聚酰胺／聚苯硫醚共混物摩擦学性能研究——（I）干摩擦

制备了一系列不同组成的聚酰胺(PA66)和聚苯硫醚(PPS)共混物，对材料的摩擦学性能进行了研究。结果表明，80％φ（PA66)／20％φ（PPS)共混物的摩擦学性能最好。借助扫描电子电镜(SEM)和能量色散谱(EDS)等手段，分析认为，PA66在对偶钢环上形成了不均匀、不连续的牢固转移膜，PPS则不能形成转移膜；共混物中PA66相的存在增强了PPS向对偶面上转移的能力。“摩擦热控制模型”适用于PA66／PPS共混物体系，材料的磨损由其在对偶面上形成转移膜的能力及转移膜的性质控制。     

聚酰胺/聚苯硫醚共混物摩擦学性能研究--(Ⅰ)干摩擦

制备了一系列不同组成的聚酰胺(PA66)和聚苯硫醚(PPS)共混物,对材料的摩擦学性能进行了研究.结果表明,80% φ(PA66)/20% φ(PPS)共混物的摩擦学性能最好.借助扫描电子电镜(SEM)和能量色散谱(EDS)等手段,分析认为,PA66在对偶钢环上形成了不均匀、不连续的牢固转移膜,PPS则不能形成转移膜;共混物中PA66相的存在增强了PPS向对偶面上转移的能力."摩擦热控制模型"适用于PA66/PPS共混物体系,材料的磨损由其在对偶面上形成转移膜的能力及转移膜的性质控制.     

玻璃纤维增强PA66复合材料与Al2O3陶瓷的摩擦磨损行为

研究了25%(质量分数)玻璃纤维增强PA66复合材料(25%GF/PA66)在干摩擦和水润滑条件下与Al₂O₃陶瓷之间的摩擦磨损行为。采用激光共聚焦扫描显微镜、 扫描电子显微镜、 傅里叶变换红外光谱仪和X射线光电子能谱分析仪对25%GF/PA66的组织、 磨损形貌和磨损表面的化学结构变化进行分析。结果表明: 相同实验载荷时,润滑条件下25%GF/PA66的摩擦系数小于干摩擦条件下的摩擦系数,但磨损体积却远远大于干摩擦条件下的磨损体积。在有水存在的条件下,机械微切削作用持续发生,温度的升高使25%GF/PA66试样变形,同时引起酰胺基团发生水解,C—C键大量断裂,导致磨损体积增加。采用扩展表面一般导热模型计算本实验所用材料的热软化温度为105.9℃。     

聚甲醛／聚四氟乙烯共混物的摩擦学性能研究

采用冷压－热烧结工艺研制了一系列不同含量ＰＴＦＥ的ＰＯＭ／ＰＴＦＥ共混物，在往复摩擦磨损试验机上评价了共混物的摩擦磨损性能，并利用ＳＥＭ、ＸＰＳ和ＡＥＳ对其磨损机理进行了研究。结果表明，在共混物中ＰＴＦＥ的成分增加，不仅可以降低ＰＯＭ／ＰＴＦＥ共混物的摩擦系数，还可以增强ＰＯＭ的耐磨性，主要原因是共混物中ＰＯＭ和ＰＴＦＥ皆向对偶转移，形成了富集ＰＴＦＥ的转移膜。同时发现填加１０％～２０％ＰＴＴＥ的共混物具有较好的摩擦磨损性能。     

