不同热处理下滑动速度对SiCp/Al复合材料摩擦学性能影响研究

SiCp/Al复合材料非匀质性微观结构使其摩损机制较传统匀质材料更为复杂,不同工况及热处理工艺下复合材料的摩擦学性能也存在差异。以SiCp/2024Al复合材料为研究对象,进行球-面接触干滑动摩擦磨损实验,探究它在不同热处理状态及滑动速率下的摩擦磨损性能及磨损机制。结果表明:热处理对复合材料力学性能和摩擦学性能有显著影响,固溶+人工时效态复合材料具有更高的强度、硬度及耐磨性;滑动速度影响复合材料的表面接触性质及磨损程度,摩擦因数和磨损量随滑动速度提高逐渐增大;随滑动速度增加,复合材料主要磨损机制由剥层磨损向磨粒磨损转变,而磨损机制的转变明显加快了复合材料的磨损,在实际应用中应尽量避免此现象发生。     

硅含量对喷射沉积SiC_p/Al-Si功能梯度复合材料摩擦磨损性能的影响

对喷射沉积技术制备的不同硅含量铝基功能梯度复合材料进行室温摩擦学性能研究。结果表明:当硅含量分别为7%、17%和20%时,SiCp/Al-Si功能梯度复合材料的摩擦因数随载荷或滑动速度(转速)的增加而减小;随着SiC颗粒含量的增加,摩擦因数呈增大趋势;随基体硅含量增加,摩擦因数越稳定。在转速300~500 r/min、700~900 r/min和载荷10~30 N、40~50 N时,磨损率随转速、载荷的增加而升高,随SiC颗粒含量的增加而降低,梯度变化明显;在转速500~700 r/min和载荷30~40 N时,随转速、载荷的增加,磨损率反而减小;随基体硅含量的增加,磨损率呈降低趋势,材料在摩擦过程中生成的机械混合层(MML)厚度呈减小趋势。     

SiCp/A356复合材料的摩擦磨损性能

以Al₂O₃ 陶瓷球为对偶材料,借助UMT-2型摩擦磨损试验机研究了温度、载荷和转速对铸态SiC_p/A356复合材料干滑动摩擦磨损特性的影响,并利用扫描电镜和奥林巴斯激光共焦扫描显微镜观察分析其磨损行为。结果表明,载荷和转速一定时,随温度的升高,材料的摩擦稳定性和耐磨性能急剧下降,磨损机理也由剥落磨损转变为严重的粘着磨损。磨损过程中,载荷和转速引起材料摩擦表面温度变化,以及材料中SiC颗粒的影响,使得材料的磨损率随载荷增加而增加,摩擦系数则随载荷先增加后减小。随温度、载荷和转速增加,复合材料的摩擦稳定性和耐磨性都大幅度下降。     

SiC_P/Cu梯度复合材料的制备及性能研究

采用粉末冶金方法制备了SiCP/Cu均质复合材料及梯度复合材料,并对复合材料的显微组织、硬度、导电率和耐磨性进行了研究。结果表明:均质复合材料中SiC颗粒含量越多,导电率越小,耐磨性越好;梯度复合材料基体连续,组织及硬度呈梯度分布且其耐磨性优于基体Cu材料;磨损机理是微切削磨损和磨粒磨损的复合作用。     

真空热压烧结和冷压烧结叠层陶瓷的摩擦学特性

通过真空热压烧结和冷压烧结两种方法制备Al2O3-TiC/Al2O3-TiC-CaF2叠层陶瓷材料,测量材料试样的体积密度、显微硬度和抗弯强度,研究两种叠层陶瓷材料的摩擦磨损性能。在环盘式摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损实验,用扫描电镜(SEM)观察材料磨损前后的微观形貌,分析其磨损机理。结果表明:热压烧结法制备的叠层陶瓷材料具有较高的硬度和抗弯强度,结构致密;在载荷小,低实验转速的情况下,冷压烧结法制备的叠层陶瓷试样具有较小的摩擦系数;在载荷大、高实验转速的条件下,热压烧结法制备的叠层陶瓷材料试样摩擦系数小,磨损率较低,摩擦磨损性能好;热压烧结法制备叠层陶瓷材料磨损机制主要是磨粒磨损和粘着磨损;冷压烧结法制备叠层陶瓷材料的磨损形式主要是表面疲劳磨损和磨粒磨损。     

粉煤灰/铝-镁合金复合材料的微观组织及摩擦磨损性能

采用粉末冶金法制得粉煤灰/Al-25%Mg复合材料,研究不同粉煤灰含量对复合材料微观组织、硬度和摩擦磨损性能的影响,采用扫描电子显微镜观察复合材料的磨损表面形貌,并对其磨损机制进行探讨。结果表明:随着粉煤灰含量的增加,复合材料的硬度呈现先增大而后减小的趋势;在较低粉煤灰含量和较低载荷下,该复合材料的摩擦因数均低于基体铝合金的,并且随粉煤灰含量的增加复合材料的耐磨性有所提高,复合材料的磨损机制主要为粘着磨损和磨粒磨损;在较高粉煤灰含量和较高载荷下,该复合材料的磨损机制转化为以剥层磨损和磨粒磨损为主。     

