擦副的摩擦情况,从而在整体上影响摩擦因数和磨损量的变化。     

硅酸钙颗粒改性树脂基摩擦材料的性能

采用模压成型工艺制备出无机硅酸钙颗粒改性树脂基摩擦材料,利用定速摩擦磨损性能试验机和万能力学试验机分别研究硅酸钙含量对摩擦材料摩擦磨损性能及力学性能的影响,采用扫描电子显微镜观察材料磨损后表面的微观形貌并分析其磨损机制.研究表明:适量硅酸钙的添加能有效地提高材料的内抗剪强度、摩擦因数、热稳定性、恢复性;过量硅酸钙的添加虽然可以提高摩擦因数,但树脂相对含量的减少使得摩擦材料的整体结合强度下降,从而降低了材料的内抗剪强度和耐磨性.随着硅酸钙含量的增加,摩擦材料的磨损机制由黏着磨损转变为磨粒磨损和疲劳磨损的复合磨损机制.     

稀土增强树脂基摩擦材料的摩擦磨损性能研究

研究干摩擦条件下不同稀土氧化物及其含量对树脂基摩擦材料摩擦磨损性能的影响,并利用扫描电子显微镜对复合材料磨损后的表面进行观察,分析稀土元素对树脂基摩擦材料的改性机制。研究结果表明:稀土氧化物的加入提高了复合材料的摩擦因数,尤其是稀土氧化镧的加入可起到稳定摩擦因数的作用,减小复合材料对载荷和转速的敏感性;未添加稀土氧化物的试样磨损方式以黏着磨损为主,而添加稀土氧化物后试样磨损方式以磨粒磨损为主;添加稀土氧化物后试样磨损表面变得更平整、光滑,这主要是因为稀土氧化物的添加提高了树脂的黏结性,使树脂与其他填料更牢固地粘合在一起,使材料摩擦表面能形成更加稳固的摩擦膜,材料表面的黏着得到有效抑制,因而材料表面的磨损状况得到改善。     

新型低树脂基摩擦材料的优化设计及性能研究

为获得制动性能良好、低噪声的摩擦材料配方,采用低树脂设计摩擦材料,并通过正交试验法,对摩擦材料配方进行优化设计。利用定速试验机和压缩试验机等测量摩擦材料的摩擦磨损性能和机械性能,研究配方中各组分对摩擦磨损性能的影响,并利用扫描电镜观察摩擦材料磨损后的表面形貌,以研究其磨损机制。结果表明,鳞片石墨对摩擦因数影响最大,焦炭对磨损率影响最大;树脂含量的变化能改变摩擦材料的磨损机制,树脂含量增加使摩擦材料的磨损机制由疲劳磨损和磨粒磨损转变为单一的磨粒磨损,过量的树脂使得磨损形式转变为黏着磨损和磨粒磨损。树脂含量较高会在摩擦表面形成致密碳化层,摩擦界面形成气垫膜,导致热衰退,而低树脂摩擦材料气孔率较高,摩擦表面光洁,摩擦因数平稳。     

复合矿物纤维增强低树脂基摩擦材料性能研究

以复合矿物纤维为主要增强纤维,采用一次热压成型技术,制备出不同复合矿物纤维含量的低树脂基摩擦材料,利用洛氏硬度计测量其洛氏硬度、定速式摩擦试验机测试其摩擦磨损性能,探究复合矿物纤维含量对低树脂基摩擦材料摩擦磨损性能的影响;采用扫描电子显微镜观察磨损表面的微观形貌,进行磨损机制的探讨。结果表明:复合矿物纤维能显著提高低树脂基摩擦材料的摩擦因数,且适当复合矿物纤维含量的低树脂基摩擦材料具有良好的摩擦热稳定性,但在高温试验下,过多的复合矿物纤维会使低树脂基摩擦材料出现严重的热衰退现象;随着复合矿物纤维含量的增多,洛氏硬度硬度先平稳后下降,摩擦因数呈先升后降状态,磨损率先平稳缓慢增加,后剧烈增加。SEM分析表明,在高温试验下,随着复合矿物纤维含量的升高,低树脂基摩擦材料的磨损形式逐渐从黏着磨损和磨粒磨损转化为热分解磨损、脆性脱落和磨粒磨损。     

表面织构布置方式对高分子材料摩擦磨损的影响

摩擦副动环使用316不锈钢材料,静环分别选用赛龙SXL、研理PREM和研理UNIV 3种高分子材料,通过摩擦磨损试验评估水润滑条件下凹坑表面织构布置方式对3种摩擦副的摩擦因数和磨损量等参数的影响规律,筛选合适的织构布置方式及摩擦副的高分子材料。试验结果表明,当硬材料与软材料作为一对摩擦副时,织构应布置在软材料试样上,这样有利于防止软材料变形后的凸峰嵌入到硬材料的织构凹坑中,可减小摩擦与磨损,改善摩擦副的润滑状况;此外,当表面织构布置在软材料试样上时,摩擦因数也最小;研究的3种高分子材料中,研理UNIV具有较好的摩擦学性能。     