炭纤维增强聚醚醚酮复合材料在水润滑下的摩擦学行为

考察了炭纤维及PTFE增强PEEK复合材料在干摩擦和水润滑下的摩擦学性能,并研究了该复合材料在两种条件下的磨损机理.结果表明,干摩擦下复合材料的摩擦系数和磨损率随负荷的增加不断减小;水润滑下复合材料的摩擦系数随负荷的变化不大,磨损率随负荷的增加而增大.干摩擦下,复合材料的磨损以粘着磨损和磨粒磨损为主.水润滑条件下,磨损表面比较光滑,仅有微切削的痕迹,磨损方式以轻微磨粒磨损为主.干摩擦条件下,摩擦对偶表面仅有轻微的犁沟形成,表面形成一层薄而均匀且结合紧密的转移膜.水润滑下,对偶表面犁沟较深,犁削作用明显,转移膜的形成被明显抑制.水的冷却作用使得向摩擦对偶的粘着转移明显减轻,同时由于摩擦表面吸附水膜的边界润滑作用,显著改善复合材料的摩擦磨损性能.     

碳纤维改性聚四氟乙烯的摩擦及振动性能

文中研究了20%的碳纤维(体积分数)改性聚四氟乙烯在干摩擦和水润滑摩擦条件下的摩擦系数、磨损性能和摩擦振动性能。结果表明:(1)在干摩擦下,随着线速度增加,摩擦界面生成大量的热,黏着磨损和磨粒磨损严重,表面越来越粗糙,摩擦系数明显变大,摩擦振动加速度增加。而在水润滑条件下,随着线速度增加,摩擦界面间形成了一层水润滑膜,使摩擦系数降低,另外由于转速增加,使流噪声增加,从而使振动增加。(2)在干摩擦下,随着比压增加,摩擦系数和摩擦振动变化较大,而在水润滑条件下,随着比压增加,摩擦系数和摩擦振动变化较小。(3)干摩擦时,碳纤维增强聚四氟乙烯复合材料在不同比压下的磨损机理主要是磨粒磨损和黏着磨损;水润滑条件下,碳纤维增强聚四氟乙烯复合材料在高比压下的磨损机理主要是黏着磨损。因此,碳纤维改性聚四氟乙烯复合材料应该在水润滑条件下应用有利于提高耐磨性,降低摩擦系数和摩擦振动。     

PTFE微粉/CF改性PEEK复合材料的摩擦磨损性能

为解决核电水循环系统中鼓型旋转滤网驱动装置的耐腐蚀问题,本文研究了碳纤维和聚四氟乙烯微粉改性的聚醚醚酮复合材料在干摩擦、水润滑和油润滑条件下的摩擦磨损性能.通过机械共混、高温模压的方法,制备了不同质量分数的聚四氟乙烯(PTFE)微粉/碳纤维(CF)/二硫化钼(MoS_2)/聚醚醚酮(PEEK)复合材料.采用拉伸试验机和塑料洛氏硬度计测试其力学性能,采用摩擦磨损试验机测试了复合材料在干摩擦、水润滑和油润滑条件下的摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜对其摩擦表面形貌进行分析.结果表明:复合材料在水润滑和油润滑时摩擦系数及磨痕宽度均较小,但水润滑时摩擦系数波动幅度较大且磨痕宽度略高;复合材料在干摩擦条件下的磨损机制以磨粒磨损为主,伴有疲劳磨损,油润滑时摩擦面可形成连续的润滑膜而保持光滑,水润滑时水流冲刷破坏了摩擦面上固体润滑膜的稳定性;CF质量分数增加时,复合材料的洛氏硬度和压缩强度递增,压缩强度达到164 MPa,PTFE微粉质量分数增加时,复合材料的洛氏硬度和压缩强度递减;CF质量分数增加时,复合材料的干摩擦系数及磨痕宽度下降,PTFE微粉质量分数增加时,复合材料的干摩擦系数下降,达到0.17.     

