纳米Si3N4颗粒填充铸型尼龙的摩擦学性能研究

为了研究纳米Si3N4颗粒作为填料对铸型尼龙（MC尼龙）的摩擦磨损性能的影响，选用两种复合材料在MM－200摩擦磨损试验机上进行了试验研究，并借助于扫描电镜观察了磨损形貌，探讨了磨损机理，研究结果表明，在干摩擦条件下，Si3N4颗粒填MC尼龙与钢环对摩的摩擦数随载荷的升高而降低，在相同载荷时均高于纯尼龙，在一定的滑动速度下，Si3N4颗粒填充MC尼龙的耐磨性能与载荷大小有关，当载荷较低时，复合材料的耐磨性能比纯尼龙好，其磨损机理主要是磨粒磨损和粘着磨损，当载荷较高时，复合材料的耐磨性能不如纯尼龙，其磨损机理主要是疲劳剥落，并有磨粒磨损和粘着磨损。     

Mg_2Si/Al梯度复合材料的耐磨性

利用SEM、EDS等技术观察了变质前后的Mg2Si/Al梯度复合材料和HT200的磨损表面,对比研究了3种材料在不同载荷、不同磨损速率情况下与45钢对磨的干滑动磨损行为。结果表明:变质后的初生Mg2Si颗粒细小、圆整、分布更加均匀,能够起到更强的支撑作用,且不易破碎,很大程度上抑制了塑性变形的出现,抗黏着磨损能力有了明显的提高,说明变质后的复合材料具有更高的耐磨性。实验发现,由于HT200和45钢组成共轭摩擦副,磨损严重,加上复合材料增强颗粒的作用,使得复合材料的耐磨性远远高于HT200。Mg2Si/Al梯度复合材料的失效机制主要是黏着磨损和磨粒磨损。     

纳米SiO2填充尼龙PA1010的摩擦磨损性能实验研究

用纳米 Si O2 填充 PA1 0 1 0制备了尼龙复合材料 ,并用 MM- 2 0 0磨损试验机对尼龙复合材料与 45钢在干摩擦条件下的摩擦磨损实验进行了实验 .研究表明 ,纳米 Si O2 填充 PA1 0 1 0大幅度提高了尼龙复合材料的耐磨性 ,降低了摩擦系数 .纳米 Si O2 填充量在 1 0 %左右时 ,尼龙复合材料达到最低摩擦系数 0 .32和最低磨损量 0 .2 mg,磨损量比纯 PA1 0 1 0降低了 60多倍 ,摩擦系数降低了 1倍 .对纳米 Si O2 填充尼龙的磨损机理研究发现 ,纳米 Si O2 填充尼龙复合材料的磨损机理受滑动速度和接触载荷影响比较大 .当摩擦副 PV值小于 60 Nm/ s时 ,尼龙复合材料的磨损机理主要是切削和粘着磨损 .当摩擦副 PV值大于 60 Nm/ s时 ,磨损机理转变为疲劳剥层或熔融流变 ,导致磨损量急剧增长 .     

(Mg2Si+Si)/Al复合材料的组织和耐磨性

采用熔铸法制备了不同凝固速率的原位(Mg₂Si+Si)/Al复合材料,研究了其组织和耐磨性。结果表明,磷改性后,初生Mg₂Si为多边形块状,初生Si仍为复杂形貌。随着凝固速率的提高,初生Mg₂Si和初生Si的数量随之增加,尺寸随之减小。萃取试验表明,Mg₂Si晶体具有十四面体和六面体形貌。研究了不同滑动速度和载荷条件下复合材料对45#钢的干滑动磨损行为。结果表明,复合材料的耐磨性随着凝固速率的提高而提高,(Mg₂Si+Si)/Al复合材料的失效机制主要是黏着磨损和磨粒磨损。     