改性纳米h-BN润滑油添加剂对缸套-活塞环摩擦学性能的影响

在缸套-活塞环摩擦副中,当活塞在上、下止点处为零速,难以形成油膜,且在气缸的高温工况下,其他部位的油膜也会被破坏,从而造成缸套-活塞环的摩擦功耗增加和磨损加剧。采用优质润滑油是提高缸套-活塞环润滑与摩擦特性的重要手段。制备改性纳米六方氮化硼(h-BN)颗粒并将其按不同质量分数分散至聚α-烯烃（PAO10）基础油中,使用R-tec摩擦磨损试验机开展不同载荷下的往复摩擦试验,通过观测摩擦因数、磨损体积和缸套磨损表面、磨损元素及三维形貌参数,研究改性纳米h-BN添加剂对缸套材料摩擦学性能的影响以及减摩抗磨润滑机制。结果表明：加入改性纳米h-BN添加剂可以显著降低缸套-活塞环摩擦副的摩擦因数,减少磨损量,加入质量分数0.25%的添加剂在50 N、3 Hz工况下可使摩擦因数降低33.87%,磨损体积降低23.32%;在载荷及摩擦热作用下纳米h-BN添加剂可以在磨损表面形成摩擦保护膜,可以改善缸套的表面粗糙度,创造优良的润滑环境,提升其摩擦学性能。     

高载荷条件下石墨-石墨摩擦副的摩擦学特性研究

利用研制的高载荷条件下摩擦因数测试装置,研究了石墨/石墨摩擦副在空气、水和油介质中的摩擦学特性。结果表明在4~15MPa范围内,随着载荷的增加,摩擦副在空气、水和油介质中的摩擦因数都逐渐降低;在油介质中摩擦副的摩擦因数最小,在水介质中摩擦因数变化最平稳,在空气中摩擦因数最大,且随载荷的增加变化幅度最大。磨损表面原始形貌对比分析表明,在空气中,摩擦副表面处于边界润滑状态,主要磨损机制是粘着磨损和犁削;水润滑条件下为轻微犁削;油润滑条件下,摩擦副表面处于为边界润滑和流体润滑状态,油中的减摩剂对试样表面有抛光作用。     

改性水润滑聚乙烯材料摩擦学性能的模糊综合评价

综合摩擦磨损试验和模糊综合评价方法,评价质量分数0.5%、1%、3%愈疮树脂改性的高密度聚乙烯的综合摩擦学性能。将摩擦因数、磨损量、摩擦因数的稳定性与试验的具体工况相结合,构建综合评价模型,通过模糊综合评价方法计算出模型中各评价指标的权重。结合试验数据,计算出每种材料的摩擦学性能综合评价指数。结果表明,愈疮树脂质量分数为0.5%的复合材料的综合评价指数最小,可以得出该高密度聚乙烯复合材料摩擦学性能最好。该结论与文献所得的结论一致,验证了该方法的可行性。     

不同润湿组合配流副的摩擦磨损试验研究

为调控配流副表面润湿性以提高摩擦学性能，采用低面能修饰法制备具有不同润湿性的上试样超级双相不锈钢SAF2507和下试样碳纤维增强聚醚醚酮(CFRPEEK)组成配流副，利用MMD-5A标准摩擦磨损试验机测试并分析其在蒸馏水、海水、L-HM46抗磨液压油3种润滑条件下的摩擦磨损特性。结果表明：低面能修饰使配流副上试样与下试样由亲水表面转变为疏水表面，上下试样表面虽仍保持亲油性但其油接触角明显增大；同种配流副在油、海水、水介质中摩擦因数依次减小；在水、海水、油介质下双疏水表面配流副较双亲水表面配流副摩擦因数分别减小8.2%、38.2%、24.4%；同种配流副在水、海水、油介质中磨痕深度依次减小。配流副的摩擦主要以犁沟效应和黏着磨损为主，双低表面能组合配流副能有效减小摩擦过程中的黏着磨损，从而表现出较好的摩擦学性能。     

对偶材料对树脂基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

分别以45#钢、铍青铜、碳化硅颗粒基体改性铍青铜、氧化铝涂层为对偶材料与同一种树脂基摩擦材料在MM1000-II型摩擦磨损试验机上进行干式摩擦磨损试验,研究对偶材料对树脂基摩擦材料摩擦磨损性能的影响;利用偏光显微镜观察材料磨损后的表面微观形貌。结果表明:氧化铝涂层对偶材料的磨损率最低,摩擦因数适中,但摩擦因数稳定性较差;对偶材料为45#钢时摩擦因数较低,但摩擦因数的稳定系最好;对偶材料为铍青铜时摩擦磨损性能最佳,摩擦因数较高且稳定性较好,铍青铜本身和与之匹配的摩擦材料的磨损率都很低,且摩擦表面均没有形成孔洞和犁沟;改性铍青铜在各方面都表现出较差的性能。     

