球形石墨增强银-石墨复合材料的摩擦学行为（英文）

采用粉末冶金技术分别制备球形石墨(SG)和鳞片石墨(FG)增强的银-石墨复合材料。并用销-盘式摩擦磨损仪在大气环境和3.0N的载荷下研究石墨形貌对银-石墨复合材料(Ag-SG和Ag-FG)摩擦学行为的影响。结果显示,Ag-FG的最低磨损率为3.5×10^-5mm³/(N·m),而Ag-SG的最低磨损率比Ag-FG低一个数量级,为1.6×10^-6mm³/(N·m)。Ag-SG和Ag-FG显著不同的摩擦学行为与亚表面裂纹的形成有关。在摩擦过程中,片状石墨的边缘容易发生应力集中,导致Ag-FG亚表面产生裂纹和严重的剥层磨损。然而,在Ag-SG中,球形石墨能有效抑制裂纹的萌生和扩展,从而使银-石墨复合材料具有优异的耐磨性能。     

铜包石墨对酚醛树脂基复合材料摩擦学性能的影响

目的 提高石墨与酚醛树脂的界面结合强度,改善酚醛树脂基复合材料的摩擦学性能。方法 用高温浸渗法制备铜包石墨,并制备铜包石墨-酚醛树脂基复合材料。通过摩擦磨损实验,研究铜包石墨对酚醛树脂基复合材料摩擦学性能的影响,并对比相同成分铜/石墨混合填充酚醛树脂基复合材料的摩擦学性能。通过扫描电子显微镜、能谱仪和光学显微镜对摩擦磨损表面进行分析,研究材料摩擦磨损机理。结果 石墨表面经过金属铜处理后,金属铜由分散的聚集态转变为附着态,制备的铜包石墨颗粒整体分散度高、形状好。铜包石墨-酚醛树脂基复合材料中石墨与基体界面结合紧密,保持了酚醛树脂的连续相结构,摩擦磨损表面相对平整,复合材料平均比磨损率为3.98×10^?6 mm³/(N.m),瞬时摩擦系数波动幅度小,摩擦磨损机理以粘着磨损为主。相同成分制备的铜/石墨混合填充酚醛树脂基复合材料的界面结合度较差,摩擦磨损表面有较多裂痕,复合材料平均比磨损率为7.80×10^?6 mm³/(N.m),瞬时摩擦系数波动幅度大,摩擦磨损机理以磨粒磨损和粘着磨损为主。结论 石墨通过表面金属铜处理,不仅能提高与基体界面结合强度,还能同时有效提高酚醛树脂基复合材料的耐磨性能和摩擦稳定性。     

石墨-磷酸铝铬润滑涂层的制备及其摩擦学性能

以磷酸H3PO4、氢氧化铝Al(OH)3和氧化铬CrO3为原料合成了磷酸铝铬胶黏剂(ACP),并制备了以该磷酸铝铬为胶黏剂,胶体石墨为固体润滑剂的粘结固体润滑涂层。研究了石墨与磷酸铝铬胶黏剂的质量比、磷酸铝铬胶黏剂中金属离子与磷酸根的比值、铬含量以及磷酸铝铬的合成温度对润滑涂层摩擦磨损性能的影响。结果表明:磷酸铝铬胶黏剂的耐温性能优良,以磷酸铝铬为胶黏剂的石墨固体润滑涂层具有优异的减摩抗磨性能;磷酸铝铬胶黏剂的组成、分子结构对固体润滑涂层的摩擦磨损性能有较大影响,其中当磷酸铝铬胶黏剂中金属离子与磷酸根的比值(M∶P)为1∶3,铬铝比(Cr∶Al)为1∶3,合成温度为100~110℃时,石墨-磷酸铝铬润滑涂层的摩擦磨损性能最好。     

