纳米SiO2对铜基摩擦材料摩擦学性能的影响

采用粉末冶金法制备添加0.75%的纳米SiO2(n-SiO2)和0.75%Cu包覆纳米SiO2(Cu/n-SiO2)复合粉体的新型铜基摩擦材料.采用惯性台架实验机,研究比较两种材料与未添加纳米SiO2的材料的摩擦学性能.结果表明:在铜基摩擦材料中添加微量n-SiO2可改善材料的耐磨性和耐热性;添加Cu/n-SiO2的铜基摩擦材料,耐热性提高32%,耐磨性提高2.02倍;添加n-SiO2的摩擦材料,耐热性提高7%,耐磨性提高18%;经铜包覆处理后的n-SiO2对材料性能的影响优于未处理的n-SiO2.     

SiC纳米粒子对纳米硫化物等离子涂层摩擦学特性的影响

利用等离子喷涂技术在GCr15钢表面制备了含不同比例之SiC的FeS纳米-亚微米结构硫化物固体润滑涂层.在SRV型摩擦磨损试验机上测试了涂层在无润滑不同温度条件下的摩擦学性能.利用扫描电子显微镜观察分析了涂层的形貌.结果表明,FeS纳米-亚微米硫化物涂层在加入一定比例的SiC纳米颗粒后,可以降低硫化物涂层的摩擦系数,提高涂层的耐磨性.在中低温(350℃以下),当SiC含量达到10%～20%时,涂层摩擦系数降低10%以上,耐磨性提高20%以上.     

稀土型纳米复合材料的摩擦学及自修复性能研究

用机械化学法制得平均粒径为30-100nm的稀土型纳米复合材料,检验了在高温条件下材料对金属基体的吸附能力,采用四球摩擦磨损实验机考察了其抗摩减磨性能及对磨损表面的自修复效果。结果表明,用机械化学法制备的稀土型纳米复合材料对金属基体有良好的吸附能力,可以覆盖磨损表面且在动态条件下可对基体表面进行修复。     

铁基粉末冶金含油材料摩擦学性能

采用粉末冶金方法制备多孔含油铁基材料,在自制的HDM-10型端面摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损试验,考察了含碳量及材料密度对含油铁基材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：铁基粉末冶金含油材料的含碳量应选择0．6～0．8％（质量）为宜,组织为珠光体加少量铁素体,综合摩擦学性能最佳;密度与含油铁基材料的摩擦学性能有密切关系,有一最佳的密度选择范围。     

Ti-Si-N纳米复合薄膜的结构与性能

用工业型脉冲直流等离子体增强化学气相沉积技术,在高速钢(W18Cr4V)表面沉积了Ti-Si-N复合薄膜,研究了Ti-Si-N复合薄膜的微观组织和力学性能.结果显示,薄膜相结构为纳米晶TiN和纳米晶或非晶TiSi2以及非晶相Si3N4;在Si含量为5.0 at%～28.0 at%范围内,薄膜的晶粒尺寸逐渐变大;Ti-Si-N薄膜的显微硬度相对于TiN有明显增加,最高硬度可达40 GPa;高温退火后,Ti-Si-N纳米复合薄膜的显微硬度与晶粒尺寸在800℃高温下仍然保持稳定.     

纳米晶体Ti表面磁控溅射SiC薄膜的干摩擦学性能

采用室温磁控溅射技术在纳米晶体钛(剧烈塑性变形制备)表面制备出碳化硅(SiC)薄膜,研究SiC薄膜的组织结构、纳米压痕行为和摩擦磨损性能。结果表明:SiC薄膜具有纳米尺度"畴"特征的表面形貌、高含量Si-C键、与基材间具有明显且呈梯度的元素扩散、低的纳米硬度(10.62GPa)、低的弹性模量(83.34GPa)和高的硬模比(0.128)。在1.96N载荷、氮化硅球(半径为2mm)为对摩件、室温空气条件下,其磨损速率为10-5mm3.m-1.N-1级、摩擦系数约为0.162,磨损后薄膜不出现裂纹和剥落。     

电沉积超细晶与纳米晶镍镀层的摩擦学行为比较

采用无/有柔性摩擦辅助电沉积技术在不含添加剂的Watts镀液中制备了超细晶和纳米晶镍镀层。对比研究了两种镍镀层的显微结构、纳米压痕力学性能以及干摩擦磨损行为。研究结果表明,纳米晶镍具有比超细晶镍更加细小均匀的晶粒尺寸、更大的纳米压痕硬度、弹性模量以及硬模比。2种镀层的主要磨损机制均为粘着磨损,但因载荷不同而表现出不同的摩擦学行为。在低载荷(1~3 N)下,纳米晶镍的表面粗糙度低,磨损表面相对平整致密,因而摩擦系数相对较低;在高载荷(5 N)下,纳米晶镍的氧化磨屑疏松,磨损表面较为粗糙,因而摩擦系数相对较高;在测试载荷条件下,纳米晶镍的磨痕深度和磨损体积更小,其耐磨性更优。     

