摩擦偶面对聚酰亚胺粘结MoS_2涂层摩擦学性能的影响

制备聚酰亚胺粘结二硫化钼固体润滑涂层,在MM-200摩擦磨损试验机上考察涂层和不同偶面摩擦时的摩擦特性,通过SEM研究了涂层表面磨损形貌及偶面转移膜的形貌,试验结果显示偶面材料对转移膜的生成及涂层摩擦磨损性能影响很大。     

聚醚醚酮基复合涂层的研究

利用聚四氟乙烯(PTFE)和石墨的自润滑性能对聚醚醚酮(PEEK)进行增强改性获得PEEK复合材料,并通过静电喷涂和冷压烧结的方法在不锈钢底材上制备了PEEK基复合涂层。扫描电镜(SEM)观察结果表明:在相同的热处理工艺条件下,冷压烧结获得的涂层气孔率更低、涂层更致密。显微硬度仪和X射线衍射仪(XRD)测试结果表明:在相同的热处理条件下,冷压烧结制备的涂层结晶度和硬度都较高,硬度可达到21.78 HV。摩擦磨损实验结果表明:冷压烧结涂层的摩擦因数为0.046 1,磨损率为15.51×10~(-6)mm~3/(N·m);静电喷涂涂层的摩擦因数为0.079 2,磨损率为22.37×10~(-6)mm~3/(N·m)。与之前的研究结果相比,石墨与PTFE的加入大大提高了涂层的摩擦学性能。     

铝合金喷涂Ni60涂层的耐磨性研究

采用氧-乙炔火焰喷涂技术在ZL109铝合金表面制备Ni60涂层。用显微硬度计测定涂层的显微硬度,用摩擦磨损实验机研究涂层的耐磨性,用扫描电子显微镜(SEM)观察磨损形貌并分析磨损机制。结果表明:ZL109铝合金经过火焰喷涂Ni60涂层后,基体的显微硬度明显提高,并呈现出很好的耐磨性及平稳较低的摩擦因数;涂层的磨损机制以疲劳磨损为主。     

环氧树脂基复合涂层摩擦磨损性能研究

研究了不同质量分数石墨、碳纤维、纳米ZrO2对环氧树脂(EP)涂层摩擦磨损性能的影响,并用扫描电子显微镜观察了涂层磨损表面形貌并探讨了磨损机理。结果表明:石墨质量分数为20%时复合涂层的磨损率仅为纯EP的7.75%;纳米ZrO2质量分数为4%时复合涂层的磨损率为纯EP的30%;纳米ZrO2与碳纤维以及石墨的协同作用提高了EP的摩擦磨损性能。EP复合涂层的磨损机理以粘着磨损、磨粒磨损以及疲劳磨损为主。     

对偶件相对硬度对聚酰亚胺摩擦磨损性能研究

通过控制聚酰亚胺摩擦性能测试时的载荷和摩擦速度,改变对偶件相对硬度,在室温空气环境下进行环-环接触式干摩擦试验,主要考察对偶件相对硬度的改变对聚酰亚胺材料摩擦性能的影响。同时利用扫描电子显微镜观察对偶件和材料表面摩擦磨损形貌并分析摩擦磨损机理。结果表明,随着对偶件相对硬度的增加,材料的摩擦因数呈现先减小后增大的趋势,摩擦表面黏着磨损逐渐转变为磨粒磨损,材料摩擦因数最低时相对对偶件硬度为30HRC左右,磨损率出现波动变化。控制载荷不变,材料摩擦因数最低时所对应的对偶件相对硬度随摩擦速度的提高而略有降低;控制摩擦速度不变,材料摩擦因数最低时所对应的对偶件相对硬度随载荷的提高而略有升高。     

二硫化钼高分子复合固体摩擦材料研究进展

简要介绍二硫化钼的组成、分子结构等特征,介绍了二硫化钼在一些领域中的性能研究和应用前景。本文阐述了二硫化钼复合固体材料的性能特点以及二硫化钼对复合材料的摩擦因数和磨损率的影响,重点论述了二硫化钼分别与环氧树脂、聚甲醛、聚四氟乙烯、聚酰亚胺制备复合固体材料的制备过程以及其摩擦效果的研究,揭示了几类复合材料在摩擦过程中表面磨损的机制并对二硫化钼复合固体材料的未来发展趋势做出了展望。     

