含稀土耐热镁合金的摩擦学行为研究

研究了含稀土耐热镁合金在室温和150 ℃时的显微组织、力学和摩擦学性能,并探讨了其在高温的摩擦学机制.研究表明:耐热合金主要由基体(α-Mg)相和第二相(Al11Ce3、Mg17Al12、Al10Ce2Mn7和MgO相)组成,其在150 ℃时除延伸率有所增加外,抗拉强度和屈服强度均较室温时显著下降.耐热镁合金的摩擦因数随载荷增大而减小,滑行速度和滑行距离对摩擦因数的影响不大;磨损率随着载荷和滑行距离的增加而增大,但随滑行速度的增加而减小;且耐热镁合金在150 ℃的摩擦学性能优于其室温摩擦学性能.随着载荷变化,磨损机制发生变化,低载荷时表现为氧化磨损和磨粒磨损,中等载荷时表现为磨粒磨损和轻微剥层磨损,较高载荷时表现为剥层磨损.     

38CrSi自配副的摩擦磨损性能

采用自制的销盘式摩擦磨损试验机研究了38CrSi自配副干滑动时的摩擦因数、磨损率随滑动速度和载荷的变化规律;利用SEM观察了磨损面的微观形貌,分析了摩擦磨损机理。结果表明:其摩擦因数随着载荷和速度的增加而减小;磨损率随着载荷的增加而增大,随着速度的增加先增大后减小,和常用材料的磨损率随速度增加而增大的规律不同;磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损。     

38CrSi自配副的摩擦磨损性能

采用自制的销盘式摩擦磨损试验机研究了38CrSi自配副干滑动时的摩擦因数、磨损率随滑动速度和载荷的变化规律;利用SEM观察了磨损面的微观形貌,分析了摩擦磨损机理。结果表明：其摩擦因数随着载荷和速度的增加而减小;磨损率随着载荷的增加而增大,随着速度的增加先增大后减小,和常用材料的磨损率随速度增加而增大的规律不同;磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损。     

永磁场条件下45钢与GCr15钢摩擦磨损性能试验研究

基于HSR-2M高速往复摩擦磨损试验机,研究在永磁体磁场条件下滑动速度、载荷等参数对45#钢/GCr15钢摩擦副摩擦学性能的影响,通过磨痕形貌分析其磨损机制,并与无磁场条件下的试验结果进行对比。试验结果表明:磁场的引入可以在一定程度上减小摩擦因数和降低磨损率,证明磁场能够改善45#钢/GCr15钢摩擦副的摩擦学性能;增大滑动速度将降低摩擦因数和磨损率,增大载荷将降低摩擦因数,增加磨损率。无磁场时,摩擦副的摩擦磨损为典型的磨粒磨损,磨损系统的磨损率和摩擦因数较大;有磁场时,磨损形式主要为黏着磨损,摩擦因数和磨损率较小。     

压铸镁合金AZ91D摩擦磨损性能的研究

采用MM-200型磨损试验机，研究了干滑动摩擦条件下载荷和磨损时间对液态压铸成形镁合金AZ91D摩擦磨损性能的影响，借助扫描电镜探讨了材料的磨损机理。试验结果表明：当滑动速率为0．618m／s、载荷为20～250N时，液态压铸镁合金的磨损速率和摩擦因数均随着载荷的增大而增大，当载荷增大到250N之后，试样的磨损质量反而减小；随着磨损时间的增加，压铸镁合金的磨损质量损失呈线性比例增大，其摩擦因数在0．220～0．235范围内波动；T4和T6热处理对高载荷下镁合金材料的耐磨性能有一定的影响；随着载荷的增大，各种状态下镁合金材料的磨损机制均发生了由氧化磨损、剥层磨损、粘着磨损到熔化磨损的转变。     

不同工况下镍基自润滑材料的摩擦磨损性能

采用复压复烧工艺制备以Ni-Cu合金为基体的石墨自润滑复合材料,在Rtec高温摩擦磨损试验机上开展不同温度、载荷、介质环境条件下的摩擦磨损试验,利用三维形貌仪观察圆盘试样的磨损形貌并得出其材料的Archard磨损率。结果表明：随着载荷增大,摩擦因数略有减小,稳定性提高,磨损痕迹越来越明显;随着温度升高,摩擦因数先减小再增大,稳定性降低,磨损情况越来越严重;水介质环境下,摩擦因数变大,稳定性降低,磨痕宽度和深度明显变大;温度和介质环境对磨损率的影响更加明显,常温(25℃)水介质、高温(300℃)干摩擦、常温干摩擦工况下所得磨损率之比约为81∶37∶1。     

