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。     

Al_2O_3/TiB_2/SiC_w陶瓷材料的室温摩擦磨损特性研究

研究了不同SiCw，含量的Al2O3／TiaO／SiCw，陶瓷材料与硬质含金在室温滑动摩擦时的摩擦磨损特性．结果表明：随SiCw含量的增加摩拣系数减小，Al2O3／TiB2／SiCw陶瓷材料抗磨损能力增强，其磨损机制主要有后粒磨损和晶须的脱落，晶须的取向对该陶瓷材料的耐磨性能有很大的影响。     

Al_2O_3颗粒表面镀铜铁基摩擦材料的研究

通过粉末冶金法制备出Al2O3铁基摩擦材料,采用化学镀的方法使Al2O3颗粒表面包覆铜,测定材料的摩擦系数、磨损性能,并研究分析了增强体与基体的界面结合形式和摩擦磨损机理对铁基摩擦材料的影响.结果表明,所研制的铁基摩擦材料在Al2O3镀铜后,其摩擦磨损性能有所提高     

等离子喷涂Al2O3涂层与高硬配副的摩擦学性能研究

目的 研究大气等离子喷涂Al2O3涂层在高硬配副下的摩擦磨损行为.方法 通过大气等离子喷涂(APS)制备了厚度约为380μm的Al2O3涂层,利用纳米压痕仪测量了Al2O3涂层和两种摩擦副的硬度和弹性模量.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对喷涂粉末、涂层以及磨痕的相结构和形貌进行了表征分析,通过X射线能量色散谱仪(EDS)分析了涂层磨痕中对偶元素的转移.另外,还通过CSM摩擦机系统地研究了该涂层的摩擦磨损行为.借助X射线光电子能谱仪(XPS)分析了磨痕中的化学组成.结果 制备的Al2O3涂层主要以γ-Al2O3相为主,且存在一定孔隙,并出现层状结构.在摩擦实验中发现,在同一摩擦副下,Al2O3涂层的摩擦系数随着载荷的增加而逐渐降低,磨损率随之增大.由于摩擦配副力学性能的差异,使Al2O3涂层表现出不同的摩擦磨损行为.以Si3N4为摩擦副时,Al2O3涂层的摩擦系数较小,但磨损率大,磨损机制主要是磨粒磨损和粘着磨损.在摩擦过程中,Si3N4对偶副会与空气中的水反应,生成少量具有润滑效果的Si(OH)4胶体.以WC为摩擦副时,Al2O3涂层的摩擦系数大,但磨损率低,磨损机制主要是粘着磨损和磨粒磨损,并伴有疲劳磨损.在摩擦过程中,由于产生了摩擦热,Al2O3涂层磨痕表面的γ-Al2O3相转变为 α-Al2O3相,摩擦配副的硬度和弹性模量越大,摩擦系数越高,γ-Al2O3相的转变也越多.结论 因高硬度的Si3N4和WC对偶球拥有不同的力学性能,对大气等离子喷涂制备的Al2O3涂层的摩擦磨损机理有显著的影响,并且在摩擦过程中,涂层磨痕内的γ-Al2O3相会向α-Al2O3相转变.     

钴基合金在锌液中的摩擦磨损性能研究

在自行研制的试验设备上研究了几种钴基合金与Al2O3干磨损和在锌液中(460±5℃)腐蚀磨损的状况及磨损机理。研究表明,过共晶钴基合金的耐腐蚀磨损性能要优于亚共晶合金,但是干磨损时情况完全相反。在不同的摩擦副中几乎都有磨粒磨损发生。钴基合金的腐蚀磨损机制主要是材料的塑性变形、脆性断裂和磨粒磨损。     

Cu含量对Al2O3·SiO2sf/Al-Cu复合材料耐磨性能的影响

通过挤压铸造的方法制备出了不同Cu含量的系列Al2O3·SiO2sf/Al-Cu复合材料.摩擦磨损实验结果表明,Cu的加入降低了复合材料的摩擦系数;且随着Cu含量的增加,Al2O3·SiO2sf/Al-Cu复合材料的耐磨性能先增加后降低.在磨损过程中,Al2O3·SiO2纤维增强相牢固地镶嵌在基体里并形成支架,起到保护基体而提高复合材料耐磨性能的作用.Al2O3·SiO2sf/Al复合材料的磨损机制主要为黏着磨损,Al2O3·SiO2afAl-Cu复合材料的磨损机制为黏着磨损为主并伴有磨粒磨损.     

