石墨对钒钛铁精矿原位制备铁基摩擦材料的影响

在真空条件下以钒钛铁精矿为原料原位碳热还原烧结制备铁基摩擦材料,研究石墨含量对铁基摩擦材料显微组织、硬度、摩擦性能以及磨损形貌的影响。结果表明,利用钒钛铁精矿可制备出性能优良的铁基摩擦材料;少量石墨促进烧结过程,石墨含量为5%时,材料组织最致密,且孔隙趋于球形,过量石墨阻碍烧结颈的形成,割裂基体;当石墨含量从3%增加到7%时,材料硬度降低约36%,摩擦系数降低约25%,材料的磨损机制由粘着磨损和轻微的磨粒磨损转变为石墨自润滑磨粒磨损,最后转变为犁削磨损;适当的石墨含量和孔隙度能有效降低磨损率,石墨含量为6%时耐磨性最好,其磨损率为2.00×10-7cm3/J。     

石墨烯-铝合金复合材料放电等离子烧结法制备及其性能研究

采用SPS放电等离子烧结法制备石墨烯-铝合金复合材料,研究石墨烯含量分别为0、0.1wt%、0.2wt%、0.3wt%、0.5wt%、1wt%、2wt%、3wt%和5wt%时,复合材料的显微硬度、摩擦系数和磨损率。结果表明,SPS放电等离子烧结法制备的复合材料组织较为致密,石墨烯分散均匀。随着石墨烯质量分数的增加,复合材料的硬度先增大后减小,当石墨烯的含量为0.3wt%时,复合材料的硬度达到最大值,为144.9 HV。随着石墨烯含量的增加,复合材料的摩擦系数和磨损量先减小后增大,当石墨烯的含量为0.3wt%时,复合材料的摩擦系数和磨损量达到最小值,分别为0.31和0.0037 mm~3。     

石墨烯对铜基制动材料的性能影响

目的为了提高铜基制动材料的力学性能和摩擦学性能,选用石墨烯作为增强填料添加到铜基制动材料中,研究石墨烯对铜基制动材料性能的影响。方法采用粉末冶金的方法制备了石墨烯含量(质量分数,后同)分别为0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%的铜基复合材料,并对不同试样的力学性能和摩擦磨损性能进行比较。结果含有石墨烯的试样硬度为46.4~54.2HB,高于未添加石墨烯试样的硬度(44.5HB)。含有石墨烯的试样抗弯强度为250~418 MPa,均高于未添加石墨烯试样的抗弯强度(218 MPa),其中石墨烯含量为0.4%的试样的硬度和抗弯强度最大,分别为54.2HB和418 MPa。随着石墨烯含量的增加,材料的密度逐渐下降。当石墨烯含量为0.2%~0.4%时,材料摩擦系数的稳定性提高且磨损率降低;当石墨烯含量为0.6%~0.8%时,材料摩擦系数的稳定性下降且磨损率变大。当石墨烯含量为0.4%时,材料的摩擦系数最稳定,摩擦系数的方差为0.3×10~(-3)(未添加石墨烯的试样为1.4×10~(-3)),磨损率最低,位于0.136×10~(-6)~0.185×10~(-6) mm~3/(N·m)之间(未添加石墨烯的试样位于0.42×10~(-6)~0.82×10~(-6)mm~3/(N·m)之间)。结论少量的石墨烯(0.2%~0.4%)可以显著提高铜基制动材料的硬度和弯曲强度,其中石墨烯含量为0.4%时,制成的制动材料的机械性能最佳,同时试样的摩擦系数稳定,磨损率较低。     

镍-铁-石墨-硅自润滑材料及其性能

采用熔炼法制备出镍-铁-石墨-硅自润滑材料,并研究了铁含量对镍-铁-石墨-硅自润滑材料的力学性能、干摩擦磨损性能及油润滑摩擦磨损性能的影响.结果表明:随着铁含量的增加,合金中石墨量逐渐增多,自润滑性能逐渐提高,材料的冲击韧性和抗拉强度逐渐降低,硬度值先减小后增大;材料的干摩擦因数和油润滑摩擦因数均随着铁含量的增加而逐渐降低,磨损率随着硬度值的增大逐渐减小,其中Ni-60Fe-3.5C-1Si合金(质量分数,%)的摩擦因数最小,干摩擦因数和油润滑摩擦因数分别保持在0.18和0.05.     