磁场条件下钢轨材料的摩擦磨损性能试验研究

基于HSR-2M高速往复摩擦磨损试验机,试验研究在永磁体磁场条件下,法向载荷、往复速度等参数对钢轨材料摩擦性能的影响,通过磨痕形貌分析其磨损机制,并与无磁场条件下的结果进行对比。试验结果表明:磁场的引入可以在一定程度上减小钢轨材料的摩擦因数、磨损率;增大滑动速度对摩擦因数和磨损率均有减小作用,增大载荷能够降低摩擦因数,但磨损率增加;磁场能够提高钢轨材料在摩擦过程中的磨损性能。无磁场时,钢轨材料磨损形式为典型的磨粒磨损,摩擦系统的磨损率和摩擦因数较大;有磁场时,磨损形式主要为黏着磨损,摩擦因数和磨损率较小。     

稀土化合物改性复合材料在油润滑下的摩擦学性能

以竹纤维为增强相,通过稀土化合物改性制备一种树脂基复合材料;采用环块式摩擦磨损实验,研究稀土化合物改性复合材料在油润滑状态下载荷、转速对试样摩擦学性能的影响,以及稀土化合物改性对复合材料试样摩擦学性能的影响;比较干摩擦状态和油润滑状态下复合材料的摩擦学性能,观察和分析试样磨损表面形貌,探讨其磨损机制。实验结果表明:油润滑条件下,稀土化合物改性复合材料的摩擦因数和磨损率都随着载荷的增大而增加;较高载荷下摩擦因数随着转速的增大先增加后减小,而磨损率则呈现逐步增加的趋势;稀土化合物的改性使竹纤维和基体界面结合更为紧密,提高摩擦因数的同时降低了磨损率;在油润滑作用下,试样磨损由干摩擦时的磨粒磨损和疲劳磨损转变成为轻微的疲劳磨损;在油润滑状态下,复合材料处于边界润滑状态,故摩擦因数和磨损率均低于干摩擦。     

AZ31B镁合金在不同温度下的微动磨损行为

采用球/平面接触方式在自制的试验设备上对AZ31B镁合金进行切向微动磨损试验,研究了AZ31B镁合金在20,100,200,300℃下的微动磨损行为,并分析了其磨损机制和摩擦氧化作用。结果表明:在不同试验温度下,镁合金的微动主要通过滑移来实现;随着试验温度的升高,上升阶段时的摩擦因数增大,摩擦因数到达峰值和稳定阶段所需的循环次数减小;随着试验温度的升高,AZ31B镁合金的磨损体积和摩擦副的总磨损体积均先减小后增大,200℃时,AZ31B镁合金的磨损体积最小;在微动磨损过程中,AZ31B镁合金磨痕表面的摩擦氧化起主导作用;当试验温度低于200℃时,AZ31B镁合金磨痕表面形成了铁的氧化物转移膜,磨损体积随试验温度的升高而减小,但在300℃时,铁的氧化物转移膜被破坏,磨损体积增大。     

芳纶-玻纤混杂纤维增强摩阻材料的研究

以丁腈橡胶改性酚醛树脂作为树脂基体,芳纶纤维-玻璃纤维混杂纤维作为变量,经热压烧结制备出一种混杂纤维增强摩阻材料。在干摩擦条件下通过摩擦磨损试验机测试其摩擦学性能。经实验表明:材料的摩擦系数随着载荷、滑动速率的增大整体呈现减小趋势,磨损率随着载荷的增加出现波动,随滑动速率的增大呈现减小的趋势。在不同载荷和滑动速率条件下,含有芳纶/玻纤混杂纤维增强摩阻材料表现出较好的摩擦学性能。摩擦过程中,含有芳纶-玻纤混杂纤维的摩阻材料磨损形式为犁沟和塑性变形,未含有的磨阻材料磨损形式主要为疲劳磨损。     