等离子喷涂Al_2O_3-TiO_2陶瓷涂层摩擦学性能研究

针对超声电机摩擦驱动的特性,利用大气等离子喷涂技术在45钢表面设计制备不同配比的Al2O3/Ti O2陶瓷涂层。采用X射线衍射仪分析相结构,用扫描电镜表征磨损后涂层表面特征,探讨其磨损机理,在直线型超声电机上测试其磨损性能。结果表明:在高温条件下,Ti O2和Al2O3形成固溶体,而XRD测试时,只能检测到Al2O3的特征峰而Ti O2相消失。五种配比材料中,Al2O3-16%Ti O2涂层的磨损性能优于其他涂层,使用寿命更长。Al2O3-10%Ti O2和Al2O3-13%Ti O2涂层表现出轻微的疲劳磨损机制,Al2O3-16%Ti O2涂层则是轻微的磨粒磨损,而Al2O3-19%Ti O2和Al2O3-22%Ti O2涂层的磨损机制是轻微的脆性断裂。     

硼酸镁晶须增强6061铝基复合材料的干摩擦磨损行为(英文)

研究搅拌铸造工艺制备的硼酸镁晶须增强6061铝基复合材料在干滑动条件下的摩擦磨损性能。复合材料的体积分数为2%,根据增强体种类,材料分别记为:Al基体、Mg2B2O5w/6061Al、ZnO/Mg2B2O5w/6061Al和CuO/Mg2B2O5w/6061Al;讨论磨损速率和摩擦因数之间的关系。结果表明:在4种材料中,ZnO/Mg2B2O5w/6061Al复合材料的磨损率最低。随着载荷和滑动速度的增大,基体和复合材料的摩擦因数和磨损率降低,摩擦磨损机制由轻微磨损机制转向严重磨损机制。     

钛微弧氧化膜层在不同摩擦工况下的摩擦磨损行为研究

目的 研究钛微弧氧化膜层在不同摩擦工况下的摩擦磨损行为,为该膜层在工业领域中的合理应用提供参考.方法 首先,在铝酸盐电解液中,通过恒压模式制备钛微弧氧化膜层,然后在四种摩擦工况下(干摩擦/GCr15对磨球、干摩擦/Al2O3对磨球、油润滑/GCr15对磨球和油润滑/Al2O3对磨球),测试微弧氧化膜层的摩擦学性能.通过XRD分析膜层的物相组成,通过SEM、EDS分析不同摩擦工况下磨痕的表面形貌和元素分布,测量膜层的摩擦系数和磨损率,探讨不同工况下钛微弧氧化膜层的摩擦磨损形式和机理.结果 干摩擦/GCr15对磨球工况下,膜层主要发生磨粒磨损,磨损率为1.4×10–5 mm3/(N·m);在干摩擦/Al2O3对磨球工况下,膜层迅速失效;在油润滑/GCr15对磨球工况下,膜层仅发生轻微磨损,表面出现疲劳剥落现象,磨损率为5.3×10–6 mm3/(N·m);在油润滑/Al2O3对磨球工况下,膜层疲劳磨损较严重,磨损率为1.5×10–5 mm3/(N·m).结论 当对磨副材料为硬度较低的金属材料时,钛微弧氧化膜层在干摩擦和油润滑工况下,均表现出良好的耐磨性,但干摩擦工况容易造成对磨副材料的严重磨损;当对磨副材料为高硬度的陶瓷材料时,干摩擦工况下,钛微弧氧化膜层的耐磨性很差,然而通过润滑油可以显著降低膜层的摩擦系数和磨损率.     

Al含量对Fe3Al金属间化合物耐磨性的影响

采用机械合金化和热压烧结法制备了不同Al含量的Fe3Al金属间化合物块体材料,室温下在M-2000磨损试验机上进行了不同载荷和距离的干摩擦磨损试验,利用SEM观察试样磨损后的表面形貌,对其耐磨性能和磨损机理进行了研究.结果表明,Al含量对热压烧结Fe3Al的耐磨性能有显著影响.除Fe-30Al外,Al含量越高,耐磨性越好,其中Fe-32Al的磨损量大幅度下降,而Fe-30Al出现反常.不同Al含量的Fe3Al块体材料的耐磨性与其力学性能密切相关.不同载荷下Fe3Al块体材料的磨损机制有着明显差异:低载荷下磨损表面发生塑性变形,磨损形式是以磨粒磨损为主的微切削和微犁沟;而在高载荷下,应力集中产生裂纹并迅速扩展,最终导致疲劳断裂,以片层状剥落为主要特征.     

