超细TiB_2对AlMgB_(14)/TiB_2力学性能及抗高温磨损性能的影响

采用FAPAS法制备了超硬AlMgB_(14)/TiB_2复合陶瓷材料,分别采用扫描电镜(SEM)及能谱(EDS),X射线衍射仪分析添加超细TiB_2第二相颗粒对复合材料微观形貌及韧性的影响;通过高温摩擦磨损试验分析了复合材料在25,300,500℃下的抗磨损性能及其摩擦学特征。结果表明,添加30%(质量分数)的微纳米级TiB_2后,AlMgB_(14)/TiB_2复合材料的平均硬度达32.5 GPa,断裂韧性由未添加时的3.0 MPa·m~(1/2)提高到3.95 MPa·m~(1/2);摩擦系数在室温及300℃时介于0.4~0.55之间,500℃时达0.65左右,磨损率1.27×10~(-6)~6.62×10~(-6) mm~3/(N·m)。随着摩擦温度的升高,试样摩擦学性能发生变化,由于摩擦表面产生氧化物的润滑作用,摩擦系数在300℃时略有减小,磨损机理由室温时的磨粒磨损转变为高温下的粘着磨损脱落。     

石墨烯和石墨增强铜基复合材料的摩擦磨损性能（英文）

采用热压方法制备不同石墨烯含量的铜-石墨烯复合材料,并将其力学性能和摩擦磨损性能与用相同方法制备的铜-石墨复合材料进行对比。实验结果表明:当复合材料中石墨与石墨烯体积分数相同时,铜-石墨烯复合材料具有更高的相对密度、显微硬度以及抗弯强度。随着铜-石墨烯复合材料中石墨烯含量的增加,材料的摩擦系数及磨损率明显降低,而铜-石墨复合材料中石墨的减磨作用较小。两种复合材料的磨损机制主要为磨粒磨损和疲劳磨损。铜-石墨烯复合材料优异的力学性能和摩擦磨损性能得益于石墨烯高的润滑效率及其对铜基体的增强作用,这表明石墨烯是铜基复合材料的理想添加剂,不仅可以作为有效的润滑剂,还可以作为良好的强化相。     

铁含量对钒钛铁精矿原位合成铁基摩擦材料的影响

以钒钛铁精矿和石墨为原料,在真空条件下采用原位碳热反应加烧结工艺制备了铁基摩擦材料,研究了铁含量(66wt%~82wt%)对铁基摩擦材料微观组织、相对密度、硬度、摩擦系数、磨损率、导热系数和压缩强度等性能的影响。结果表明:利用钒钛铁精矿可制备出性能良好的铁基摩擦材料。随铁含量增加,材料孔隙率逐渐减小,材料微观组织里出现层片状珠光体的趋势先增强后减弱。材料相对密度、布氏硬度、导热系数和压缩强度均随铁含量的增加而增大,但对磨损率而言,当铁含量从66wt%增加到78wt%时,磨损率从2.27×10~(-7)cm~3/J逐渐增大到3.82×10~(-7 )cm~3/J。当铁含量再增大到82wt%时,磨损率反而快速降低至1.06×10~(-7)cm~3/J。综合来看,当铁含量在70wt%~74wt%内时制备的铁基摩擦材料有较适中的摩擦系数、磨损率和导热系数。     

石墨烯粒径对Ni-Co-石墨烯复合镀层性能的影响

为了得到性能优异的复合镀层,在镀液中添加不同粒径的石墨烯,采用复合电沉积技术,制备了Ni-Co-石墨烯复合镀层。表征了镀层的表面形貌、相结构、显微硬度、耐磨性和耐蚀性能,并同Ni-Co合金对比。结果显示,石墨烯很好地嵌入到了镀层中,而且石墨烯的存在并没有改变镀层基质的晶体结构;添加石墨烯提高了复合镀层的显微硬度(HV),最高可达8050 MPa;降低了复合镀层的摩擦系数,在一定程度上减少了粘着磨损的面积;复合镀层的自腐蚀电流密度为1.0905×10~(-5 )A/cm~2,低于Ni-Co合金镀层的自腐蚀电流密度1.8298×10~(-5 )A/cm~2。石墨烯的添加提高了复合镀层的硬度,耐磨性和耐蚀性。     