宽温域环境下不同纤维织物/聚酰亚胺复合材料的摩擦学性能研究

目的 研究高温条件下聚合物织物复合材料的摩擦学性能。方法 分别制备碳纤维织物及芳纶纤维织物/聚酰亚胺复合材料及纯聚酰亚胺(CF-PI、AF-PI及PI),对比研究2种织物复合材料与聚酰亚胺的热力学性能,以及在25、50、100、150、200 ℃下的摩擦学性能。结果 AF-PI的热稳定性低于CF-PI,其中CF-PI热失质量稳定在800 ℃左右,AF-PI的热失质量稳定在700 ℃左右。同时,2种织物复合材料的拉伸强度均高于纯PI,且CF-PI的拉伸强度要高于AF-PI。断面形貌分析发现,CF-PI为脆性断裂,AF-PI为韧性断裂。摩擦实验结果表明,25 ℃时,AF-PI的摩擦系数和磨损率较低,更适用于室温环境,而CF-PI在200 ℃时具有较好的耐磨性,其磨损率为1.48´10^–4 mm³/(N×m)。结论 转移膜结构和化学状态分析证实,由于CF-PI与GCr15之间较强的界面作用,室温条件下对摩后,轴承钢表面更易发生摩擦氧化。高温条件下,由于金属–有机螯合物的形成,提高了转移膜的结构稳定性,CF-PI表现出优异的摩擦学性能,然而200 ℃时,由于AF-PI的力学性能降低,材料被磨穿,转移膜的结构被破坏,导致了金属之间的摩擦,发生了严重的摩擦氧化。     

Cr含量对掺铬类石墨镀层摩擦学性能的影响

采用4靶非平衡磁控溅射离子镀技术,在高速钢和硅基体上制备出不同Cr含量的掺铬类石墨镀层,研究了类石墨镀层的显微硬度、摩擦系数和比磨损率,分析了Cr含量对镀层的表面、断面形貌及微观结构的影响.结果表明,随Cr含量的增加,类石墨镀层硬度逐渐降低;摩擦系数和比磨损率先降后升;镀层由非晶逐步变成有择优生长趋势的纳米晶与非晶混合多层结构.当Cr含量在2wt%～10wt%时,镀层表面光滑而结构致密,镀层C、Cr成分均匀分布,硬度为19.8～21.4 GPa,最小的摩擦系数为0.045和最低比磨损率1.32×10-16m3/N·m,具有良好的减摩耐磨性能.     

油润滑条件下各向同性热解石墨/GH4169的摩擦学行为

各向同性热解石墨由于具有优异的力学性能以及极低的孔隙率,在机械密封领域具有广泛的应用前景,但目前针对各向同性热解石墨的摩擦磨损试验开展较少。采用MMW-10环-盘端面摩擦磨损试验机,通过改变转速和载荷,对各向同性热解石墨与GH4169配副的摩擦学行为进行研究。结果表明:在油润滑条件下,随着转速的增加,各向同性热解石墨的摩擦因数与磨损率呈现出先减小后增加的趋势,200 r/min时获得最小值;而摩擦因数与磨损率随载荷的增加逐渐减小,2 kN时获得最小值,且载荷对磨损率的影响更加明显。各向同性热解石墨的磨损形式主要为类抛光、擦伤及犁沟。各向同性热解石墨的润滑机理与液体膜的形成以及摩擦配副表面的接触特性密切相关。揭示了各向同性热解石墨在油润滑条件下的磨损机制以及润滑机理,为其在机械密封领域的应用提供和积累了参考依据。     

炸药爆轰合成石墨包覆金属纳米颗粒及其摩擦学性能

以铁/钴/镍硝酸盐为金属源,与无水乙醇、尿素、黑索今（RDX）混合制得复合炸药,采用爆轰的方式制备出石墨包覆金属铁、钴、镍(Fe@G,Co@G,Ni@G)纳米颗粒并利用XRD,TEM-EDX,XRF的方法对合成产物组成、形貌和显微结构进行分析;同时将石墨包覆金属纳米颗粒按照一定比例（0%、0.2wt%、0.4wt%、0.6wt%和0.8wt%）分别与基础油(SN150)配制成五种混合润滑油,并采用四球磨擦实验研究其摩擦学性能。结果表明爆轰所得产物为核壳结构,直径在10~50nm左右,核心为单质金属,包覆层主要由石墨构成,厚度大约在3~8nm左右;添加了石墨包覆金属颗粒的润滑油摩擦性能有明显变化,摩擦系数和磨痕直径随着石墨包覆金属的含量呈现先减小后增大的趋势;三种石墨包覆金属中,Ni@G作为润滑油添加剂的摩擦学性能最好。     