原位反应液相线铸造Al2O3/Al-Cu复合材料的组织及摩擦磨损特性研究

采用原位反应液相线铸造法制备了Al2O3/Al-Cu复合材料及基体合金Al-Cu,分析其铸态组织,测试不同条件下复合材料及基体合金的滑动磨损特性.结果表明,在同等条件下(转速或压力相同)复合材料的耐磨性优于基体材料.这说明增强相的加入显著提高了材料的耐磨性,复合材料比基体的耐磨性提高了1.5～4.0倍;且复合材料的磨损量随着载荷的增加而增大,随着转速的升高而减小,它在高速低载条件下表现出较好的摩擦磨损特性.     

T6热处理对SiCp/Al复合材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金法制备出不同SiC颗粒体积分数(30%、35%和40%)的SiCp/Al复合材料。采用MMU-5GA微机控制真空高温摩擦磨损试验机对比研究SiCp/Al复合材料在不同体积分数以及T6热处理前后情况下平均摩擦因数和磨损率的变化,通过扫描电镜分析了SiCp/Al复合材料表面磨损形貌,探讨了摩擦磨损机理。试验结果表明,SiC颗粒体积分数在30%~40%变化时,随其体积分数增加耐磨性下降。SiC颗粒体积分数在30%~35%范围内,SiC颗粒与基体结合较好,SiC颗粒作为硬质点起到抵抗磨损和限制基体合金塑性变形产生磨损的双重作用;但SiC含量过多时,颗粒与基体的结合不紧密,磨损时颗粒极易脱落,复合材料耐磨性降低;T6热处理后复合材料的平均摩擦因数和磨损率均降低,这是由于热处理后试样强度及硬度提高,从而提高了试样的耐磨性;常温下复合材料在磨损初期的磨损机理主要以磨粒磨损为主,而在磨损期则为磨粒磨损与剥落磨损共存。     

铸造SiCp／Al复合材料耐磨性能研究

研究了利用液态搅拌铸造法所制备的SiC_p/ZL101复合材料的耐磨性。着重探讨了SiC颗粒的预处理状态及磨损试验载荷。路程对材料耐磨性的影响。结果表明,与基体合金或原始态SiC颗粒增强的SiC_p/ZL101复合材料相比,SiC_p经一定方法预处理后所增强的复合材料的的耐磨性显著提高,提高的幅度随磨损载荷或路程的增加而增大,而且其增大的幅度随SiC_p预处理状态的变化而存在显著差异。     

比较研究Si C和MoS_2对铝基复合材料磨损行为影响（英文）

为了提高纯铝对钢的干滑动摩擦耐磨性,通过压制烧结混合粉末的方法制备不同SiC、MoS_2和SiC/MoS_2颗粒含量的铝基复合材料。显微结构分析表明,该合金结构致密,这与密度和硬度测试结果相吻合。在恒定载荷和滑动速度下进行复合材料与对偶为AISI 52100钢的销-盘式磨损试验。结果显示,当Al/SiC和Al/MoS_2复合材料中增强相的最佳含量分别为10vol%和2vol%时,材料的磨损率最低;而Al/10SiC/_2MoS_2复合材料的磨损率和摩擦因数最低。扫描电镜观察表明,在纯铝中加入MoS_2颗粒后,材料的主要磨损机理由粘着磨损转变为以磨粒磨损为主。对于Al/SiC和Al/SiC/MoS_2复合材料,其主要的磨损机理为轻微的剥层磨损。Al/SiC/MoS_2复合材料与Al/SiC复合材料的摩痕和磨损表面接近,表明SiC颗粒在这两种复合材料摩擦学行为中起主导作用。     

Comparison Between Wear Resistance of Functionally Graded And Homogenous Al-SiC Nanocomposite Produced by Friction Stir Processing (FSP)

In the present work, wear resistance of a homogeneous and functionally graded Al/SiC nanocomposite produced by friction stir processing was studied. According to the wear test results, the friction coefficient of the functionally graded nanocomposite was slightly less than that of the homogeneous nanocomposite (i.e., 0.7 compared to 0.8); this may be due to higher surface hardness of the functionally graded composite. In both cases, the weight loss increased with increasing applied loads; however, weight loss for the functionally graded nanocomposite was lesser under each applied load. Regarding surface studies by Scanning Electron Microscope (SEM) and Optical Microscope (OM), the functionally graded nanocomposite showed less micro-galling and other surface damages; this can be attributed to its surface hardness and high work of fracture.     

铁基高密度烧结材料的摩擦磨损性能研究

采用烧结热锻工艺获得高密度和高硬度的铁基粉末烧结冶金材料,研究了铁基粉末中的铬含量和施加在烧结材料上的载荷对材料摩擦磨损性能的影响,并借助于扫描电镜观察和分析了粉末冶金烧结材料的磨损形貌、探讨其摩擦磨损机制.结果表明,在铁基粉末中加入0.6%铬时,该粉末材料的硬度、密度和耐磨性最好.主要磨损机制为氧化磨损、粘着磨损和磨粒磨损.     