ZnO-GO杂化材料的制备及其增强无机粘结陶瓷涂层摩擦学性能的研究

目的 通过制备氧化锌-氧化石墨烯(ZnO-GO)杂化材料并植入陶瓷涂层中,提升氧化石墨烯与涂层界面的结合强度,从而提高涂层的显微硬度和耐磨性.方法 利用一种简单的水热法制备了ZnO-GO杂化物,并通过X射线衍射分析(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱和扫描电子显微镜(SEM)对纳米杂化材料进行表征.此外,使用溶胶凝胶法在不锈钢上制备添加不同含量ZnO-GO杂化材料的磷酸盐陶瓷涂层(CBPCs).通过磨损试验研究陶瓷涂层的磨损行为,并观察涂层的磨损形貌,探讨ZnO-GO涂层的磨损机理.结果 X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)和扫描电子显微镜(SEM)的分析结果表明,ZnO成功修饰在GO表面.ZnO-GO陶瓷涂层均匀致密,平均厚度为150μm,显微硬度为163.5～233.1 HV.在载荷为10 N、往复频率为1 Hz,持续时间为30 min的摩擦条件下,ZnO-GO复合涂层与氮化硅小球对磨的摩擦系数为0.62～0.52,磨损率为3.819×10–4～0.943×10–4 mm3/(N·m).随着含量的增加,摩擦系数下降,磨损率也减少.结论 氧化锌-氧化石墨烯杂化材料的添加可显著提升陶瓷涂层的显微硬度,并降低涂层的磨损率.     

石墨含量对铜基材料摩擦磨损性能的影响

探讨了石墨含量对铜基材料摩擦磨损性能的影响和材料的摩擦磨损机理。结果表明：不含石墨时，材料的摩擦系数和磨损率均较大，磨损主要为粘着磨损；添加石墨后，材料的摩擦系数和磨损率均显著降低，且随石墨含量增加，摩擦系数逐渐降低，在一定石墨含量范围内（＜３．５％），磨损率也逐渐减小，这与材料的强度、硬度有关。材料的磨损以应变疲劳磨损为主。随载荷增加，摩擦系数和磨损率均增加。     

多层石墨烯添加量对Ti(C_(0.7),N_(0.3))基金属陶瓷组织和力学性能的影响

本文采用低压烧结工艺制备了不同石墨烯含量的Ti(C_(0.7),N_(0.3))基金属陶瓷刀具材料,采用扫描电子显微镜(SEM)和光学显微镜(OM)对材料进行微观结构分析,通过X射线衍射(XRD)对材料进行物相分析,测试了金属陶瓷的密度、硬度、抗弯强度、断裂韧性等力学性能,研究了石墨烯添加量对Ti(C_(0.7),N_(0.3))基金属陶瓷组织和力学性能的影响。结果表明,石墨烯的加入并未改变Ti(C,N)基金属陶瓷的组织结构特征,却可以有效增韧Ti(C_(0.7),N_(0.3))基金属陶瓷。随着石墨烯添加量的增加,显微硬度逐渐降低,抗弯强度先上升后下降,断裂韧性呈现先增加后略有下降的趋势。当石墨烯添加量为0.6%时(质量分数,下同),综合力学性能达到最好,在抗弯强度不降低的情况下,断裂韧性提高了32.7%。此时,金属陶瓷的抗弯强度和断裂韧性分别为1 450.8 MPa和12.85 MPa·m~(1/2)。     

镍含量对超细WC-Ni-VC-TaC硬质合金结构和力学性能的影响

采用放电等离子烧结(SPS)方法,结合使用VC和TaC晶粒抑制剂,制备Ni质量分数为6%~10%的超细WC-Ni硬质合金。研究表明,所制备WC-Ni-VC-TaC硬质合金WC晶粒在0.2~0.4μm;合金中含有大量微孔,但微孔大小随合金中粘结相Ni含量增加而减小。且随合金中Ni含量增加,合金中WC晶粒略有增长,合金相对密度先减小后增大,硬度由24500MPa逐渐减小到18600MPa(HV1),但抗弯强度却由1600MPa增大到2140MPa。     