C含量对TiWCN复合膜微结构、力学性能和摩擦磨损性能的影响

采用磁控溅射仪制备了一系列不同C含量的Ti WCN复合膜.利用XRD,SEM,纳米压痕仪和高温摩擦磨损仪等对Ti WCN复合膜的微结构、力学性能和摩擦磨损性能进行了表征.结果表明:Ti WCN复合膜由fcc结构的Ti WCN相和六方结构的Ti2N相组成;随着C含量增加,薄膜硬度先升高后降低,室温摩擦系数逐渐减小,而磨损率先减小后增大.当C含量为11.25%时,硬度达到最大值,为35.97 GPa;磨损率获得最小值,为1.26×10-5mm3·N-1·m-1.当C含量为13.68%时,摩擦系数最小,为0.32.当温度低于370℃时,Ti WCN复合膜的摩擦系数和磨损率小于Ti WN薄膜;当温度超过370℃时,Ti WCN复合膜的摩擦系数和磨损率大于Ti WN薄膜.C添加到Ti WN薄膜中提高了薄膜的力学性能和常温摩擦磨损性能,而薄膜的高温摩擦磨损性能并未得到改善.     

AlN对铁基合金等离子喷焊层组织和摩擦磨损性能的影响

目的 加入AlN提高铁基合金的摩擦磨损性能。方法 采用PTA-400E3-HB等离子喷焊设备在Q235钢表面制备添加AlN的铁基合金喷焊层。通过光学显微镜、扫描电镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）研究喷焊层的组织和相结构。利用显微硬度计、摩擦磨损试验机和台阶仪对喷焊层的硬度和摩擦磨损性能进行测试。结果 添加AlN的喷焊层主要物相为α-Fe、γ-Fe和(Fe,Cr)7C3。未添加AlN的喷焊层由等轴晶组成,添加AlN的喷焊层呈现柱状树枝晶,且随AlN量增加,树枝晶组织愈加粗大。添加1%AlN喷焊层的平均显微硬度最高,为(890.1±46.8)HV0.3,比铁基喷焊层的显微硬度高131.6HV0.3;当AlN含量增加,未转变奥氏体量增加,导致喷焊层的硬度降低。加入AlN的喷焊层的摩擦系数均降低,摩擦系数稳定在0.40~0.57之间。当AlN添加量为3%时,喷焊层的磨损形貌最光滑,磨损率为1.15×10-14 m3/(N?m)。添加AlN后,喷焊层的磨损机理从之前的粘着磨损变为磨粒磨损。结论 添加AlN能提高铁基喷焊层的摩擦磨损性能。     

Cr含量对掺铬类石墨镀层摩擦学性能的影响

采用4靶非平衡磁控溅射离子镀技术,在高速钢和硅基体上制备出不同Cr含量的掺铬类石墨镀层,研究了类石墨镀层的显微硬度、摩擦系数和比磨损率,分析了Cr含量对镀层的表面、断面形貌及微观结构的影响.结果表明,随Cr含量的增加,类石墨镀层硬度逐渐降低;摩擦系数和比磨损率先降后升;镀层由非晶逐步变成有择优生长趋势的纳米晶与非晶混合多层结构.当Cr含量在2wt%～10wt%时,镀层表面光滑而结构致密,镀层C、Cr成分均匀分布,硬度为19.8～21.4 GPa,最小的摩擦系数为0.045和最低比磨损率1.32×10-16m3/N·m,具有良好的减摩耐磨性能.     

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     

Fe3Al-Cu基刹车材料的制备及其摩擦学特性

采用机械合金化结合热压烧结法制备了一种新型Fe3Al-Cu基刹车材料,并对其力学性能及摩擦学特性进行了研究.结果表明,相比Fe基材料,Fe3Al-Cu基刹车材料密度小,强度高,随着Cu含量的增加(6%～30%,质量分数),其硬度和强度降低,摩擦系数和磨损率都升高.Cu含量为12%～18%时摩擦系数高而稳定,耐磨性好,此时摩擦系数为0.5～0.55,平均磨损率约1.5×10-5 mm3·N-1·m-1.不同阶段材料的摩擦磨损机制不同,摩擦初期以磨粒磨损为主;中期主要包括塑性变形、裂纹扩展和疲劳断裂;后期主要是氧化磨损,当Cu含量过高时(大于24%)会发生粘着磨损.     