纳米SiO2填充尼龙PA10101的摩擦磨损性能实验研究

用纳米SiO2填充PAl010制备了尼龙复合材料，并用MM—200磨损试验机对尼龙复合材料与45钢在干摩擦条件下的摩擦磨损实验进行了实验．研究表明，纳米SiO2填充PAl010大幅度提高了尼龙复合材料的耐磨性，降低了摩擦系数。纳米SiO2填充量在10％左右时，尼龙复合材料达到最低摩擦系数O.32和最低磨损量O．2mg，磨损量比纯PAl010降低了60多倍，摩擦系数降低了1倍．对纳米Si02填充尼龙的磨损机理研究发现，纳米Si02填充尼龙复合材料的磨损机理受滑动速度和接触载荷影响比较大。当摩擦副PV值小于60Nm／s时，尼龙复合材料的磨损机理主要是切削和粘着磨损。当摩擦副PV值大于60Nm／s时，磨损机理转变为疲劳剥层或熔融流变，导致磨损量急剧增长。     

黏结剂对Cr_2AlC陶瓷基复合材料组织和性能的影响

以熔盐法自制Cr2AlC粉末为原料,加入质量分数为5%的Al和质量分数10%的Cu作为黏接剂,采用真空-热压烧结技术制备Cr2AlC陶瓷基复合材料,通过SEM、OLYMPUS和HVS-100等方法研究热压工艺、黏接剂、退火工艺对Cr2AlC基陶瓷复合材料组织和性能的影响。结果表明:在Cr2AlC里加入质量分数为5%的Al,在800℃保温2min制备的Cr2AlC基陶瓷复合材料密度4.458g/cm3,硬度718.3HV,电阻率0.042Ω·m;在Cr2AlC里加入质量分数为10%的Cu,在900℃保温2min制备的Cr2AlC基陶瓷复合材料的密度5.188g/cm3,硬度1131HV,电阻率0.019Ω·m。随着烧结温度的升高,复合材料的综合性能更好。     

氮化硅轴承球超低温承载特性试验研究

轴承球的超低温承载特性是其在超低温环境下应用和超低温轴承匹配设计的关键。模拟轴承零件配副，采用两球对压检测其破碎载荷的方法研究了氮化硅（Si3N4）球和9Cr18钢球在液氮温度下承受静载荷的特性。结果表明，Si3N4球在超低温下破碎时的名义接触应力在37－29GPa，足够满足滚动轴承应用的需要。并且同9Cr18钢球一样，Si3N4球超低温下承载能力要高于常温承载能力。以Si3N4球和9Cr18钢球配对承载时，虽然Si3N4球无明显塑性变形而9Cr18钢球有较大屈服，Si3N4球承载能力仍远大于9Cr18钢球，在设计以Si3N4球和9Cr18套圈组成的混合式陶瓷轴承时应考虑对套圈采用适当的表面强化处理。     

几种氧化铝基陶瓷材料的摩擦特性及有限元分析

利用高速环-块摩擦磨损试验机,研究了Al2O3、Al2O3/Ti(C,N)、Al2O3/TiC/CaF2陶瓷材料在室温下与45#钢干摩擦时的摩擦特性,并利用ANSYS分析了摩擦过程中的应力分布。结果表明:纯Al2O3和Al2O3/Ti(C,N)随着转速和载荷(载荷为10 N除外)的增加摩擦系数呈下降趋势;Al2O3/TiC/CaF2的摩擦系数先随转速增大而略有上升,然后减小,随着载荷(载荷为10 N除外)的增加摩擦系数减小。与Al2O3相比,Al2O3/Ti-(C,N)陶瓷的最大主应力和最大剪应力接近,但力学性能优于Al2O3陶瓷,使磨粒的刻划作用减弱,摩擦磨损性能改善;Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷的主应力和剪应力明显降低,并且在摩擦过程中自润滑陶瓷能在摩擦表面形成一层自润滑膜,从而改善了摩擦磨损性能。     

氮化硅基陶瓷的摩擦磨损特性研究

采用热压烧结方法制备氮化硅和氮化硅基两种陶瓷.利用球-盘式摩擦磨损试验机对氮化硅陶瓷摩擦副在室温干摩擦环境中的摩擦磨损特性试验研究.结果表明在相同的试验条件下,加入TiC颗粒改善了Si3N4陶瓷的脆性,但耐磨性能提高不大,磨损率略优于Si3N4.Si3N4的磨损主要是磨粒磨损和脆性剥落,而TiC复合材料的磨损表现为磨粒磨损和TiC颗粒的剥落,之后剥落的TiC颗粒又作为磨粒对试样产生更大的磨损,所以导致磨损率提高.     