TiC含量对激光选区熔化Inconel 625合金微观组织及表面摩擦磨损性能的影响

为了提高3D打印镍基高温合金强度、硬度及耐磨性能,使用激光选区熔化技术(Selective laser melting,SLM)制备添加不同质量分数TiC增强Inconel 625合金材料,并对比添加不同质量分数TiC(4 wt.%和8 wt.%)所制备的SLM TiC/Inconel 625试样的摩擦磨损性能。结合X射线衍射仪(XRD),金相显微镜(OM),扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析(EDS)等材料表征手段对TiC/Inconel 625试样的物相分布,微观组织结构及磨损前后的元素分布进行对比分析。结果表明,随着TiC含量的增高,SLM TiC/Inconel 625硬度从325 HV_(0.2)(不含TiC)升高到了587 HV_(0.2)(SLM 8 wt.%TiC/Inconel 625),磨损率也由22.4×10~(-5)mm~3/(N·m)下降为9.8×10~(-5)mm~3/(N·m)。其中,平均摩擦磨损系数最小的为SLM 4 wt.%Ti C/Inconel 625 (COF=0.47)。综合对比可以发现通过添加适量的TiC颗粒可以有限改善SLM Inconel 625的硬度及耐磨损性能。     

石墨烯-铝合金复合材料放电等离子烧结法制备及其性能研究

采用SPS放电等离子烧结法制备石墨烯-铝合金复合材料,研究石墨烯含量分别为0、0.1wt%、0.2wt%、0.3wt%、0.5wt%、1wt%、2wt%、3wt%和5wt%时,复合材料的显微硬度、摩擦系数和磨损率。结果表明,SPS放电等离子烧结法制备的复合材料组织较为致密,石墨烯分散均匀。随着石墨烯质量分数的增加,复合材料的硬度先增大后减小,当石墨烯的含量为0.3wt%时,复合材料的硬度达到最大值,为144.9 HV。随着石墨烯含量的增加,复合材料的摩擦系数和磨损量先减小后增大,当石墨烯的含量为0.3wt%时,复合材料的摩擦系数和磨损量达到最小值,分别为0.31和0.0037 mm~3。     

树脂基摩擦材料耦合机理研究

目的提高树脂基摩擦材料的机械性能和摩擦磨损性能。方法利用纤维的协同耦合效应制备混杂纤维增强材料,通过正交实验法设计配方,探究混杂纤维对摩擦材料性能的影响。借助扫描电镜对磨损表面和磨屑的微观形貌进行分析,使用能谱分析其元素组成,以探究摩擦材料的耦合机理。结果混杂纤维含量从8%增加到10.5%,摩擦材料的洛氏硬度和剪切强度分别维持在50～75 HRB、11.5～16.5 MPa适宜范围内,其中S3试样的洛氏硬度最大,为71 HRB,S4试样的剪切强度最大,为16.1 MPa。混杂纤维的交叉耦合效应决定了摩擦材料的机械性能。碳纤维在接触表面形成一层转移膜,发挥着润滑降温的作用,对摩擦材料的摩擦系数及磨损率均影响最大。结论转移膜的形成可有效缓解热衰退现象。适宜含量的混杂纤维可使摩擦表面形成连续的转移膜,且粒径细小的磨屑可提高转移膜的自洁性,从而降低摩擦材料的磨损率。磨损机理也由磨粒磨损和粘着磨损转变为多种机理综合的磨损形式。     