高温下轴向柱塞泵滑靴副干滑动摩擦磨损性能*

采用Rtec摩擦磨损试验机模拟不同温度、载荷和转速等工况,研究轴向柱塞泵滑靴副在高温下干滑动的摩擦学规律。通过试验测得的摩擦因数、磨损体积和借助白光干涉三维表面轮廓仪所测得的表面形貌以及磨痕截面曲线,分析其润滑行为及摩擦磨损规律。结果表明：高温下滑靴副的摩擦因数随温度和转速的增大逐渐减小,随载荷的增大而增大;磨损体积随温度的升高先增大后减小,随载荷的增大逐渐增大,随转速的增大先减小后增大;温度和载荷对高温下磨痕的深度影响显著,转速对磨痕的深度和宽度都有影响。研究表明：在高温条件下,在温度为300 ℃、载荷为50 N、转速为75 r/min工况下滑靴副的减摩抗磨效果最好。     

聚氨酯/Q235钢配副滚动摩擦磨损行为

采用自行研制的双盘摩擦磨损试验机对不同硬度聚氨酯与Q235钢组成的配副进行滚动摩擦磨损试验,探讨了载荷、转速以及聚氨酯的硬度对聚氨酯摩擦因数的影响,并研究了载荷和聚氨酯的硬度对聚氨酯磨损率的影响。结果表明:载荷对聚氨酯摩擦因数的影响较为明显,摩擦因数随着载荷的增大而减小;转速对聚氨酯摩擦因数的影响不大,也无明显的变化规律;随着聚氨酯硬度的升高,摩擦因数略有增大,但其变化幅度很小;磨损率随聚氨酯硬度的增大而减小,随载荷的增大而增大。     

含h-BN 的钛合金激光熔覆自润滑耐磨涂层的摩擦学行为

为提高Ti6Al4V合金的摩擦学性能,采用激光熔覆技术在钛合金表面制备以TiC、TiB2、CrB等为增强相、γ-Ni基固溶体为增韧相、h-BN为固体润滑相的自润滑耐磨复合涂层;分别在不同载荷下测试复合涂层和Ti6Al4V合金基体的干滑动磨损性能。结果表明,该复合涂层的摩擦因数及磨损率随着载荷的增大呈现先减小后略增大的趋势,并且摩擦因数和磨损率均比Ti6Al4V合金基体显著降低;在中等载荷下,复合涂层中的润滑颗粒被挤出磨损表面形成润滑膜,因而具有较好的自润滑耐磨性能,磨损后表面光滑平整。     

法向载荷对不锈钢/浸金属碳载流摩擦磨损性能的影响

在自行设计的销-盘式摩擦磨损试验机上进行了不同法向载荷下不锈钢/浸金属碳载流摩擦磨损试验,分析了法向载荷对其摩擦磨损性能的影响,并用SEM观察了其磨损形貌。结果表明:摩擦因数随着法向载荷的增大而减小,160 N后基本趋向稳定;10 A电流时,浸金属碳销试样的磨损率很低,且增加趋势不明显,30～50 A电流时,磨损率显著提高,且浸金属碳销试样磨损率随着法向载荷的增大而减小,最后趋于平缓;此外,放电强度随着法向载荷的增大而减弱;在低法向载荷下,磨损类型以电弧烧蚀和氧化磨损为主,在高法向载荷下,磨损类型以磨粒磨损和粘着磨损为主,且都伴随有材料的转移。     

1Cr18Ni9Ti自配副的高温摩擦学特性

以1Cr18Ni9Ti为自配副摩擦材料,在MMUD-10B销-盘型摩擦磨损试验机上考察不同温度(分别为21、100、200、300、400℃)对其摩擦学行为的影响。利用金相显微镜和扫描电子显微镜(SEM)分别对磨痕、磨屑形貌进行表征,采用SEM配备的能谱仪(EDS)对磨屑进行微区元素分析。结果表明:1Cr18Ni9Ti自配副的摩擦因数和磨损率均随温度的升高呈现出先增大后减小的趋势,在温度为200℃时摩擦因数和磨损率获得最大值;在温度为21～200℃之间,磨损机制以黏着磨损和颗粒磨损为主,而在温度为200～400℃之间,黏着磨损、疲劳磨损和氧化磨损三机制共同作用于摩擦过程; 1Cr18Ni9Ti自配副在高温摩擦中发生了较为强烈的氧化反应,在摩擦配副表面形成了稳定存在的含Ni、Cr的耐磨氧化层,使得摩擦因数降低,磨损率减小。     