石墨表面金属化对铜基复合材料摩擦学性能的影响

利用化学镀技术制备镀铜和镀镍石墨粉,采用粉末冶金复压复烧工艺制备铜基石墨自润滑复合材料,测试了复合材料的摩擦磨损性能,利用X射线衍射、扫描电镜和能谱仪等分析该复合材料的结构、摩擦磨损性能及机理。结果表明：石墨表面铜、镍镀层改善了石墨和铜合金基体界面结合,摩擦过程中所形成的润滑膜与基体粘附性好,显示出更好的润滑减摩效果,摩擦副摩擦因数由0.24降低到0.20,磨损率降低约50%;实验条件下,6%（质量分数）石墨铜基复合材料经历轻微磨损、中等磨损和严重磨损3个磨损过程;而6%镀铜、镀镍石墨铜基复合材料只经历轻微磨损和中等磨损两个磨损过程。     

真空退火处理对掺Cr类石墨碳膜力学和摩擦学性能的影响

采用闭合场非平衡磁控溅射离子镀技术制备了掺Cr类石墨镀层,研究了真空退火温度对镀层的硬度、结合强度、摩擦系数和比磨损率的影响规律,通过X射线衍射(XRD)分析了镀层结构随退火温度的变化.结果表明:随退火温度的升高,镀层有新相生成,镀层的膜基结合强度降低,镀层硬度随温度的升高先增加后降低,退火温度为500℃时,镀层显微硬度最大;随退火温度的升高镀层摩擦系数呈现出先降低后升高的变化趋势,比磨损率逐渐增大.     

镁合金微弧氧化涂层的摩擦学性能研究

利用扫描电镜分析了AZ91D镁合金微弧氧化膜的组织形貌,对氧化膜硬度及摩擦学行为进行了研究。结果表明:微弧氧化膜能显著提高镁合金基体的硬度和抗磨性能,但其摩擦系数较镁合金基体高。涂层厚度对涂层的减摩性能影响较小,但对其抗磨性能影响较大,并存在提高抗磨性能的最佳涂层厚度。涂层的磨损机制主要是磨粒磨损和剥层磨损。     

CrN/MoS2固体自润滑复合膜的制备、显微组织和摩擦学性能

采用磁控溅射与低温离子渗硫复合处理工艺原位合成了CrN/MoS2固体自润滑复合膜。采用X射线光电子能谱(XPS)、俄歇电子能谱仪(AES)和扫描电子显微镜(SEM)等分析方法对CrN基固体自润滑复合膜的显微组织进行分析。并通过CETR滑动磨损试验机,对CrMoN复合膜及CrN/MoS2自润滑复合膜的摩擦学性能进行了比较研究;通过SEM对磨痕形貌进行了观察。结果显示,CrMoN复合膜经渗硫处理后,主要合成了MoS2润滑相,渗硫层厚度约为500 nm,主要相结构为CrN与MoS2及少量MoN。与CrMoN复合膜相比,CrN/MoS2固体自润滑复合膜摩擦系数较低、磨损体积较小,具有较好的耐磨性和减摩性。同时,对CrN/MoS2固体自润滑复合膜的成膜机理及磨损机制进行了探讨     

MoS2-Ti自润滑复合薄膜的高温摩擦学性能研究

目的探究Ti含量对MoS₂-Ti复合薄膜高温摩擦学性能的影响,制备高温摩擦性能良好的MoS₂-Ti复合薄膜。方法采用射频和直流双靶共溅射技术沉积了不同Ti含量的MoS₂-Ti复合薄膜,研究了Ti含量对MoS₂-Ti薄膜微观结构和力学性能的影响,进一步探究了MoS₂-Ti复合薄膜在大气环境下的高温摩擦学性能。采用能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM),对薄膜的成分、晶相结构及微观形貌进行分析。利用显微维氏硬度计测试薄膜的力学性能,通过UMT-TriboLab摩擦磨损试验机评价薄膜的摩擦磨损性能。此外,采用SEM、拉曼光谱仪(Raman)和X射线光电子能谱仪(XPS),对薄膜的磨痕形貌及对偶球转移膜的成分进行分析。结果Ti掺杂促进了MoS₂薄膜以(002)晶面择优取向生长,且提高了薄膜的致密度,薄膜硬度从70HV提升到350HV。MoS₂-Ti复合薄膜在高温环境下的摩擦性能,随Ti含量的增加呈先上升后下降的趋势,其中Ti原子数分数为6.81%的MoS₂-Ti复合薄膜具有较低的摩擦因数和磨损率。通过对转移膜的成分进行分析,发现处于300℃高温环境下,Ti原子数分数为13.51%的MoS₂-Ti复合薄膜由于在摩擦过程中生成的氧化物较多,其耐磨性能开始下降。结论Ti含量对MoS₂-Ti复合薄膜的高温摩擦学性能有明显的影响,掺杂适量Ti能显著提高MoS₂薄膜在大气环境下的高温摩擦学性能。     