石墨烯/高密度聚乙烯在水润滑条件下的摩擦学性能研究

目的 探究石墨烯/高密度聚乙烯高分子材料在水润滑条件下的摩擦学性能,提高高密度聚乙烯的自润滑和耐磨损性能.方法 采用石墨烯纳米片填充高密度聚乙烯材料,利用RTEC摩擦磨损试验机,开展新型复合材料在水润滑条件下的摩擦学性能研究.通过分析新型复合材料的典型机械性能、摩擦系数、磨损形貌以及摩擦副接触表面的元素成分及分布情况,揭示石墨烯/高密度聚乙烯在水润滑条件下的摩擦磨损机理.结果 新型复合材料的拉伸强度、撕裂强度和肖氏硬度均随着石墨烯纳米片含量的增加而先增高后降低,1.5％石墨烯纳米片改性高密度聚乙烯表现出最高的强度,分别为19.81 MPa、31.34 MPa和92.6HSA.新型复合材料的平均摩擦系数和体积行程磨损率总体随着石墨烯含量的增加而减小,1.5％石墨烯纳米片改性的高密度聚乙烯平均摩擦系数和体积行程磨损率比纯高密度聚乙烯分别降低了53.6％和73.9％.Si3N4陶瓷球与1.5％、0.6％石墨烯纳米片改性高密度聚乙烯进行3600 s对磨试验,其磨损区域的碳元素质量分数分别约为3.5％和0.3％,表明含量较高的石墨烯纳米片有利于在微观界面形成石墨烯润滑层,从而降低摩擦系数.结论 石墨烯纳米片显著影响高密度聚乙烯的自润滑性能和耐磨损性能,适量的石墨烯纳米片促进了高密度聚乙烯磨损界面石墨烯润滑层的形成,降低摩擦系数和磨损量.该研究可为设计低摩擦、耐磨损的水润滑轴承复合材料提供参考.     

石墨烯在不锈钢材料应用中的减摩和耐磨特性研究进展

材料间的摩擦和磨损会产生能源和经济上的损耗,高强度的石墨烯为提高材料的减摩和耐磨特性提供了新的途径.不锈钢材料已经在工业领域获得广泛的应用,根据石墨烯和不锈钢材料的结合方式分类,总结了国内外关于石墨烯应用于不锈钢材料减摩降损的研究进展,从不锈钢材料的加工到应用,揭示了石墨烯降低不锈钢摩擦因数的规律.石墨烯纳米颗粒作为切削液添加剂,可以极大降低不锈钢和刀具摩擦界面的摩擦因数,从而提高不锈钢工件表面加工质量.先制备后转移仍是当前石墨烯应用于不锈钢表面的主要方式,石墨烯以固体润滑剂的形式作用于摩擦界面,不锈钢表面的磨损率可以实现下降.激光熔化增材制造技术的不断发展,为石墨烯增强不锈钢复合材料提供有效途径,极大地推动该材料的工程应用进程,也为石墨烯降低不锈钢材料的摩擦磨损提供了新的研究方向.最后,通过对石墨烯降低不锈钢材料摩擦磨损的研究总结,指出了当前研究存在的部分问题并提出了解决措施,展望了该方向的应用前景.     

Mechanical and tribological behaviors of graphene/Inconel 718 composites

Graphene/Inconel 718 composites were innovatively synthesized through selective laser melting, and the mechanical and tribological performances of the grapheme-reinforced Inconel 718 matrix composites were evaluated. The composite microstructures were characterized by XRD, SEM and Raman spectroscopy. The results show that selective laser melting is a viable method to fabricate Inconel 718 matrix composite and the addition of graphene nanoplatelets leads to a significant strengthening of Inconel 718 alloy, as well as the improvement of tribological performance. The yield strength and ultimate tensile strength of 1.0% graphene/Inconel 718 composites (mass fraction) are 42% and 53% higher than those of pure material, and the friction coefficient and wear rate are 22.4% and 66.8% lower than those of pure material. The decrease of fraction coefficient and wear rate is attributed to the improved hardness of composites and the formation of graphene nanoplatelet protective layer on the worn surfaces.     