三维网络陶瓷/金属复合材料研究新进展

介绍了三维网络陶瓷增强复合材料的内部结构特点、主要制备方法以及摩擦磨损性能和抗冲击性能等研究进展。三维网络陶瓷/金属复合材料可以抑制基体合金的塑性变形和高温软化以及严重的三体磨损,使得复合材料的抗磨性能提高;这种结构有利于将集中在点或面上的应力迅速在空间体范围内分散和传递,提高复合材料的抗冲击能力;同时,这种三维双连续的结构还可能引起结构互锁的效应,使得材料具有更高的损伤容限,材料失效的危险性降低。     

Friction and wear properties of casting in-situ silicon particle reinforced ZA27 composites

The effects of silicon particle content and testing temperature on friction and wear properties of casting in-situ silicon particle reinforced ZA27 composites were investigated. The wear mechanisms were mainly discussed by observations of both worn surfaces and their side views. The results indicated that the variations of wear resistance with increasing of silicon particle content, at all of the testing temperatures applied, showed a similar tendency with a manner of non-monotonous change. It was surpdsed that the wear resistance decreased with the increase of silicon particle content from 2 vol.% to 5 vol.%, while it increased when the content was less than 2 vol.% or more than 5 vol.%. Similarly, the friction coefficient also did not change monotonously. The dominative wear mechanism changed from a relatively severe regime of plastic deformation accompanied by adhesion wear to a mild regime of smear, then to a very severe regime of severe plastic deformation induced wear, and finally again to a relatively mild regime of smear accompanied by abrasive wear as the silicon content increased. The wear resistance always decreased with elevating testing temperature, but the decrease ranges were different for the composites with different silicon contents. The friction coefficients changed irregularly for the different composites with the increase of testing temperature. Correspondingly, the wear mechanism alternated from a mild regime of smear accompanied by abrasive wear to a severe regime of plastic deformation accompanied by adhesion wear.     

Friction and wear behaviours of in situ reduced graphene oxide reinforced zirconia ceramic

The tribological behaviour of zirconia composites reinforced by in situ reduced graphene oxide (IrGO) was investigated by a rotating ball-on-plate configuration at room temperature, and was followed by a comparison with composites reinforced by pre-reduced graphene oxide(rGO). The results indicate that both the friction and wear resistance of ceramics increase with the incorporation of graphene oxide (GO). IrGO is better for enhancing the tribological performance of zirconia than rGO. The wear rate decreases by up to one order of magnitude (from 2.33 × 10⁻⁵ mm³·N⁻¹·m⁻¹ to 4.66 × 10⁻⁶ mm³·N⁻¹·m⁻¹) with 0.5 wt% GO. A protective tribofilm containing reduced graphene oxide forms at wear surfaces of ceramics, and the protruding-out of rGO is more pronounced. The main wear mechanism changes from severe delamination to plastic deformation and micro-cracking with increasing GO content. The analysis of wear tracks for ceramics with GO additives by Raman mapping reveals a decrease in the tetragonal-monoclinic phase transformation after sliding wear, which is regarded as the intrinsic reason for the improved wear resistance.     

制动摩擦材料的研究与发展现状

摩擦材料的性能是影响机械设备工作可靠性的重要因素,研究摩擦材料对改善制动系统的制动效能具有重要意义。从制动摩擦材料的分类与制备、摩擦磨损性能与机理以及性能预测三个方面,对制动摩擦材料的研究与发展现状进行了调研。首先,介绍了制动摩擦材料包括金属基、半金属基、非金属基三种类型,阐述了各种摩擦材料常用的制备方法及应用领域;其次,分析了制动压力、制动速度等工况对摩擦磨损性能的影响规律及其作用原理,简述了常见的磨损形式,并结合无石棉闸瓦的SEM微观形貌,重点探讨了粘着磨损、磨粒磨损、切削磨损、疲劳磨损与热磨损各自的产生机理及其主要影响因素。此外,归纳了摩擦材料性能的预测与分析方法,并以BP神经网络为例介绍了人工智能技术在摩擦学性能预测中的应用。最后,指出了陶瓷摩擦材料与功能性摩擦材料是未来摩擦材料的发展方向。     

Friction and wear properties of N+ ion implanted nylon 1010

The PA1010 was implanted with 450 keV N ions to three doses of 5× 1014 cm-2 , 2.5× 1015 cm-2 and 1.25 × 1016 cm-2. The friction and wear behaviors of the ion implanted PA1010 disks rubbing with two ceramic (ZrO2 and Si3N4) balls were studied using a pin-on-disk tribometer under dry friction. The results shows that the wear resistance of PA1010 is increased with the increasing implantation doses. The adhesion, plastic deformation and plow groove are wearing mechanisms for un-implanted PA1010, while abrasive wear for implanted PA1010.     