超音速等离子喷涂MoWCu合金涂层的性能

采用超音速等离子喷涂技术在45CrNiMoVA钢表面制备了MoWCu合金涂层。利用场发射扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、维氏显微硬度计和球-盘式摩擦磨损试验机考察了涂层的形貌、成分、显微硬度和耐磨性,采用四探针法测量其导电性。MoWCu涂层的显微硬度平均值为486.2 HV0.1,比基体硬度提高1倍,与纯Mo涂层的显微硬度相当,但比MoW涂层的显微硬度略低。MoWCu涂层与基体的结合强度为45.3 MPa,表现为机械结合。MoWCu涂层的导电率为8.83%IACS,比纯Mo涂层高2/5左右。与纯Mo涂层和MoW涂层相比,在相同摩擦条件下,MoWCu涂层的磨损体积最小,摩擦因数最低,主要以粘着磨损为主,同时伴有轻微的氧化磨损。     

固体润滑剂改性聚酰亚胺基复合材料摩擦磨损性能

采用石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯三种固体润滑剂及其混合物填充改性热塑性聚酰亚胺，测试了水润滑下材料的摩擦磨损性能，采用有限元法模拟材料微凸体摩擦过程中应力分布，结合磨损表面微观形貌，分析磨损机理。结果表明，高载低速摩擦过程中材料微凸体整体应力较小，磨损以材料多次受力疲劳磨损为主，磨损率随着弯曲强度的升高而减小。低载高速相比高载低速，材料磨损率大幅度下降，偶面微凸体的高速撞击下材料微凸体整体应力较大，易一次破坏产生磨损，材料耐磨性能随冲击强度的升高而增强。     

磁控溅射ZrSiN薄膜的微观结构表征及其力学与摩擦学性能研究

通过改变硅靶功率,采用非平衡磁控溅射法制备了不同Si含量的ZrSiN薄膜。采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪、热重分析仪、纳米压痕仪、摩擦磨损试验机和三维形貌仪研究了薄膜的微观结构、成分、表面形貌、抗氧化性、力学性能,以及室温和高温下的摩擦磨损行为。ZrSiN薄膜为面心立方结构。随着Si含量的增加,薄膜的显微硬度先减小后增大。适量Si元素的加入可以在一定程度上改善ZrN薄膜与304不锈钢基体的结合力,以及提高其抗氧化性。室温(25°C)下,随着Si含量增加,薄膜的摩擦因数稳定在0.8左右,磨损率逐渐降低。当薄膜中Si的原子分数为7.04%时,随着温度从室温上升到200°C,薄膜的摩擦因数大幅下降,然后随着温度继续升高至800°C,薄膜的摩擦因数趋于稳定。在650°C时,Si元素的加入降低了薄膜的摩擦因数和磨损率。与室温时相比,650°C时薄膜的摩擦因数更小,磨损率更大。     

润滑油添加剂羟基硅酸镁/二硫化钼含量对镀铬钢球-灰铸铁摩擦副摩擦学行为的影响

[目的]内燃机活塞环服役环境恶劣,需要良好的润滑条件来改善其磨损情况。[方法]在2Cr13钢球上电镀硬铬,分析了硬铬镀层的微观形貌、显微硬度和厚度。以镀铬钢球和灰铸铁作为摩擦副进行摩擦磨损试验,以模拟活塞环的服役环境。研究了添加剂羟基硅酸镁/二硫化钼(MSH/MoS₂)含量不同的润滑油中镀铬层与灰铸铁之间的摩擦学行为。[结果]镀铬层具有微裂纹,显微硬度高达(1 013.7±32.4) HV,平均厚度达(84.2±3.6)μm。润滑油中MSH/MoS₂纳米颗粒的质量分数为1.0%时,对镀铬钢球-灰铸铁摩擦副的减摩抗磨效果最显著,相较于采用纯润滑油时,镀铬钢球的平均摩擦因数和磨斑直径分别下降了28.2%和24.2%,灰铸铁的磨损率也下降了23.1%。[结论]润滑油中添加适量MSH/MoS₂纳米颗粒对镀铬钢球-灰铸铁摩擦副起到很好的减摩抗磨效果。     