氮化硅基陶瓷的摩擦磨损特性研究

采用热压烧结方法制备氮化硅和氮化硅基两种陶瓷。利用球-盘式摩擦磨损试验机对氮化硅陶瓷摩擦副在室温干摩擦环境中的摩擦磨损特性试验研究。结果表明：在相同的试验条件下,加入TiC颗粒改善了Si3N4陶瓷的脆性,但耐磨性能提高不大,磨损率略优于Si3N4。Si3N4的磨损主要是磨粒磨损和脆性剥落,而TiC复合材料的磨损表现为磨粒磨损和TiC颗粒的剥落,之后剥落的TiC颗粒又作为磨粒对试样产生更大的磨损,所以导致磨损率提高。     

Al2O3的质量分数对衬瓷层组织及耐磨性的影响

针对表面工程领域对耐磨材料的迫切需要及制备耐磨材料的复杂性,发明了钢水余热衬瓷技术,并利用该技术对耐磨衬瓷层进行了研究.通过将不同比例的Al₂O₃和金属粉料混合、合成,制备出陶瓷复合粉,并将其涂覆在沾有高温胶的砂型型腔工作面上,通过正常的钢水浇铸工艺,利用钢水凝固时释放出的热量将陶瓷复合粉烧结到钢的表面,达到耐磨效果.利用扫描电镜观察分析了衬瓷层的组织、表面形貌、是否有脱落现象以及衬瓷层与基体的结合情况,利用能谱分析了衬瓷层的成分,利用磨损试验机检测了衬瓷铸件的耐磨程度.结果表明：Al₂O₃的质量分数在35%~45%之间的衬瓷效果最好,其耐磨性是淬火45号钢的80倍.     

反应热喷涂法制备陶瓷涂层的研究

首先通过差热-失重分析和XRD测试手段对反应热喷涂Al＋TiO2＋H3BO3混合粉体以制备Al2O3/TiB2复合陶瓷涂层的可行性进行了分析.然后对喷涂后试样涂层的耐磨性进行了研究.结果表明：Al＋TiO2＋H3BO3混合粉体差热-失重分析和在1200℃烧结后XRD测试分析均表明完全可以反应生成所需的Al2O3/TiB2复合陶瓷涂层.所制备陶瓷涂层的耐磨性要比基体提高1倍左右.     

氧化钛含量对氧化铝基涂层磨损性能和机制的影响

研究了TiO2含量对大气等离子喷涂Al2O3基涂层的晶体结构组成相、显微硬度、摩擦磨损性能和磨损机制的影响.选用重量百分比为0,13%,40%这3种TiO2含量参量,即纯A12O3,AI2O3-13%(wt)TiO2和AI2O3-40%(wt)TiO2陶瓷涂层.采用XRD分析涂层的晶体结构组成相,Vickers显微硬度计评价显微硬度.采用SRV摩擦磨损试验机,通过AISI52100钢球和A12O3陶瓷球2种材料本质差异甚大的对摩副,在干摩擦条件下评价涂层的摩擦磨损性能,并通过扫描电镜观察涂层磨损机制.结果表明,Al2O3基涂层的显微硬度随TiO2含量增加而降低;A12O3基涂层皆显示出抗磨性能随TiO2含量增加而降低,而与对摩副材质无关.涂层中含有TiO2无益于提高Al2O3基涂层的摩擦磨损性能.     