激光熔覆NiCrBSi/Ag复合涂层 结构及空间摩擦学性能

目的 提高钛及钛合金的空间摩擦学性能,拓展钛及钛合金在空间技术领域的应用范围。方法 用激光熔覆技术在纯钛基材表面制备了NiCrBSi/Ag复合涂层。用X-射线衍射仪、扫描电镜和高分辨透射电镜分析涂层的物相组成、显微组织结构和晶体结构。用空间摩擦学实验系统对NiCrBSi/Ag复合涂层在真空、原子氧和紫外辐照三种模拟空间环境以及大气环境下的摩擦学性能进行系统的研究。采用扫描电镜和能量色散光谱仪对摩擦测试后NiCrBSi/Ag复合涂层的磨痕形貌和对偶不锈钢钢球的磨痕形貌及元素面分布进行分析。深入探讨NiCrBSi/Ag复合涂层在三种模拟空间环境及大气环境下的磨损机理。结果 在纯钛基材表面通过激光熔覆制备的NiCrBSi/Ag复合涂层主要物相组成为NiTi、Ni3Ti、Cr2Ni3、Cr3Si、TiB2、Cr-Ni-Ti-Fe、Ag相,显微结构主要为等轴晶和枝状晶组织。复合涂层具有较高的显微硬度,涂层截面平均显微硬度约为830HV0.2,约是钛基材硬度的4.4倍。复合涂层在真空、原子氧和紫外辐照模拟空间环境下的摩擦系数和磨损率均小于大气环境下的值。在三种模拟空间环境下,相对于纯钛基材,复合涂层的磨损率约小2个数量级。复合涂层在真空、原子氧和紫外辐照模拟空间环境下的磨损机理为粘着磨损和磨粒磨损,在大气环境下的磨损机理主要为磨粒磨损。结论 NiCrBSi/Ag复合涂层可以显著提高纯钛基材在真空、原子氧和紫外辐照三种模拟空间环境以及大气环境下的摩擦学性能。     

镍基金属陶瓷涂层在人工海水中的摩擦学性能

目的探讨镍基金属陶瓷涂层在海水中的耐腐蚀磨损性能。方法采用激光熔覆技术在45钢表面制备了1.1 mm厚的镍基金属陶瓷涂层。采用电化学测试系统,对比分析了涂层的耐蚀性。采用往复式摩擦磨损试验机,测量了涂层在干摩擦及海水环境下的摩擦系数。采用扫描电镜等手段分析了涂层和磨痕的表面形貌。结果镍基金属陶瓷涂层的表面硬度约为基体的3倍,且硬度较均匀。在结合区开始,硬度剧烈下降,直至降为基体硬度。在3.5%Na Cl溶液中,镍基金属陶瓷涂层的腐蚀倾向低于316L不锈钢及316L堆焊层,而腐蚀速率介于两者之间。干摩擦条件下,镍基金属陶瓷涂层明显降低了基体的摩擦系数(从0.58降低至0.49)和磨损量(降低了50%)。与干摩擦实验相比,人工海水明显降低了镍基金属陶瓷涂层的摩擦系数(从0.49降低至0.37)和磨损量(降低了40%)。结论由于具有良好的耐蚀性和较高的硬度,镍基金属陶瓷涂层在人工海水中表现出了良好的耐磨耐蚀性能。磨损过程中,人工海水的冷却、润滑作用和其中盐类的隔离作用,有效改善了摩擦界面的接触状态,提高了镍基金属陶瓷涂层的耐磨性。     