纳米粒子对钢/钢摩擦副摩擦学性能影响的试验研究

选用合成极压蜗杆油、未加油性剂和极压剂的半成品蜗杆油作为基础试验油 ,将超微金刚石粉、纳米铁粒子和纳米铜粒子分别以两种不同质量比分散到半成品蜗杆油中。在 MM-2 0 0型磨损实验机上 ,考察纳米粒子的抗磨减摩性 ,并与传统的油性剂、极压剂进行比较。同时探索应用于钢 /钢副硬齿面的新型抗磨减摩添加剂。试验结果发现 :平均粒径尺寸为 5 nm的超微金刚石粉具有优于传统油性剂、极压剂的抗磨减摩性能 ,可以大大降低钢 /钢副的摩擦 ,减小磨损。但钢 /钢副中不宜使用含有纳米铁粒子的润滑油。     

润滑油纳米添加剂的研究进展

随着纳米技术与润滑剂研发领域的结合,将纳米材料作为润滑油添加剂,有效提升其摩擦学性能,已为业界所认可。在机械工业现代化高速发展的背景下,近年来,润滑油纳米添加剂开发领域的研究进展备受关注。其中,关于纳米添加剂的制备工艺、材料组成以及性能和应用等研究进展迅速,大量相关成果不断被报道。以近年来应用于润滑油开发领域的纳米添加剂研究成果为基础,从降粘性能探索、多功能化研究、与商用润滑油复配、匹配特殊材料摩擦副和适应极端苛刻环境等5个方面,对纳米添加剂的制备、性能和作用机理的研究进展进行了全面细致地梳理。评述了纳米添加剂所具备的突出功能和应用前景,并从生产制备、性能优化和机理研究三个方面指出了在纳米添加剂相关研发领域未来可能出现的新热点。在生产制备方面,规模化、工业化将被努力推动;在性能优化方面,实现多功能化纳米粒子、复配增益商用润滑油、匹配特殊材料摩擦副、适应极端苛刻摩擦条件等,都有广阔的探索空间;在机理研究方面,纳米添加剂的降粘机理、无溶剂离子型纳米流体的流动与摩擦学特性机理,也将成为科研人员未来关注的重点。     

提高材料摩擦学性能之稀土表面工程

表面改性过程中加入稀土元素对改善材料表面的摩擦学性能有显著的效果.稀土表面工程研究中可通过多种方法将稀土元素加入表面改性层,通常采用化学热处理、热喷涂和喷焊、激光表面处理等方法.本文综述了哈尔滨工业大学材料科学系的研究者们在该领域的研究情况,包括本文作者的研究和应用成果.     

热轧钢/热轧钢摩擦副干摩擦高温摩擦行为的研究

用多功能SRV试验机评价了热轧钢/热轧钢摩擦副在干摩擦条件下的高温减摩抗磨性能,并对高温磨损表面进行了分析.结果表明,在试验范围内热轧钢/热轧钢摩擦副的高温摩擦系数随时间的延长呈增长趋势,增长趋势的快慢与试验参数有关,高速时的高温摩擦系数明显低于低速时的高温摩擦系数;大量氧化铁磨屑的产生是造成热轧钢/热轧钢摩擦副高温摩擦系数上下波动的主要原因.试验速度对热轧钢/热轧钢摩擦副的高温磨损机理有很大的影响,在高速（0.32m/s）条件下,高温磨损机理主要是磨粒磨损;而在低速（0.10m/s）条件下,高温磨损机理主要是粘着磨损.     

乙烯基酯树脂粘结固体润滑涂层的制备及摩擦学性能

以双酚A型环氧树脂E-51和丙烯酸(AA)为原料合成了乙烯基酯树脂(VER),用红外光谱(FTIR)表征了不同反应时间反应体系中基团的变化情况.用过氧化苯甲酰(BPO)为催化剂,N,N-二甲基苯胺(DMA)为促进剂实现了该树脂的室温固化,并制备了以该乙烯基酯树脂为粘结剂,聚四氟乙烯(PTFE)为固体润滑剂的粘结固体润滑涂层.在CSM栓-盘摩擦试验机上考察了不同聚四氟乙烯添加量对涂层摩擦学性能的影响,分别采用扫描电子显微镜(SEM)和光学电子显微镜分析了润滑涂层和对偶钢球的磨损表面形貌.结果表明:以乙烯基酯树脂为粘结剂的聚四氟乙烯固体润滑涂层具有优异的减摩抗磨性能.     