石墨含量对铜基材料摩擦磨损性能的影响

探讨了石墨含量对铜基材料摩擦磨损性能的影响和材料的摩擦磨损机理。结果表明：不含石墨时，材料的摩擦系数和磨损率均较大，磨损主要为粘着磨损；添加石墨后，材料的摩擦系数和磨损率均显著降低，且随石墨含量增加，摩擦系数逐渐降低，在一定石墨含量范围内（＜３．５％），磨损率也逐渐减小，这与材料的强度、硬度有关。材料的磨损以应变疲劳磨损为主。随载荷增加，摩擦系数和磨损率均增加。     

镍对铜基粉末冶金摩擦材料摩擦磨损性能的影响

为了研究镍对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响,采用粉末冶金技术制备了镍含量分别为0%、3%、6%、9%的铜基摩擦材料。在定速摩擦试验机上进行摩擦磨损试验,研究了摩擦速度、镍含量对摩擦磨损性能的影响。结果表明,镍可有效提高摩擦材料的强度和硬度。随镍含量的增加,材料磨损率减小,摩擦系数稳定性增加。当镍含量大于6%时,在高速摩擦时,镍可在材料表面形成致密而均匀的氧化镍层,氧化镍与基体结合强度较高,提高了摩擦稳定性。     

Ti_3C_2 MXene填充环氧树脂复合材料摩擦学性能研究

该工作通过氢氟酸溶液刻蚀MAX相粉末(Ti_3AlC_2)制备得到了具有"手风琴"形貌、粒径在2～6μm、质量良好的Ti_3C_2MXene。采用溶液共混法,将Ti_3C_2MXene用作填料,制备了环氧树脂复合材料,研究了其摩擦磨损性能,探讨了其性能改善机理。结果表明:Ti_3C_2MXene的引入,增强了复合材料的硬度,改善了其摩擦磨损性能。随着填料含量的增加,摩擦系数和磨损率都呈现出先下降后增加的趋势。填料含量为0.25%的环氧复合材料的磨损率为最低(5.13×10~(-5)mm~3/mN),比纯环氧树脂降低了80%。当含量为0.5%时,Ti_3C_2/环氧复合材料的摩擦系数为最低(0.21),比纯环氧树脂降低了70%。Ti_3C_2/环氧复合材料由于Ti_3C_2MXene的引入,其硬度得到提高。随着填料含量的增加,硬度逐渐升高。当填料含量为1.0%时,复合材料硬度达最大值,比纯环氧树脂提高了29.4%。     

MoS_2对Fe-20wt%Cu基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

以Fe-20wt%Cu合金为基体,利用热压烧结法制备Fe-20wt%Cu基摩擦材料,研究了MoS_2含量对Fe-20wt%Cu基摩擦材料的组织、摩擦学性能及摩擦机理的影响。分析了MoS_2含量对复合材料密度、硬度、孔隙率和摩擦性能的影响。结果表明,MoS_2含量为3%时,该材料的摩擦系数为0.5973,磨损率为0.58×10-9kg/(N·m),此时试样摩擦磨损性能最佳。总体而言随着MoS_2含量的增加,磨损后试样表面的性能先升高后降低。     

不同成分对C/C-SiC材料摩擦磨损行为的影响与机理

采用温压-原位反应法制备C/C-SiC复合材料,研究了SiC、石墨和树脂炭成分对C/C-SiC材料摩擦磨损行为的影响及其机理.结果表明:SiC在摩擦表面摩擦膜的形成过程中起骨架作用,提高SiC的含量有利于提高摩擦系数,降低磨损率;树脂炭在材料中具有粘结各成分和提高摩擦系数的作用,但其成膜性较差,易增大磨损率;石墨粉在制动过程中起润滑作用,适量石墨粉有助于形成稳定的摩擦膜降低磨损率;摩擦表面摩擦膜的形成有利于减少C/C-SiC材料的磨损率.     

复层铁基粉末冶金材料的摩擦学性能

采用粉末冶金工艺制备基体致密、表层多孔含油的双层复合铁基含油材料,用HDM-20端面摩擦磨损试验机评价其摩擦磨损性能。结果表明,改变表层中TiH_2的含量可以实现孔隙率的变化,有效改善润滑性能,适宜TiH_2的含量可满足复层材料力学性能和润滑性能的平衡;在较高负载工况时,复层材料润滑性能较单层烧结材料好,且随着表层厚度的增加,摩擦系数先降低后升高,当表层厚度占材料总厚度的50%时,复层材料的承载能力最高,摩擦磨损性能最好。     

碳纳米管复合镀层在不同摩擦组合下的摩擦学行为

对CVD法制备的碳纳米管进行了表面改性和修饰,然后通过化学共沉积方法制备了高硬度的碳纳米管复合镀层,并研究了碳纳米管复合镀层在不同摩擦组合下的摩擦学行为.结果表明:经过改性处理后的碳纳米管表面拥有丰富的表面官能团,这使大量的碳纳米管复合于镀层中,从而导致了镍磷复合镀层的硬度显著提高,达到946 HV.摩擦实验得出,在润滑状态下以钢环为摩擦副,碳纳米管增强的镍磷复合镀层比传统耐磨材料SiC增强的镍磷复合镀层具有更低的摩擦系数和磨损率.此外,不同摩擦组合下的摩擦结果表明,SiC复合镀层相互摩擦时尽管拥有较低的磨损率,但其摩擦系数仍然较高,而碳纳米管复合镀层相互摩擦时表现出最低的摩擦系数和磨损率,其摩擦系数和磨损率分别为0.108 7和1.49×10-3 g/m.     