玻璃纤维增强聚醚醚酮复合材料在水润滑下的摩擦学性能

利用球盘式摩擦磨损试验机考察了玻璃纤维(GF)增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料在干摩擦和水润滑条件下的摩擦磨损性能,并探讨了其磨损机理。结果表明:在干摩擦和水润滑条件下,PEEK和GF/PEEK的摩擦因数和磨损率均随载荷和对磨时间的增加逐渐增大并趋于稳定,GF的加入可以显著降低GF/PEEK复合材料的摩擦因数和磨损率;在水润滑条件下,PEEK和GF/PEEK的摩擦因数和磨损率比干摩擦下显著降低。干摩擦下,PEEK以黏着磨损和磨粒磨损的混合磨损形式为主,水润滑条件下,磨损方式主要是以轻微的黏着磨损为主;干摩擦下,GF/PEEK磨损表面有大量的微观断裂裂纹和破碎,以磨粒磨损和疲劳磨损为主,水润滑条件下,磨损表面仅有微观切削的痕迹,磨损方式以轻微磨粒磨损为主。由于水的冷却和润滑作用,使得复合材料向对偶钢球的黏着转移明显减弱,同时阻止了对偶钢球上的Fe向复合材料磨损表面转移,从而减轻摩擦、降低摩擦表面温升,显著改善复合材料的摩擦磨损性能。     

三种机械密封材料的摩擦磨损性能研究

研究了3种核主泵用机械密封陶瓷材料(氮化硅、氧化铝和碳化硅)在室温干摩擦条件下及水润滑条件下分别与氮化硅陶瓷球对磨的摩擦磨损性能。研究结果表明,在与氮化硅球干摩擦的3种材料中氧化铝陶瓷具有最大的摩擦系数和最小的磨损质量,氮化硅具有最小的摩擦系数。在氮化硅陶瓷自配对摩擦副摩擦磨损试验中,水润滑条件下氮化硅摩擦系数及摩擦质量损失都有很大程度的减小,且摩擦系数随转速增加而减小。综合考虑力学性能和摩擦磨损性能,选择氮化硅陶瓷作为核主泵机械密封材料更合适。     

不同测试条件下TiN薄膜的摩擦学特性研究

采用电弧离子镀技术在45#钢衬底表面沉积了TiN薄膜.用显微硬度计测试了薄膜的硬度,用球一盘式摩擦磨损试验机评价了在不同测试条件下(干摩擦,水润滑,油润滑)TiN薄膜的摩擦学性能,用表面轮廓仪测试了磨痕处的磨痕轮廓,用配有能谱仪(EDS)的扫描电镜(SEM)观察和测试了磨痕形貌和磨痕处主要化学元素组成.结果表明,相对于干摩擦,水润滑和油润滑条件下,TiN薄膜的摩擦系数和磨痕深度都有明显降低的趋势.干摩擦条件下,薄膜表现为磨粒磨损和氧化磨损;水润滑条件下,薄膜表现为疲劳磨损,水对薄膜起到边界润滑作用;油润滑条件下,薄膜几乎无磨损,油起到流体润滑作用.     

聚四氟乙烯/碳纤维增强聚酰亚胺复合体系的摩擦学性能

研究评价了不同PTFE含量的碳纤维增强P1复合材料的力学和摩擦学性能，并分析了在干摩擦和水润滑2种不同条件下的磨损表面形貌和磨损机理。研究表明：PTFE以10%添加时PI/CF/PTFE体系的机械性能最佳，而摩擦学性能以5%添加为佳；随PTFE含量的增加，复合材料的摩擦系数降低，磨损率增加。水润滑下，摩擦系数和磨损率比干摩擦下的都有相应的降低。干摩擦下，材料的磨损均以塑性变形、微观破裂及破碎为主导；水润滑下，这一机制显著减弱，归因于水的润滑和冷却作用。     