一种多元铝青铜合金的摩擦磨损特性

用适量Fe、Ni、Mn、Co、Be、Zn元素制备了一种多元铝青铜耐磨合金,用XRD、SEM等对试验合金的铸态和固溶时效状态下的组织进行了观察和比较,并在MMW-1型万能磨损试验机上对合金在干摩擦和油润滑条件下进行了摩擦磨损试验。结果表明,多元铝青铜合金热处理态（960℃×2 h固溶＋520℃×3 h时效）的显微组织由β＇、γ2和κ相组成,其摩擦因数低于铸态,油润滑条件下具有良好的耐磨损性能。     

润滑条件下WC-CoCr涂层的磨损行为

研究了在润滑条件下,WC-CoCr涂层与SiC摩擦副对磨时的摩擦和磨损性能,分析了加载载荷和润滑条件(干摩擦、润滑脂、金刚石研磨膏)对WC-CoCr涂层摩擦系数和磨损量的影响规律,对涂层的磨损机理进行了探讨。实验结果表明:脂润滑时,WC-CoCr涂层与SiC摩擦副对磨时的摩擦系数和磨损率降为最小,其中摩擦系数基本在0.1左右波动;金刚石研磨膏润滑时,磨损率高达1.521 24×10-6 g/m,为干摩擦条件下的2.68倍,抗磨减摩效果不理想;干摩擦时,涂层表面存在硬挤压痕,主要磨损机制为微切削并伴随着塑性变形,而在金刚石研磨膏润滑条件下,三体磨粒磨损起主导作用。     

磨粒对不同服役阶段润滑油的摩擦学性能影响

利用铁谱分析仪和扫描电镜对4个不同服役阶段润滑油中的磨粒含量(质量分数)、大小和形貌进行分析;用SRV摩擦磨损试验机对4个服役油样与新油进行摩擦学性能对比。结果表明:在不同服役阶段,磨粒的含量随着润滑油服役时间的增长而增大,粒径大小关系为异常磨损期磨合磨损期正常磨损期。与新油相比,4个油样的摩擦因数曲线有不同程度的波动,减摩性能下降明显,且减摩系数下降的幅度与所含磨粒粒径大小相关;磨粒使润滑油的抗磨性能下降,与新油的磨斑直径相比,4个油样的增幅分别达到20.0%、25.7%、45.7%、71.4%,且磨粒的粒径、含量与摩擦表面损伤程度成正相关,粒径主要影响磨痕宽度,含量主要影响磨痕密度。     

凹凸棒石黏土作为润滑油添加剂的摩擦学性能

采用SRV-IV摩擦磨损试验机考察了凹凸棒石黏土作为润滑油添加剂的摩擦学性能,借助SEM及EDS分析了摩擦表面的微观形貌及元素组成。结果表明,在试验所用的载荷和频率条件下,加入凹凸棒石黏土之后润滑油的摩擦因数和磨损量均有不同程度的降低。固定频率10Hz,当载荷为50N时,平均摩擦因数降低幅度达到了43.08%,当载荷为20N时,上下试样磨损率降低幅度分别达到了59.05%和85.48%。加入凹凸棒石黏土之后磨损表面更加光滑平整,表面氧元素含量升高。这主要归因于凹凸棒石黏土的层链状晶体结构和摩擦过程中复杂的物理化学过程。     

Ti2AlNbO相合金双层辉光等离子渗Mo摩擦性能

利用双层辉光等离子表面冶金技术对Ti2AlNbO相合金进行渗Mo工艺研究。采用扫描电子显微镜、辉光放电光谱分析仪、X射线衍射仪和显微硬度计测试了渗Mo层的微观组织、化学成分、相组成和显微硬度。采用可控气氛微型摩擦磨损实验仪进行耐磨性研究。在最佳工艺参数下，渗Mo层可达100μm，表面Mo含量超过90％，且从表面到心部呈梯度分布。渗Mo层主要由纯Mo及Al5Mo相组成，硬度HV达8000MPa，渗Mo试样的平均摩擦因数为0．085，较Ti2AlNb基材降低6倍，磨损率仅为基材的7．5％。结果表明：Ti2AlNbO相合金表面的耐磨性能得到极大地提高。