镍基纳米碳管/二氧化钛复合镀层的制备及性能

为了改善金属基材的表面性能,以钛铁矿为原料,利用微波等离子体化学气相沉积法制备了纳米碳管/二氧化钛复合粉体.采用复合电泳电沉积法在不锈钢基体表面制备了镍基纳米碳管/二氧化钛复合镀层;利用扫描电镜、X射线衍射仪、数显维氏硬度计和电化学测试等手段研究了纳米碳管/二氧化钛复合粉体对复合镀层结构和性能的影响.结果表明纳米碳管/二氧化钛复合粉体的加入有效地减小了复合镀层中镍的晶粒尺寸,促进了金属镍沿(111)晶面择优取向生长,改变了镍的电沉积层结构,提高了镀层的硬度,改善了镀层的耐腐蚀性能;在复合粉体的作用下,复合镀层的硬度与纯镍镀层相比提高了110%,腐蚀电位正移了23mV,腐蚀电流密度减少了0.991微安/平方厘米.     

碳化铬-镍铬涂层对几种陶瓷的滑动摩擦磨损

在ＭＭ－２００块－环接触磨损试验机上，测定了等离子喷涂碳化铬－镍铬涂层对烧结Ａｌ２Ｏ３、热压烧结Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ和等离子喷涂ＴｉＯ２涂层等四种陶瓷材料在干摩擦条件下的滑动摩擦系数和磨损量；利用ＳＥＭ、ＥＤＡＸ和ＸＲＤ等技术，观察和分析了摩擦副材料在磨损后的形貌、物质转移和物相转变；讨论了摩擦副材料的显微结构和某些物理性能、机械性能对碳化铬－镍铬涂层摩擦磨损行为的影响，结果表明：涂层与不同陶瓷对磨，不仅其磨损量相差很大，而且其摩擦磨损机理也不相同，摩擦磨损过程中对磨材料向涂层表面的转移，有利于提高涂层的耐磨能力。配对陶瓷的显微颗粒尺寸和弹性模量愈小，导热系数愈高，则与碳化铬－镍铬涂层的配对性能愈好。     

陶瓷/金属复合耐磨涂层的性能评价

应用大气等离子喷涂（APS）技术制备陶瓷／金属复合耐磨涂层试样，并对其硬度，结合强度，微观结构和耐磨性等性能进行评估，结果表明Al2O3-TiO复合涂层在耐磨性方面好于WC－NiCrAl复合涂层，而WC－NiCrAl复合涂层在结合强度性能上好于Al2O3-TiO2复合涂层。     

316L不锈钢等离子渗钛-热氧化制备TiO2膜及性能

为了提高316L不锈钢的表面性能,以满足其在医用环境下服役的要求,利用等离子表面合金化和真空热氧化复合处理技术,在316L不锈钢表面制备TiO₂薄膜。借助金相显微、辉光放电发射谱（GDOED）、x-射线光电子谱（XPS）和x-射线衍射（XRD）分析薄膜的组织结构,以蒸馏水为对象进行光诱导超亲水性试验,用球-盘磨损试验对比测试薄膜与基体的摩擦学性能。结果表明：薄膜均匀致密,Ti、O元素沿层深呈梯度分布,具有锐钛矿型TiO₂结构; 薄膜具有较高的亲水性,可见光照射下,30 min内接触角降为8.5°; 在7.6 N负荷下,薄膜与Al₂O₃陶瓷球对磨时的摩擦系数为0.30~0.40,磨损率仅为1.14×10^-4 mm³·N^-1·m^-1,复合处理后薄膜耐磨减摩性能指标明显优于不锈钢基材.     

超细ATC陶瓷制备及其干滑动磨损研究

为提高陶瓷刀具材料的耐磨性能和断裂韧性，制备新型超细Al2O3-TiC-8%Co（ATC）陶瓷样品.采用低温化学镀方法对亚微米级Al2O3和TiC粉末表面进行金属钴包覆，热压烧结复合粉体制备该ATC样品.在销盘式磨损试验机上对ATC陶瓷的耐磨性能进行考察，采用SEM对ATC陶瓷的磨损形貌进行分析.结果表明，干滑动摩擦条件下，断裂韧性对陶瓷材料耐磨性能的影响非常明显.各摩擦副磨损过程中，随磨损时间延长ATC陶瓷样品表面微细突起脱落，磨损面趋于平滑，相对磨损率降低.金属钴的独特复合方式抑制了烧结过程中晶粒长大,并增大ATC陶瓷的断裂韧性和耐磨性能.