20%C/Cu复合材料的载流摩擦磨损性能

采用冷压成型和热等静压烧结技术制备了20%C/Cu复合材料,研究了它在干摩擦条件下的载流摩擦磨损性能,并分析了它的磨损机理。结果表明:随着载荷增加,载流和非载流条件下的磨损率均逐渐增大,第三体的形成使摩擦因数不断降低;随着滑动速度增大,载流和非载流条件下的摩擦因数呈微小的上升趋势,磨损率则先增大后降低;载流条件下复合材料的摩擦因数和磨损率比非载流时的均有所下降,载流条件下第三体的润滑作用加强,提高了材料的耐磨性;复合材料的磨损过程中存在黏着磨损、磨粒磨损和剥层磨损,且在磨损表面上并未发现电弧烧蚀的痕迹。     

载荷对MoSi_2/Si_3N_4配对副高温磨损性能的影响

在XP-5高温摩擦磨损试验机上考察了MoSi2/Si3N4配对副在1 000 ℃、0.126 m/s滑动速度以及不同载荷条件下的摩擦磨损性能,通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对MoSi2/Si3N4配对副磨损表面进行了分析.结果表明:MoSi2/Si3N4配对副在1 000 ℃高温滑动时,MoSi2的摩擦因数随载荷的增大而降低,其磨损率则呈上升的趋势;随着载荷的增加,MoSi2的磨损机制依次表现为氧化、粘着、研磨和疲劳断裂.Si3N4盘的主要磨损形式为粘着和氧化,氧化增重引起其磨损率为负值.     

二硫化钼改性热塑性聚酰亚胺材料稳定摩擦磨损性能

改进MPX-2000摩擦磨损试验机，实现了在线测定材料摩擦磨损性能。实验测定载荷、滑动速度和对偶面粗糙度等工况条件对二硫化铝改性热塑性聚酰亚胺（TPI）基复合材料摩擦磨损性能的影响，结合低真空扫描电子显微镜（FESEM）观察其磨损面形貌的结果分析材料磨损机理。研究表明：在线测定法与传统称重法测定的材料磨损情况基本一致。在线测定结果发现：在材料稳定磨损状况下，随着载荷的增大，材料磨损率增加而摩擦因数降低；随着滑动速度的增大，材料磨损率增加，但其对摩擦因数影响不明显。高速下磨损机理主要是严重的粘着磨损和疲劳磨损：同时发现磨损率与对偶面粗糙度呈非线性关系，经颗粒直径为46um氧化铝砂纸打磨过对偶面，其材料磨损率最低。     

Ni-Mo-P-Si3N4化学镀层的摩擦磨损性能研究

Q215碳素钢表面上制备一层Ni-Mo-P-Si3N4复合镀层,在MS-T3000摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损试验,记录平均摩擦系数,测试磨痕宽度,计算磨损率,研究该化学镀层的摩擦磨损性能。分析结果表明:载荷不变时,平均摩擦系数和磨损率均随滑动速度的增大而增大;滑动速度不变时,平均摩擦系数和磨损率均随载荷的增大而增大;载荷和滑动速度不变时,平均摩擦系数和磨损率随镀层中Si3N4的体积分数先增大后减小。     

刚性接触网中浸金属碳滑板在不同法向载荷下的载流摩擦磨损性能

为了更好地模拟浸金属碳滑板的实际应用工况,设置试验滑动距离为1 000 km,使用环-块式载流摩擦磨损试验机模拟地铁列车在刚性接触网系统中的运行条件,研究浸金属碳滑板在不同法向载荷作用下的载流摩擦磨损性能。试验结果表明：随着法向载荷的增大,摩擦因数不断增大,电弧能量下降,载流效率不断升高,滑板的温度以及磨损率都呈现出下降的趋势;随着滑动距离的增加,滑板的磨损率逐渐降低最后趋于稳定。SEM电镜观察结果表明：法向载荷较低时,浸金属碳滑板表面产生了较多烧蚀坑和裂纹,其磨损形式主要表现为电弧烧蚀以及片状剥落;随着法向载荷增大,滑板表面出现划痕和磨屑,磨粒磨损现象较为明显。研究表明：适当增大法向载荷可以有效抑制电弧的烧蚀作用,减少滑板表面的裂纹和烧蚀坑,从而降低滑板的磨损。