碳化硅/碳化钨硬面密封摩擦副的摩擦磨损性能和机理研究

实验研究了干摩擦和水润滑条件下, 常压固相烧结碳化硅陶瓷(SSiC)及常压液相烧结碳化硅陶瓷(LPSiC)分别与碳化钨(WC)组成的硬面配对摩擦副的滑动摩擦磨损性能。在干摩擦条件下, 与LPSiC/WC摩擦副相比, SSiC陶瓷由于具有更大的晶粒尺寸和硬度, 导致SSiC/WC摩擦副具有更大的摩擦系数和更小的磨损量。磨损区域的SEM形貌结合面扫描分析、微区XRD分析结果表明: 微犁沟和微断裂导致SiC陶瓷的磨损, 疲劳损伤导致WC材料的磨损, 而摩擦过程产生的摩擦热导致磨出的WC颗粒氧化成无定型WO₃。在水润滑条件下, 与SSiC/WC摩擦副相比, LPSiC/WC摩擦副具有更大的摩擦系数和更低的磨损率。在干摩擦和水润滑条件下, 与SiC陶瓷作为动摩擦副配对相比, SiC陶瓷作为固定摩擦副的摩擦配对具有更小的摩擦系数和质量损失。     

Cr2O3涂层/SiC块体在水润滑下的磨损机制和润滑状态

本文以等离子喷涂Cr2O3涂层和SiC块体组成摩擦副，考察其在水润滑条件下的摩擦磨损性能，应用SEM、XPS等技术观察和分析了磨痕和磨屑的形貌、元素分布和物相组成．目的是揭示该摩擦副在不同工况条件下的磨损机制和润滑状态．结果表明：Cr2O3涂层／SiC块体摩擦副的摩擦系数和磨损系数都非常小；Cr2O3涂层的磨损机理为气孔边缘的微断裂和塑性变形；SiC的磨损表现为摩擦化学反应生成SiO2及SiO2在水中的溶解．Cr2O3涂层和SiC块体的磨损对载荷和速度的稳定性较好．摩擦副在高载荷低速时处于边界润滑状态，在低载荷或高速情况下处于部分弹流润滑状态．     

铸型尼龙及其复合材料的摩擦学性能和晶型转变

利用 MM- 2 0 0摩擦磨损试验机研究了在干摩擦和水润滑条件下铸型尼龙 (MC尼龙 )及其复合材料的摩擦磨损性能 ,并利用红外光谱分析了材料在不同磨损条件下发生的物理化学变化。研究结果表明 ,在干摩擦条件下 ,当载荷与速度的积 (pv值 )小于 84 N.m/s时玻璃纤维增强 MC尼龙复合材料(GF/MC)的摩擦系数和磨损率都比 MC尼龙低 ;当 pv值大于 84 N.m/s时 ,GF/MC的摩擦系数略高于MC尼龙 ,而磨损率则远大于 MC尼龙 ,随 pv值的改变 ,磨损机理发生了变化。在水润滑条件下二者的摩擦系数降低 ,GF/MC的耐磨性比纯基体显著提高。光谱分析表明 ,MC尼龙及其复合材料在摩擦过程中会发生晶型转变 ,在干摩擦后 α晶型减少 ,γ晶型增多 ,在水润滑后 α晶型增多 ,而 γ晶型减少     

聚甲醛/低密度聚乙烯共混物的摩擦磨损性能

将低密度聚乙烯(LDPE)和聚甲醛(POM)共混制备POM／LDPE共混物,其摩擦磨损性能得到提高。研究表明,当LDPE含量为10％时,POM／LDPE共混物的摩擦系数从纯POM的0．30降低到共混物的0．13,磨痕宽度从POM的4．44mm下降为3．94mm。POM及POM／LDPE共混物磨擦表面的SEM、FT—IR分析表明,在摩擦过程中共混物中的LDPE向钢环转移形成磨屑,有效地隔离了两摩擦面的接触,起到了减摩耐磨剂的作用,明显降低了POM树脂摩擦系数,提高了POM的耐磨损性能。     

四类关节软骨修复材料的摩擦学性能对比研究

分别在生理盐水和代血浆润滑条件下对聚氨醋(PU),聚酰胺(PA66 )、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)和聚乙烯醇(PVA)水凝胶作为人工关节软骨的摩擦学性能进行了研究,与猪关节软骨进行对比,并用SEM观察样品磨痕表面微观形貌,分析其摩擦机理.结果显示,材料的平均摩擦系数都很小,但都高于天然猪关节软骨(POAC)的摩擦系...     

