有无电流条件下铬青铜/纯铜摩擦副摩擦磨损性能

本文以纯铜为销试样，铬青铜QCr0.5O为盘试样进行载电流条件下的干滑动摩擦磨损试验，通过对有无电流条件下对销试样磨损量大小和摩擦系数影响程度的比较，以及对销试样摩擦表面进行的微观形貌分析，结果表明，电流对铬青铜／纯铜摩擦副的干摩擦行为具有显著的影响，并且由于电场，摩擦热，摩擦切应力的共同作用，在销试样表层发生了一定程度的塑性变形，塑性变形的程度也与电流及接触压力密切相关。     

铜基粉末冶金材料/铬青铜摩擦副中的电弧侵蚀机制

以铜基粉末冶金材料/铬青铜为摩擦副,在销-盘式摩擦磨损试验机上进行载流摩擦学特性研究。在多种条件下试验,探讨载流条件下铜基粉末冶金/铬青铜摩擦副中的电弧侵蚀机制。结果表明:载流摩擦下销试样磨损形式主要以机械磨损、电流和机械综合作用下的磨损、电弧侵蚀为主;电弧对铜基粉末冶金材料的侵蚀主要是熔融材料的黏着磨损、磨粒磨损,电弧作用下材料表层的疏松化、材料的蒸发与转移、材料的熔融积瘤。     

紫铜/铬青铜摩擦副在干摩擦和水雾条件下的载流摩擦磨损性能研究

在HST-100载流高速摩擦磨损试验机上,对比考察了紫铜/铬青铜摩擦副在干摩擦和水雾2种状态下的载流摩擦磨损性能,采用扫描电镜(SEM)对磨损表面形貌进行了观测。结果表明:水雾条件下销试样载流摩擦磨损时,其摩擦因数及磨损率均低于纯载流状态下;该试样在纯载流条件下的磨损机制主要为粘着磨损和电气磨损,在水雾条件下主要为电弧侵蚀、塑性变形和轻微的粘着磨损。这是因为水有利于降低摩擦副接触表面的温度,有效地抑制了铜的转移,阻止了粘着磨损的发生。水因素的介入也导致了电弧发生频率的增多,但在综合影响下,水可以有效地改善该试样的磨损性能。     

载流条件下铬青铜/纯铜摩擦副摩擦磨损性能研究

在自制的销盘摩擦磨损试验机上,对铬青铜/纯铜摩擦副进行载流条件下的干滑动模拟试验,研究了电流、速度、载荷对铬青铜/纯铜摩擦磨损性能的影响规律。试验结果表明:电流是影响摩擦副摩擦磨损性能最显著的因素,摩擦因数和磨损率都随着电流的增大而增大;速度和载荷对摩擦因数和磨损率也有显著影响;电流的存在,摩擦副间产生了比无电流时更严重的粘着磨损和塑性变形,同时增加了电化学腐蚀,使磨损更加严重。     

载流条件下黄铜/Al_2O_3/Cu复合材料摩擦副的摩擦磨损性能

采用内氧化法制备了Al2O3/Cu复合材料,以该复合材料为销试样,黄铜(H62)为盘试样进行载流条件下的干滑动摩擦磨损试验,并对销试样摩擦表面进行微观形貌分析.结果表明:磨损率随着电流、速度和载荷的增大而增加,摩擦因数随着电流的增大而增加,随着速度和载荷的增大而减小;电流较小时摩擦表面具有磨粒磨损和粘着磨损的共同特征,电流较大时以粘着磨损为主;在试验条件下,Al2O3/Cu复合材料的抗摩擦磨损性能显著优越于紫铜.     

碳/碳复合材料的载流摩擦磨损性能及机理

在高速载流摩擦磨损试验机上对碳/碳复合材料进行摩擦磨损试验,研究了不同电流、载荷和滑动速度下复合材料的摩擦因数、磨损率及磨损表面形貌,并分析了磨损机理。结果表明:在一定载荷作用下,随电流和滑动速度增大,碳/碳复合材料的摩擦磨损性能先保持良好而后趋于恶化;在电流和滑动速度一定的条件下,较低和较高的载荷都会恶化碳/碳复合材料的摩擦磨损性能;随着摩擦表面温度升高,碳/碳复合材料基体开始氧化流失,碳纤维脱落形成磨屑,从而导致磨粒磨损;随后摩擦表面的高温使磨屑软化,磨屑在机械应力作用下逐渐被碾压成碳膜,形成粘着磨损;磨损表面温度的进一步升高以及高速冲击的作用破坏了碳膜的完整性,从而恶化了碳/碳复合材料的摩擦磨损性能。     