耐高温PAI/EP涂层的制备及摩擦学性能研究

通过溶剂法对环氧树脂(EP)和聚酰胺酰亚胺(PAI)进行共混,加入增韧剂、润滑剂、固化剂及其他助剂,制备出性能优异的耐高温耐磨涂层材料。采用热失重分析仪(TGA)、环块型摩擦磨损试验机(MRH-3G)测试了复合涂层材料的耐高温性能、摩擦磨损性能。结果表明,当PAI含量为10%时,涂层材料的降解温度可达到273℃;润滑剂总量为25%,石墨与二硫化钼(MoS_2)配比为3∶2时,其摩擦磨损性能最佳。采用扫描电子显微镜(SEM)表征了涂层磨损表面的微观形貌。结果表明,润滑剂添加过少,复合涂层表面磨损严重,出现犁沟且变形;添加过多会产生轻微裂纹,润滑膜翘起甚至脱落。采用能谱(EDS)分析了涂层表面磨损前后的元素成分,结果表明润滑剂均匀分散在基体树脂中,形成自润滑膜。     

纳米SiC及其与石墨、二硫化钼填充PTFE基复合材料摩擦磨损性能研究

用摩擦磨损试验机对纳米碳化硅（SiC）及其与石墨、二硫化钼（MoS2）混合填充聚四氟乙烯（PTFE）复合材料在干摩擦条件下与45#钢对磨时摩擦磨损性能进行了研究,用洛氏硬度计对PTFE及其复合材料的硬度进行了测量,用扫描电子显微镜对PTFE复合材料磨损表面进行了观察。结果表明,纳米SiC的加入能提高PTFE复合材料的硬度和耐磨性,纳米SiC与MoS2混合填充会使PTFE复合材料的耐磨性提高更多,特别是在载荷增大时其耐磨效果更好。纳米SiC填充PTFE复合材料的摩擦因数比纯PTFE大,且随载荷增加有所减小, MoS2、石墨的加入可降低PTFE的摩擦因数。     

二硫化钼改性PTFE摩擦磨损性能

干燥过筛聚四氟乙烯(PTFE)、二硫化钼(MoS_2),模压烧结制备MoS_2/PTFE复合材料,研究其摩擦磨损情况。结果表明,MoS_2填充质量分数为0、5%、10%、15%、20%时,复合材料的摩擦因数随转速的增大而增大;在20、40、60、80 r/min转速下,复合材料摩擦因数随MoS_2填充质量分数的增加而增大,当填充量为20%时,各转速下的摩擦因数均达到最大值。填充MoS_2显著降低复合材料体积磨损率,体积磨损率随MoS_2填充质量分数的增加而减小。摩擦过程中,铝合金摩擦面并没有发生擦伤,试样被铝合金硬质微凸体挤压、犁削,MoS_2/PTFE复合材料的磨损机理为磨粒磨损。     

配副材料对镍-磷-碳化硅化学复合镀层摩擦磨损性能的影响

利用化学复合镀技术制备了Ni-P-SiC复合镀层,研究了镀层的表面形貌、组织、显微硬度等性能,并对比研究了不同配副材料对Ni-P-SiC复合镀层和Ni-P镀层摩擦磨损性能的影响。结果表明,Ni-P-SiC复合镀层的显微硬度较Ni-P镀层有所提高;与GCr15钢球对磨时,Ni-P-SiC复合镀层发生严重的塑性变形和粘着磨损,但磨损率比Ni-P镀层稍有降低;与Si3N4陶瓷球对磨时,两者的磨损率相当,且均比与GCr15球对磨时小1个数量级,其主要磨损机理为磨粒磨损。配副材料的磨损率变化规律与镀层一致。在一定条件下,陶瓷材料与Ni-P镀层或Ni-P-SiC复合镀层是较匹配的摩擦副。     

镀液中石墨烯添加量对镍-石墨烯复合电镀层微观结构和耐磨性的影响

为提高巴氏合金的耐磨性,将石墨烯作为增强相添加到由240g/L NiSO_4·6H_2O、45 g/L NiCl_2·6H_2O、30 g/L H_3BO_3、20 g/L Na_2SO_4和0.1 g/L十二烷基苯磺酸钠组成的镀镍液中,在ZSnSb8Cu4合金上电沉积得到镍-石墨烯复合镀层。采用扫描电镜、X射线衍射仪和摩擦磨损试验仪考察了镍-石墨烯复合镀层的表面形貌、组织结构和耐磨性。结果表明,复合电沉积镍-石墨烯能够有效提高巴氏合金基体的耐磨性,而镀液中石墨烯添加量的增大能使镀层晶粒细化,显微硬度升高,摩擦因数和磨损率减小。当镀液中石墨烯的质量浓度为400 mg/L时,镍-石墨烯复合镀层的显微硬度较高,耐磨性最优。     