PTFE/MoS_2改性PA6/TiO_2的力学和摩擦磨损性能

通过熔融共混的方法制备了复合固体润滑剂聚四氟乙烯/二硫化钼(PTFE/MoS_2)改性聚酰胺6/二氧化钛(PA6/TiO_2)复合材料,研究了复合材料不同测试条件下的摩擦磨损性能、摩擦磨损机理,静态及动态力学性能、熔融结晶性能。结果表明,复合固体润滑剂能显著降低PA6/TiO_2的摩擦系数,并在合适条件下提高耐磨性;加入PTFE/MoS_2,复合材料冲击强度提高,拉伸强度不变;储能模量和玻璃化转变后的损耗模量增大,玻璃化转变温度降低,结晶度降低。     

镍基复合材料在水环境中的摩擦学性能及磨损机理研究

本文考察了Ni-SiC-石墨系复合材料在水环境中的摩擦学性能,并研究其磨损机理.结果表明:复合材料在水环境中的摩擦系数比干摩擦降低了一半左右,磨损率仅为干摩擦下的1/15,水环境中,负荷和速度的变化对摩擦系数的影响不大,摩擦系数基本保持在0.28～0.32之间,磨损率随负荷和滑动速度的增加而不断增加.磨损表现为机械微切削;摩擦副表面吸附水的边界润滑作用以及水的冷却作用使材料容易耗散摩擦热,塑性变形减小,严重粘着磨损明显减轻.水的存在使不锈钢偶件更容易发生氧化,同时暴露于磨损表面的SiC以及由于水的渗透而导致与基体脱粘的SiC,易被氧化生成SiO2,进而SiO2发生水合反应在磨擦对偶表面生成不均匀的SiO2·nH2O水合反应膜,起到了一定的减磨润滑作用,显著降低摩擦系数和磨损率.     

类金刚石薄膜在干摩擦、油和脂润滑条件下的摩擦学性能分析

通过钢/类金刚石(DLC)薄膜摩擦副在干摩擦4、122油和L252脂润滑条件下的球-盘摩擦学试验,对比分析润滑条件、载荷、速度对DLC膜摩擦系数的影响,利用原子力显微镜分析膜层磨损性能,研究润滑条件对膜层磨损寿命的影响。结果表明:油、脂润滑下DLC膜最大静摩擦系数分别减小了17%和38%;从0～2000 r/min转速范围内,DLC膜摩擦系数随转速增加而减小,油润滑下相比干摩擦DLC膜摩擦系数小15%～48%,脂润滑下相比干摩擦DLC膜摩擦系数在0～500 r/min转速范围小,超过500 r/min后干摩擦DLC膜摩擦系数小;油和脂润滑条件下,DLC膜层的磨损程度明显降低,磨损率相比干摩擦条件下分别减小了7.4倍和15.5倍。     

水轮机抗磨环的摩擦磨损性能研究

利用ＭＭ－２００型摩擦磨损试验机，研究了木纤维素浸渍树脂在水润滑条件下与不锈钢对摩时的摩擦学特性，同时还利用扫描电子显微镜，对试样磨损表面进行了显微观察与分析。结果表明，木纤维素浸渍树脂与不锈钢对摩时在水润滑和干摩擦环境下的摩擦系数分别为０．２４和０．５３，磨损率分别为２．７２×１０－６　ｍｍ３／（Ｎ．ｍ）和９．２７×１０－５ｍｍ３（Ｎ．ｍ）。在水润滑条件下，木纤维素的磨损机理有犁沟切削和机械微切削；在干摩擦条件下，树脂由于摩擦温升发生热分解，发生粘着磨损。