铜-二硫化钼粉末冶金材料的载流摩擦磨损性能研究

将MoS2粉末与铜粉、镍粉、铁粉、铅粉均匀混合后冷压并经880℃烧结,制备了Cu-10%MoS2和Cu-20%MoS22种销试样。以铬青铜QCr0.5为盘试样,采用自制的载流摩擦磨损试验机,研究了铜-二硫化钼粉末冶金材料的载流摩擦磨损性能。研究结果表明:在有电流条件下,加入MoS2可显著降低铜基粉末冶金/铬青铜配副的摩擦因数和铜基粉末冶金材料磨损率,10%和20%MoS2含量的粉末冶金试样的磨损率相差不显著,20%MoS2含量的摩擦因数在高速时有所增加。     

电弧能量对C/C复合材料的载流摩擦磨损行为的影响

在自制的销盘载流摩擦磨损试验机上,研究电弧能量对C/C复合材料/铬青铜摩擦副载流摩擦磨损行为的影响,并利用扫描电镜和能谱仪等对磨损表面进行了表征.结果显示,随着电弧能量的增加,C/C复合材料的磨损也随之增加;在较低的电弧能量下,电弧对材料的侵蚀不严重,材料的磨损也不严重,其磨损机制主要表现为磨粒磨损和少量的电气磨损,随着电弧能量的增加,磨损率急剧增加,此时磨损机制主要表现为电气磨损; 在电弧作用下,C/C复合材料的电弧侵蚀机制为蒸发侵蚀和材料转移.     

电弧能量对铜基粉末冶金/铬青铜摩擦副载流效率及载流稳定性的影响

以铜基粉末冶金/铬青铜为摩擦副,在销-盘式摩擦磨损试验机上进行载流摩擦学特性研究,探讨电弧能量对铜基粉末冶金/铬青铜摩擦副载流效率、载流稳定性的影响。结果表明:载流效率、载流稳定性与电弧能量的大小是密切相关的,电弧能量越大,载流效率、载流稳定性越差;频率相对均匀和瞬间电弧能量密度小的电弧可以维持电流的连续性,有较好的载流稳定性及较高的载流效率,而瞬间较高的电弧能量使载流效率急剧降低,载流稳定性变差;电弧发生及能量大小的随机性与不确定性及电弧对试样表面的侵蚀都导致了销试样间电压与电阻的波动,是载流效率和载流稳定性变差的主要原因。     

雨水环境下碳陶复合材料的载流摩擦磨损性能

采用销-盘摩擦磨损试验机对制动闸片用碳陶复合材料开展了雨水环境下的载流摩擦磨损试验，研究了不同摩擦条件下碳陶复合材料的摩擦磨损性能。结果表明：在无载流的雨水环境中，随着雨水流量由0增大到1 mL·min^-1,碳陶复合材料的表面粗糙度显著下降，摩擦因数和磨损率小幅度降低，磨损机理主要为剥落和轻微的氧化磨损；在无雨水的载流条件下，随着电流强度由0增加到100 A,表面粗糙度和摩擦因数均显著下降，磨损率明显升高，主要磨损机理为剥落、磨粒磨损、黏着磨损和电弧烧蚀；相对于单因素作用，在载流和雨水的共同作用下，表面粗糙度和摩擦因数明显降低，但磨损率随着雨水流量或电流强度增加的规律不明显，磨损机理为剥落、氧化磨损、磨粒磨损和黏着磨损。     

有无电流条件下温度对碳/铜摩擦副摩擦磨损性能的影响

通过销-盘摩擦磨损试验,研究了碳/铜摩擦副在有无电流条件下的摩擦学性能。结果表明:试验过程中摩擦副温度不断地升高,且有电流时摩擦副温度比无电流时高,滑板材料的磨损量随着温度的升高而增大;当无电流通过时,摩擦因数随温度的升高先增大后减小,当有电流通过时,摩擦因数随温度的升高而减小。观察碳滑板磨损前后表面形貌发现:磨损表面随摩擦副温度的升高变得越来越光滑;当无电流通过时,磨粒磨损和黏着磨损是主要磨损类型,当有电流通过时,磨损类型以氧化磨损和电弧烧蚀为主。碳滑板材料磨损表面EDS分析发现,元素转移和氧化现象在磨损过程中时有发生。     

载流条件下的1Cr18Ni9Ti/浸金属碳摩擦磨损性能研究

在销-盘摩擦磨损试验机上试验了载荷、速度、电流对1Cr18Ni9Ti/浸金属碳对磨时的摩擦因数、磨损量及磨损形貌的影响。试验结果表明,载荷对1Cr18Ni9Ti/浸金属碳摩擦副的摩擦因数和销试样的磨损率有显著影响:载荷越大,摩擦因数越大,磨损率越低;摩擦因数、磨损率与速度的关系受载荷的制约。当低载时,以电流影响为主。销试样的磨损表面出现了粘着磨损,氧化磨损和电弧烧蚀。     

电流对黄铜/Al2O3弥散强化铜合金摩擦副摩擦磨损性能的影响

根据列车受电弓系统的实际工况条件,在自制的销-盘式载流摩擦磨损试验机上研究了Al2O3弥散强化铜合金销试样和黄铜（H62）盘试样摩擦副在载流条件下的滑动摩擦磨损性能,试验条件为速度20m/s、载荷0.63MPa、电流25-75A。试验结果表明,电流对黄铜/Al2O3弥散强化铜合金摩擦副的滑动干摩擦行为具有显著影响。随电流的增加,销试样的磨损率增加,摩擦因数增大,试样表层发生了磨粒磨损和粘着磨损。     