纳米结构对二硫化钼摩擦学性能的影响

目的探究二硫化钼结构以及尺寸对其宏观摩擦学性能以及滑移机制的影响。方法采用水热法制备了尺寸不同的二硫化钼微球花,并与购买的商业化块状二硫化钼以及单层二硫化钼进行对比,将四种二硫化钼粉末在乙醇中进行分散,采用喷涂的方式在硅基底上制备了四种二硫化钼涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对粉末和涂层的形貌、结构进行了表征,并对比研究了涂层的摩擦学性能,通过光学显微镜观察了对偶的形貌,利用SEM和TEM对摩擦界面的结构和形貌进行了研究。结果四种二硫化钼材料均为层状结构的纳米片或微片组成,摩擦系数平稳且均小于0.05。块状二硫化钼寿命最短,摩擦界面覆盖了较少的润滑膜;单层二硫化钼摩擦系数平稳,且寿命最长,摩擦界面由大量纳米片组成,摩擦过程主要是单纯的物理剥离;二硫化钼微球花的寿命介于二者之间,微球花在摩擦力的作用下很容易发生剥离,在摩擦过程中起润滑作用的是剥离的二硫化钼纳米片,摩擦界面覆盖了较厚的致密润滑膜。二硫化钼微球花摩擦后,层间距由0.62 nm增至0.7 nm,层间距的增大有利于良好的润滑。结论尺寸对二硫化钼的滑移机制有影响,从而显著影响其耐磨寿命,层数和尺寸的减小有利于耐磨寿命的提升。     

Mn和CE对蠕墨铸铁组织及其摩擦磨损性能的影响

采用自制的摩擦磨损实验机，对不同碳当量及不同Mn含量的蠕墨铸铁的摩擦磨损性能进行了研究。结果表明：含Mn量0．9％～1．5％、基体以珠光体为主的蠕墨铸铁具有较高的摩擦系数和较小的磨损率，碳当量以不高于4．2％为宜。     

石墨粉添加对WC增强Ni基复合涂层组织结构及性能的影响

目的 改善WC/Ni60A涂层的耐蚀耐磨性能,通过激光熔覆技术制备不同石墨添加量的C/WC/Ni60A复合涂层。方法 首先制备多含量的WC（质量分数分别为15%、25%、35%）增强Ni基涂层,利用SEM、EDS及XRD等表征手段,分析涂层的微观组织形貌、元素分布及物相组成。利用多功能摩擦磨损试验机、形貌显微镜及电化学工作站等,测试涂层的耐蚀耐磨性能,并选出WC的最佳添加量。其次,向最佳性能的WC/Ni60A中添加经过超声预处理的石墨粉（质量分数分别为0.25%、0.5%、0.75%、1.0%）,并进一步通过混粉湿磨获得类石墨烯结构,分析测试相应涂层的微观结构及耐蚀耐磨性能。结果 采用激光熔覆制备的复合涂层组织结构致密,且与基体发生了冶金结合。当WC的添加量为25%时,WC/Ni60A复合涂层的耐蚀耐磨性能最好。石墨的添加细化了显微组织,进一步提高了涂层的显微硬度,并显著改善了涂层的耐蚀耐磨性能。当石墨的添加量为1.0%时,复合涂层的摩擦系数稳定在0.25,磨损率约为0.003 2 cm3/(N·m)。结论 石墨粉体的加入可有效提高WC/Ni60A涂层的耐磨耐蚀性能,有望成为极端海洋环...     

Ni包石墨对镍基涂层摩擦学性能的影响

用超音速火焰喷涂在45钢表面制备具有Ni包石墨的镍基固体润滑涂层．考察了Ni包石墨对Ni60涂层的摩擦学性能的影响。用SEM观察了喷涂层的磨损表面。探讨了磨损面的形貌与涂层的磨损机理之间的关系。并且分析了速度、载荷对涂层摩擦磨损的影响。结果表明，Ni包石墨喷涂层具有优良的摩擦学性能．明显好于镍基喷涂层，随着Ni包石墨的增加，摩擦系数不断降低，而磨损率呈先下降后上升的变化趋势。Ni包石墨含量为30wt%的涂层磨损性能最优。