等温淬火球铁滑动摩擦磨损实验研究

将不同牌号的等温淬火球铁(Austempered Ductile Iron,ADI)材料和40Cr钢分别与GCr15钢匹配,利用MMW-5摩擦磨损实验机进行滑动摩擦磨损性能的研究。结果表明:ADI材料与GCr15材料匹配时的摩擦系数明显小于40Cr钢与GCr15钢匹配时的摩擦系数;当等温淬火温度在280~340℃时,等温淬火温度越高,其硬度越低,ADI初始硬度小的易磨损,但在磨损过程中硬度的增加量上升很快。     

B、Si元素对激光熔覆Fe-Cr-Mo-B-Si非晶涂层的非晶形成能力及其摩擦学机理的影响

目的探究不同配比的B、Si元素对铁基非晶涂层非晶形成能力的影响,确定B、Si元素的最佳配比。方法通过对B、Si元素配比进行优化,采用激光熔覆技术制备组织均匀、性能优良的铁基非晶涂层,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪、显微硬度计、纳米压痕仪与摩擦试验机对涂层的结构物相、微观形貌、力学性能及其摩擦学性能进行分析测试,研究B、Si元素对铁基非晶涂层组织结构与摩擦学性能的影响。结果 B、Si元素的原子数分数均达到10%时,涂层的非晶含量最高,由不含B、Si元素时的15%提升至47%,涂层由非晶相、铁基固溶体和铁铬钼的金属间化合物组成。涂层厚度在400μm左右,显微维氏硬度达到1400HV0.2。在往复摩擦条件下,涂层的摩擦系数稳定在0.45,磨损率为2.28×10–6 mm3/(N·m),耐磨性能优良。结论在激光熔覆Fe Cr MoBSi非晶涂层时,当B、Si元素的原子数分数均为10%时,B、Si小原子尺寸元素可以阻碍铁基非晶涂层中FeCrMo金属间化合物的形成,有效提高其非晶形成能力,进一步提高涂层的硬度和摩擦学性能。     

纯钛表面激光熔覆铁基耐磨涂层结构及摩擦学性能(英文)

利用激光熔覆技术在纯钛表面制备铁基涂层。用 XRD、SEM、TEM分析涂层的相组成和晶体结构。在UMT-2MT摩擦磨损试验机上对铁基涂层在不同载荷和不同滑动速度下的摩擦磨损性能进行测试。用SEM和3D表面轮廓仪分析铁基涂层磨损后的表面形貌和磨屑形貌。结果表明:钛表面激光熔覆制备的铁基涂层的显微硬度约为860HV0.2,具有优异的耐磨性能,磨损率为(0.70～2.32)×10-6mm3/(N·m),可以显著提高纯钛基材的耐磨性能;涂层的磨损机理为轻微的磨粒磨损和粘着磨损。     

MoS2-Zr复合薄膜的摩擦学性能研究

目的改善MoS_2薄膜的疏松结构,提高其硬度及摩擦磨损性能。方法采用离子源辅助磁控溅射技术在GCr15基体上沉积不同Zr含量的MoS_2-Zr复合薄膜,通过SEM分析薄膜的表面及截面形貌。采用EDS检测薄膜的成分,采用显微维氏硬度计测试薄膜的硬度,采用Rockwell-C硬度计进行压痕测试实验,采用球-盘式旋转摩擦磨损试验机评价薄膜的摩擦磨损性能。结果 MoS_2-Zr复合薄膜的致密程度和硬度随着Zr含量的增加而增大,其硬度值为300~500HV。复合薄膜与基体的结合力随着Zr含量的增加而增强,但当Zr含量过高时,结合力下降。含Zr原子数分数为15%的MoS_2-Zr复合薄膜具有最好的摩擦学性能,其平均摩擦系数为0.09,磨损率为9.33×10~7 mm~3·N~(–1)·m~(–1),耐磨寿命达5.25×105 r。结论 Zr的掺杂改善了纯MoS_2薄膜的疏松结构,提高了MoS_2薄膜的硬度和结合力,合适的Zr掺杂可以获得较低的摩擦系数和较长的耐磨寿命。