Ceramic-ceramic composite materials with improved friction and wear properties

Dry friction and wear tests were performed with self-mated couples of SiC containing 50% TiC, Si₃N₄---BN, SiC---TiB₂ and Si₃N₄ with 32% TiN at room temperature and 400°C or 800°C.Under room temperature conditions, the friction coefficient of the couple SiC---TiC/SiC---TiC is only half of that of the couple SiC/SiC and the wear is one order of magnitude smaller. At 400°C, it exceeds the friction coefficient of SiC/SiC except at the highest sliding velocity of 3 m s⁻¹. At lower sliding velocities the wear coefficient of SiC---TiC/SiC---TiC is lower than that of SiC/SiC.The couple Si₃N₄---TiN/Si₃N₄---TiN exhibits high friction coefficients under all test conditions. At room temperature the wear volume of the self-mated couples of Si₃N₄ and Si₃N₄---TiN after a sliding distance of 1000 m is similar, but Si₃N₄---TiN shows a running-in behaviour. At 800°C the wear coefficient of Si₃N₄---TiN/Si₃N₄---TiN is approximately two orders of magnitude smaller than that of Si₃N₄/Si₃N₄, and equal to those at room temperature. At 22°C the addition of BN reduces the friction of Si₃N₄. The wear coefficient is independent of sliding velocity and the self-mated couples showing running-in. Friction and wear increase with increasing temperature. The wear coefficient of SiC---TiB₂ above 0.5 m s⁻¹ at 400°C is advantageously near 10⁻⁶ mm³ (Nm)⁻¹. With the other test conditions the wear behaviour is similar to SSiC.     

两种受电靴材料与不锈钢带电接触摩擦磨损特性的试验研究

在销-盘式摩擦磨损试验机上分别进行了不锈钢／铜基烧结合金材料和不锈钢／铜石墨烧结材料接触的载流摩擦磨损行为的试验研究。在试验中记录了摩擦因数和磨损量的变化,并对磨痕形貌进行了光学显微镜观察。结果显示,电流对2种摩擦副带电接触的摩擦磨损行为有重要的影响。2种材料的摩擦因数随电流的增大而呈现截然相反的变化趋势,但两者的磨损量却随电流的增加而增大。不锈钢／铜基烧结合金材料的磨损机制主要是粘着磨损及氧化磨损。不锈钢／铜石墨烧结材料磨损机制包括磨粒、粘着磨损和电弧烧蚀,其中电弧烧蚀对磨损量的影响随电流的增大而增加。     

滚动与滑动耦合作用下GCr15钢的磨损行为研究

选用GCr15钢在M2000磨损试验机上进行了干摩擦和油润滑的摩擦磨损试验，用表面粗糙度仪测量试件在不同磨损阶段的表面形貌，用称重法测量其磨损量，分析了滚动与滑动耦合作用下GCr15钢的磨损机理。研究表明，在滚动与滑动耦合作用下GCr15钢的磨损以滑动摩擦磨损为主，温度和润滑条件直接决定着GCr15钢的磨损情况。     

双粗糙面滑动摩擦热力耦合有限元分析

建立了双粗糙分形表面滑动摩擦的热力耦合模型,综合考虑了随温度变化的材料性能、材料的弹塑性变形及摩擦副的磨损失效等因素,以摩擦材料的性能参数及设定的材料损伤参数为实例对双粗糙分形表面滑动摩擦全过程的温度场、应力场及磨损进行了数值模拟,分析得到了滑动摩擦过程中摩擦界面最高接触温度、接触应力的分布、磨损率及其变化规律,实现了对双粗糙面摩擦磨损情况的模拟及预测。     

High temperature tribology of ceramics

The friction and wear behaviour of self-mated couples of MgO---ZrO₂, Al₂O₃ and two types of SiSiC were studied under dry sliding conditions in a special pin-on-disc high temperature tribometer. The temperature was varied between 25 and 1000°C, and the sliding speed from 0.03 m s⁻¹ to 3 m s⁻¹. The morphology of the worn surfaces was studied by means of SEM, and their phase distribution by X-ray diffraction and TEM analyses. The results show that the wear coefficients of all couples mostly increase with increasing temperature and sliding velocity. The wear of MgO---ZrO₂ is influenced by tribo-induced phase transformations while α-Al₂O₃ retains its original structure for all test conditions. For SiSiC delamination and fatigue of the interface Si/ß-SiC predominate. At higher temperatures and sliding velocities tribo-oxidation is effective. The friction coefficients lie between 0.5 and 1.0 under steady-state conditions but for short test durations lower values can occur. The couple SiSiC/SiSiC has low friction coefficients at low sliding velocities and temperatures, even if the steady-state region is reached.