Performance and wear characteristics of ceramic, cemented carbide, and metal nozzles used in coal–water–slurry boilers

Ceramics, cemented carbides, and metals were prepared to be used as nozzles in CWS boilers. CWS burning tests in a boiler with these nozzles were carried out. The erosion wear resistance of these nozzles was compared by determining their erosion rates and hole diameter variation. Results showed that the life of the ceramic nozzles is about 30 times high than that of the metal nozzles. The wear types at the nozzle wall surface differed in various positions. The nozzle center wall section suffers form abrasive impact under low impact angles, and the damage at the center wall mainly occurs by plowing and plastic deformation for metals, and by polishing action for carbides and ceramics. The primary wear mechanisms at the exit of ceramic nozzle exhibited thermal shock damage with chipping owing to the greater thermal stresses.     

两种不同气氛下钢铜摩擦副摩擦磨损特性研究

利用MMS-1G销盘式高温高速摩擦磨损试验机,研究了氧气和二氧化碳两种气氛下CrNiMo钢/H96黄铜配副的干滑动摩擦磨损特性,并分析了其磨损机理。结果表明:摩擦系数随载荷和速度的增加而减小;磨损率随着载荷和速度的增加而增加,在改变速度与载荷的过程中,存在着摩擦磨损机制的转变,氧气气氛下,CrNiMo钢材料的磨损机理主要表现为氧化磨损、磨粒磨损;二氧化碳气氛下,CrNiMo钢材料的磨损机理主要表现为磨粒磨损、粘着磨损。     

两种不同气氛下钢铜摩擦副摩擦磨损特性研究

利用MMS-1G销盘式高温高速摩擦磨损试验机，研究了氧气和二氧化碳两种气氛下CrNiMo钢／H96黄铜配副的干滑动摩擦磨损特性，并分析了其磨损机理。结果表明：摩擦系数随载荷和速度的增加而减小：磨损率随着载荷和速度的增加而增加，在改变速度与载荷的过程中，存在着摩擦磨损机制的转变，氧气气氛下，CrNiMo钢材料的磨损机理主要表现为氧化磨损、磨粒磨损；二氧化碳气氛下，CrNiMo钢材料的磨损机理主要表现为磨粒磨损、粘着磨损。     

纳米颗粒增强NiCoCrAlY熔覆涂层的高温摩擦磨损行为

采用激光熔覆技术,在镍基高温合金表面制备相同含量的3种不同纳米颗粒增强的NiCoCrAlY涂层,考察它们在500℃空气氛围下的干摩擦磨损行为,并与未加纳米颗粒的涂层进行比较。结果表明：纳米颗粒增强涂层的高温摩擦磨损机制与未加纳米颗粒的涂层一致,均为强烈塑性变形引起的剥层磨损和氧化磨损;加入纳米颗粒后,涂层的摩擦因数增大且随滑行距离的增加呈减小趋势,涂层的磨损率仅为未加纳米颗粒涂层的34.0%～64.5%。在3种纳米颗粒中,纳米SiC颗粒对涂层高温耐磨性的改善最为显著。     

不同摩擦副材料对TC4合金摩擦磨损性能的影响

利用TRB³摩擦试验机采用球/平面接触形式探究TC4合金摩擦磨损性能，使用TC4合金球、GCr15钢球以及Si₃N₄陶瓷球作为对摩副探究TC4合金在不同法向载荷作用下摩擦划痕和磨损特性；通过3D激光共聚焦显微镜测量摩擦划痕形貌，建立能量磨损模型探究磨损过程中接触状态的变化机制，预测磨损进程。结果表明：随着上试样硬度的逐渐降低，球/平面的接触状态向微平面/平面的接触状态转变，摩擦划痕状态受到钛合金在压头前端位错墙和压头后端黏着颗粒的影响，划痕长度和宽度随载荷的增加线性增长，划痕深度出现“锯齿”状波动；“切削与塑性比”f_cp分布于f_cp=0.5两侧说明压头对TC4合金的损伤以微犁耕和微切削2种机制交互作用，说明划痕表面加工硬化现象对表面的保护作用，划痕硬度和表面粗糙度的关系可以预测材料变形过程中的损伤情况。