聚四氟乙烯填充含量对钢背超高分子量聚乙烯纤维织物复合材料摩擦学性能的影响

为改善广泛应用于船舶苛刻环境无油/脂润滑摩擦配副材料的摩擦学性能,将聚四氟乙烯（PTFE）按不同质量分数与钢背超高分子量聚乙烯纤维织物复合材料结合,研究它与45钢盘在变转速环环端面干摩擦状态下的摩擦学特性。对试验过程中摩擦因数及磨损量进行测量,利用表面轮廓仪、扫描电子显微镜与超景深显微镜对复合材料及对磨件磨损表面形貌进行了观察与分析。结果表明：所有填充PTFE的复合材料摩擦学性能均表现优异,随着PTFE含量的增加,复合材料摩擦性能变差,其中1 %（质量分数） PTFE填充复合材料综合摩擦性能最好,在试验工况下主要发生磨粒磨损,PTFE填充量较高的复合材料在高速下由于团聚及摩擦热量积聚主要经历黏着磨损与疲劳磨损。     

青铜-石墨热喷涂层在干摩擦和水润滑条件下的摩擦磨损性能

在MM-200摩擦磨损试验机上研究了青铜-石墨热喷涂层在干摩擦和水润滑条件下的摩擦磨损性能,采用扫描电镜(SEM)对磨损表面形貌进行了观测和采用X射线能谱分析(XPS)分析了涂层成分。结果表明,在水润滑条件下涂层摩擦因数和磨损率均低于干摩擦条件下;在水润滑条件下磨损机制为轻微磨粒磨损和犁削磨损,在干摩擦下主要是较为严重的粘着磨损和犁削。这是由于水润滑降低了摩擦副界面温度,提高了石墨润滑膜的韧性,改善了润滑效果,从而阻止了粘着磨损的发生,水还促进了钢偶件表面致密氧化膜的形成,从而减轻磨损。因此水润滑对涂层磨损性能有较大影响。     

纳米锌填充超高分子量聚乙烯复合材料微动摩擦磨损性能

利用热压烧结法制备不同含量纳米锌填充超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料,采用微动摩擦磨损试验机研究干摩擦条件下纳米锌含量对复合材料微动摩擦磨损性能的影响。利用场发射扫描电子显微对复合材料断面进行分析,采用扫描电子显微镜对材料磨损表面及钢球进行表征,探讨复合材料的磨损机制。研究结果表明:随着纳米Zn含量的增加,复合材料的摩擦因数和磨损率均表现为先降低后升高;当纳米Zn质量分数为1%时复合材料具有最低的摩擦因数和磨损率,且对偶钢球表面形成连续的转移膜;复合材料的磨损机制主要为黏着磨损和磨粒磨损。添加锌纳米颗粒,可以提高UHMWPE复合材料的微动摩擦磨损性能,当纳米锌质量分数为1%时,复合材料具有最低的摩擦因数和最优的耐磨损性能。     

改性UHMWPE水润滑轴承材料摩擦磨损性能研究

以超高分子量聚乙烯为基体,用纳米二硫化钼和氟橡胶对其进行改性,制备一种新型复合UHMWPE水润滑轴承材料。在轴系试验台SSB-100上,研究复合UHMWPE材料在不同转速下的摩擦磨损性能,并分析其磨损形貌。结果表明,采用纳米二硫化钼改性UHMWPE时并不能有效改善其摩擦性能;采用氟橡胶改性时UHMWPE复合材料的摩擦因数呈现整体下降、局部波动的趋势,并在氟橡胶质量分数为20%时摩擦因数最低;二硫化钼和氟橡胶协同改性UHMWPE材料的摩擦因数随着二硫化钼和氟橡胶含量的升高而逐渐下降,其中纳米二硫化钼质量分数为8%、氟橡胶质量分数为16%的材料摩擦性能和磨损性能都达到最优。     

玻璃和碳纤维含量对树脂基摩擦材料摩擦学性能的影响

采用腰果壳油改性酚醛树脂为基体,添加不同比例的碳纤维和玻璃纤维,利用热压烧结的方式制成摩擦材料。利用环-块摩擦磨损实验机与高速钢配副研究摩擦材料在不同制动条件下的摩擦学性能。研究结果表明:碳纤维和玻璃纤维的总量一定时,随着玻璃纤维的含量增加,摩擦材料的摩擦因数随之增大;而相应的磨损率先减少后增大;在摩擦过程中,摩擦材料极易在磨损表面形成一层致密的摩擦膜,摩擦膜的产生降低了摩擦材料的摩擦因数和磨损率,且在高速条件下,摩擦膜更容易形成;当玻璃纤维和碳纤维的质量分数分别为8%、9%时,摩擦材料表现出最好的摩擦学性能;玻璃和碳纤维填充摩擦材料的磨损机制主要为黏着磨损。