MoS2-Zr复合薄膜的摩擦学性能研究

目的改善MoS_2薄膜的疏松结构,提高其硬度及摩擦磨损性能。方法采用离子源辅助磁控溅射技术在GCr15基体上沉积不同Zr含量的MoS_2-Zr复合薄膜,通过SEM分析薄膜的表面及截面形貌。采用EDS检测薄膜的成分,采用显微维氏硬度计测试薄膜的硬度,采用Rockwell-C硬度计进行压痕测试实验,采用球-盘式旋转摩擦磨损试验机评价薄膜的摩擦磨损性能。结果 MoS_2-Zr复合薄膜的致密程度和硬度随着Zr含量的增加而增大,其硬度值为300~500HV。复合薄膜与基体的结合力随着Zr含量的增加而增强,但当Zr含量过高时,结合力下降。含Zr原子数分数为15%的MoS_2-Zr复合薄膜具有最好的摩擦学性能,其平均摩擦系数为0.09,磨损率为9.33×10~7 mm~3·N~(–1)·m~(–1),耐磨寿命达5.25×105 r。结论 Zr的掺杂改善了纯MoS_2薄膜的疏松结构,提高了MoS_2薄膜的硬度和结合力,合适的Zr掺杂可以获得较低的摩擦系数和较长的耐磨寿命。     

Friction Wear Property of Brake Materials by Copper-based Powder Metallurgy With Various Brake Speeds

The experiment is conducted on MM-1000 friction test machine, which tests friction wear property of copper-based brake materials by powder metallurgy at different brake speeds. It shows that the coefficient of friction and wear volume are greatly influenced by brake speed. When the brake speed is 4000 r/min, which is a bit higher, the material still has a higher coefficient of friction with 0.47. When the brake speed is over 4000r/min. the coefftcient of friction decreased rapidly. When the brake speed is 300Of/rain, the material‘s wear is in its minimum. That is to say no matter how higher or lower the brake speed is the wear volume is bigger relatively. With the brake speed of the lower one it mainly refers to fatigue wear; while of higher one it mainly refers to ahradant and oxidation wear.     

Effect of zinc powder content on tribological behaviors of brake friction materials

Brake friction materials with different zinc powder contents (0, 2, 4, 6, 8 wt.%) were fabricated via powder metallurgy method. The results indicate that with the increasing zinc powder content, the density and thermal conductivity of the materials gradually increase, while the hardness decreases monotonously. With increasing zinc powder content, the curve of the nominal friction coefficient shows fluctuating trend but the lowest friction coefficient also shows an increase. However, the wear rate and braking noise of the friction material monotonously decrease with increasing zinc content. This effect may be attributed to the transformation of the tribological mechanism from adhesive wear and abrasive wear to adhesive wear. The brake friction material with 4 wt.% zinc powder exhibits both the best tribological and noise performance.     

大型蠕墨铸铁件的工艺试验研究

从蠕化处理设备改进、蠕化处理包芯线成分、喂线速度、喂线加入量、合金化工艺、浇注工艺、厚大断面蠕化衰退过程研究等方面介绍了厚大断面蠕墨铸铁件的生产技术改进,并且在发动机缸体上进行了试验;选用蠕墨铸铁专用材料,控制蠕墨铸铁中的一些微量元素含量,保证加工性能.试验结果显示:厚大部位(主螺栓孔、凸轮轴孔)的蠕化率80％,薄壁部...     

多层碳键联石墨烯涂层的宏观摩擦磨损特性

石墨烯作为固体润滑剂具有重要应用价值,但目前宏观载荷下多层石墨烯涂层对微机电系统硅材料器件的保护作用尚待进一步探索。利用线性往复摩擦试验机,对硅基底上厚度约为 230 nm 的多层碳键联石墨烯(CBG)涂层进行常温高接触应力条件下的宏观摩擦磨损特性分析。试验结果发现：CBG 涂层显著降低了硅片表面的摩擦因数以及磨损程度。当载荷从 1 N (约 551 MPa)增加至 5 N(约 942 MPa),摩擦因数均稳定在 0.12~0.18。进一步,在 5 N 大载荷作用下的 18 000 次往复摩擦中,摩擦因数仍基本维持在 0.2 以下,最低磨损率约为 5.0×10^?7 mm³ / (N·m),有效验证了 CBG 涂层优异的宏观摩擦磨损性能。CBG 涂层上出现的块状碎片、剥离坑和连续划痕是磨损退化的基本缺陷形式,较高接触应力下磨损颗粒产生的犁削行为可能是涂层被逐渐剥落的主要原因。研究成果表明 CBG 涂层在宏观载荷下具有优异的减摩耐磨性能,可以揭示涂层的磨损过程和破坏机理。