PHB与纳米Cu对PTFE/GF复合材料摩擦学性能的影响

考察了聚苯酯(PHB)与纳米铜(Cu)协同改性对聚四氟乙烯/玻纤(PTFE/GF)复合材料摩擦磨损性能的影响,探讨了复合材料的磨损表面形貌及磨损机理.结果表明,当PHB质量分数为6％时,PTFE/GF/PHB复合材料的摩擦因数最低,达到0.175,但磨损率较大,为6.84×10-6mm3/(N·m).在此基础上,采用PHB与纳米Cu复合改性PTFE/GF复合材料,当纳米Cu质量分数为0.3％和PHB质量分数为6％时,复合材料的摩擦学性能最佳,摩擦因数为0.194,磨损率仅为1.60×10-6mm3/(N·m).纳米Cu的加入使复合材料的摩擦因数能较早达到平稳阶段.SEM分析表明,PTFE/GF复合材料表现为严重的磨粒磨损,磨损表面出现深且宽的犁沟;与PTFE/GF复合材料相比,PTFE/GF/PHB复合材料磨粒磨损得到极大改善,磨粒磨损程度大大减小;PTFE/GF/6％ PHB/0.3％纳米Cu复合材料的磨损面更加光滑平整,表现为极轻微的磨粒磨损,耐磨性最好.     

氟醚橡胶摩擦磨损性能研究

研究了石墨、碳纤维和聚四氟乙烯不同用量和三者并用对氟醚橡胶摩擦磨损性能的影响,并用SEM对橡胶磨损表面形貌进行了分析。结果表明,石墨和聚四氟乙烯填充的氟醚橡胶以粘着磨损为主,磨损严重,而碳纤维填充的橡胶磨损主要是疲劳磨损,可显著提高氟醚橡胶的摩擦磨损性能。石墨和碳纤维并用可产生协同效应,两者用量均为15份时橡胶摩擦磨损性能较好,此时摩擦系数为0.378,磨损率为5.590×10-8mm3/Nm。     

浮环密封端面分形磨损预估模型及数值分析

针对航空发动机石墨浮环密封端面磨损问题,基于修正的分形接触理论及Archard磨损理论,从微观角度推导出石墨浮环密封端面的分形磨损预估模型,并采用文献实验数据验证模型的合理性。最后通过数值仿真方法分析研究表面形貌参数及工况参数对浮环密封端面磨损率的影响规律。研究结果表明：石墨浮环密封端面磨损率随着分形维数的增加,先增大后减小,当分形维数处于1.45～1.65时存在最小磨损率;当分形维数一定时,石墨浮环密封端面的磨损率随表面特征尺度、摩擦因数及浮环滑移速度的增大而增大;石墨浮环密封端面的磨损率主要与频率指数最小等级及后续的7个等级微凸体相关,其余微凸体对整个浮环密封端面的磨损率影响可忽略不计。     

EAA对PA6/UHMWPE力学及摩擦磨损性能的影响

采用双螺杆挤出机制备尼龙6(PA6)/超高摩尔质量聚乙烯(UHMWPE)和PA6/UHMWPE/乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)共混物,考察共混物的力学性能和摩擦磨损性能,用扫描电镜观察和分析共混物结构及磨损表面形貌。结果表明:在PA6中只加入UHMWPE时,PA6的力学性能有所降低;再加入EAA后,共混物的相容性得到改善,力学性能提高,摩擦磨损性能也得以改善。当EAA的用量为4份时,共混物的摩擦磨损性能最好,摩擦因数从纯PA6的0.48降到了0.34,磨损率降低了75%;当EAA的用量为6份时,共混物的摩擦因数增加,磨损率也略有增大。     

石墨的取向对聚酰亚胺摩擦性能的影响

通过热模压成型工艺制备了聚酰亚胺(PI)/石墨(NG)复合材料,对其摩擦性能、断面及磨痕形貌进行了测试与表征。结果表明,NG在PI基体中沿着与成型压力垂直的方向取向;当载荷不变且滑动速度较低时,垂直于摩擦面的NG比平行于摩擦面的NG更能降低PI的摩擦因数;随着滑动速度的提高,这种情况发生转变,而提高载荷后,转变点向低速移动;对比摩擦性能与磨痕形貌的结果发现二者存在紧密的联系,磨痕的表面越光滑、粗糙度越低,摩擦因数与磨损率也越低。