热作模具钢高温销-盘磨损实验研究

为研究3种常用热作模具钢的高温硬度和在100和300℃温度条件下的磨损率、摩擦因数的变化规律,通过高温硬度实验和高温摩擦磨损实验获得了3种热作模具钢的硬度、摩擦因数、磨损率随温度的变化规律.结果表明:随着温度的升高,硬度逐渐下降,表面渗氮处理虽能够大幅度提高材料硬度,但渗氮处理后的硬度随着温度升高而下降的幅度更明显;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。     

铁基金属摩擦副表面自修复层分析

目的分析不同工况对表层自修复层的影响,探究羟基硅酸镁纳米管在摩擦磨损过程中的作用机理。方法以人工合成的羟基硅酸镁纳米管Mg3Si2O5(OH)4为自修复添加剂,在油润滑实验条件下进行铁基金属摩擦副摩擦磨损实验。利用SEM、EDS、激光拉曼光谱仪及显微维氏硬度计分别对自修复层厚度、自修复层元素组成、自修复层表面结构及自修复层表面显微硬度进行表征。结果在转速为1000、2000 r/min时,载荷为200、300、400 N的实验条件下,表层均有自修复层的生成。在转速为2000 r/min、载荷为400 N时,表层自修复层的厚度最大。实验过程中,摩擦副得到修复,出现负磨损,自修复层的主要元素为C、O、Fe等。高转速载荷工况下,其摩擦系数相比基础油下降0.008。自修复层为类金刚石结构,其平均硬度值在673HV左右,为基体的1.87倍。结论羟基硅酸镁、基础油及磨屑三者共同作用,在高能摩擦作用下合金化,形成高硬度的类金刚石结构修复层,能有效保护摩擦副工作面,并延长寿命。加大实验载荷与实验转速,能加速自修复层的形成,实现摩擦副负磨损,并降低摩擦系数。     

运用塑性指数进行密封材料的摩擦学设计

目的摩擦副的选配是一个十分复杂的问题,目前还没有一个通用的规范。机械端面密封材料副也是一个典型的摩擦副,其选择与所要密封的介质有关,密封材料副涉及高硬度材料(如硬质合金)及软质材料(如浸渍石墨、浸渍巴氏合金等)。材料选择范围大,材料性能差异也大,其内在本质并不清楚。旨在提出一种方法,为摩擦副材料的选择与表面设计提供依据。方法分析了G-W模型塑性指数的局限性,考虑了摩擦副硬度的匹配性,并以一对摩擦副系统的有效硬度代替G-W模型塑性指数中较软配副材料的硬度。同时采用因存在摩擦力导致真实接触面积增大的修正粘着理论对G-W模型塑性指数进行了修正,以期能够适应摩擦等复杂接触工况,并引入摩擦系数。结果塑性指数的区分度增大,反映了摩擦副的硬度匹配性,同时体现了与磨损率的相关性。结论对非超硬材料配副,系统的塑性指数越大,磨损率也越大。     

Optimization of Mechanical and Wear Properties of Functionally Graded Al6061/SiC Nanocomposites Produced by Friction Stir Processing(FSP)

The objective of present work is to apply the friction stir processing(FSP) to fabricate functionally graded Si C particulate reinforced Al6061 composite and investigate the effect of Si C particle mass fraction distribution on the mechanical properties and wear behavior of Al6061/Si C composite. Regarding the obtained results in this work, with increasing Si C mass fraction, elongation decreased, but hardness enhanced. However, the optimized functionally graded composite with the highest tensile strength and wear resistance was achieved for composite with 10 wt% surface Si C. Also,the results showed that wear resistance and tensile strength decreased for composite with 13 wt% surface Si C, due to reinforcement particle clustering depending on high Si C mass fraction.     

Ni-P-SiC(纳米)复合镀层的滑动磨损特性

利用化学镀方法制备了Ni-P-SiC(纳米)复合镀层,研究了镀液中纳米SiC微粒含量对复合镀层硬度的影响,在MPX-2000型摩擦磨损试验机上进行了复合镀层与45钢配对的滑动磨损试验,用扫描电镜观察了磨损面的形貌.结果表明,镀层中纳米SiC微粒的存在使复合镀层的硬度显著提高,为1000～1100 HV0.025,退火处理后硬度可达到1650 HV0.025.200～400 N负荷下的摩擦系数基本保持稳定,而磨损质量损失随载荷的增加而小幅增加.与微米SiC复合镀层相比,纳米复合镀层的耐磨性也有明显改善,其磨损机理主要为轻微擦伤.     

WC颗粒增强铁基梯度功能复合耐磨材料研究

用离心铸造的方法获取了碳化钨颗粒增强铁基表面复合材料，这种复合材料的微观组织结构、合金元素以及显微硬度呈梯度分布特征，并在ML-100磨料磨损试验机上测定了其耐磨性，分析了磨损机制。结果表明，这种具有梯度分布特征的复合材料具有优良的磨性能；其磨损方式主要是显微切削和颗粒脆性剥落。