蛇纹石粉体作为机械摩擦副磨损表面自修复添加剂的研究

作为减摩抗磨新材料,机械摩擦副磨损表面自修复添加剂受到了研究者的广泛关注。本文介绍了自修复添加剂的主要原料蛇纹石的构成,以及自修复添加剂的修复机理,综述了自修复添加剂的实验室应用研究和工业应用,最后对机械摩擦副磨损表面自修复添加剂的未来研究方向做出展望。     

载荷和转速对水热法合成蛇纹石粉体自修复性能的影响

以MgO和SiO2为原料,采用水热法合成了粒径为1～3 μm的蛇纹石粉体.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜表征了粉体的物相组成和微观形貌.设计阶梯加载和提速试验,利用MMW-1A型万能摩擦磨损试验机考察了载荷和转速对蛇纹石粉体自修复性能的影响.结果表明:载荷和转速对蛇纹石粉体自修复性能的发挥影响显著.含蛇纹石粉体油品为润滑介质,载荷为20 kg、转速为300 r/min时试样实时磨损量最小;与46#机械油润滑相比,此时磨损表面光滑平整,被有效修复.     

蛇纹石微粉对球墨铸铁摩擦副的减摩抗磨作用机理

采用MM-200摩擦磨损试验机评价了蛇纹石微粉作为润滑油添加剂对球墨铸铁的减摩抗磨作用.借助扫描电子显微镜、X射线能谱仪、纳米压痕仪、X射线光电子能谱仪等对磨损表面进行了分析,并探讨了其减摩抗磨机理.结果表明:蛇纹石微粉能显著提高球墨铸铁摩擦副的摩擦学性能.当添加量为0.5%(质量分数)时,能使摩擦系数较基础油降低51.5%,磨损量减少29.6%.磨损表面元素主要由Mg,Si,Fe,O,C组成,磨损表面光滑平整且具有较高的纳米力学性能.分析认为:由于蛇纹石微粉呈层片状结构,且表面存在大量的不饱和键而具有很高的化学活性,在摩擦力作用下趋向与摩擦表面发生物理、化学作用,形成铁镁的氧化物、水合氧化物、硅酸盐,铁的碳化物及石墨化碳等物相,可强化摩擦副表面,增强其自润滑能力,提高其减摩抗磨性能.     

热处理温度对Ni-P化学镀层磨损形态和机制的影响

重点研究了Ni-P化学镀层和复合镀层在冲击振动载荷作用下磨损机制和磨损形态及其与镀层组织和耐磨性的关系。结果表明,振动磨损条件下的磨损形态随热处理温度的升高,由镀态时的犁沟和界面剥落逐步转变为单一细小的犁沟,即属于典型的微切削机制;第二项粒子、稀土元素(RE)对镀层的磨损机制和耐磨性也有较大提高。     

蛇纹石对铁基金属摩擦副的减摩修复作用EI北大核心CSCD

系统总结了蛇纹石粉体的粒度、在润滑油脂中分散稳定性、热处理、稀土镧化合物及应用工艺等对其减摩修复作用的影响,明确了提升蛇纹石摩擦性能的调控方向。深入分析了铁基摩擦副减摩修复层在表面形貌、化学成分、晶相结构与机械性能等方面的特征及形成过程,探讨了蛇纹石对铁基摩擦副的减摩修复作用机制,提出了本领域尚未解决的关键问题及未来重点研究方向。     

转速对铝硅酸盐玻璃陶瓷摩擦磨损特性的影响

在MRH-5A型环块磨损试验机上考察了不同转速(100r/min,250r/min,400r/min和550r/min)下铝硅酸盐玻璃陶瓷与45号钢对摩时的摩擦磨损特性,运用扫描电子显微镜和定点探针观察与分析了磨损表面形貌和成分,并对材料的磨损机理进行了探讨.研究结果表明:在低速区,玻璃陶瓷的磨损失效主要为轻微的塑性变形和犁沟;在中速区,玻璃陶瓷的磨损失效主要为表层微观犁削和晶粒脱落;而在高速区,玻璃陶瓷的磨损失效主要为大片剥落和表层元素的转移.     

蛇纹石对不同粗糙度45~#钢表面的减摩行为

利用MMW-1A型万能摩擦磨损试验机研究蛇纹石对3种不同粗糙度45#钢表面的减摩行为。采用三维视频显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪对实验前后磨损表面形貌和化学组成进行分析。结果表明：蛇纹石的减摩效果对于光滑磨损表面更为显著。当表面粗糙度Ra=0.742μm时,磨损表面被有效修复,摩擦系数大幅下降,表面粗糙度下降了72.1%,并且磨损量仅有1.3mg;当Ra=1.424μm和3.706μm时,摩擦副磨损遵循一般金属材料的磨损特征。修复层平整光滑,其形成与磨损存在一个动态平衡。     

蛇纹石/La复合粉体的制备及其摩擦性能

分别采用水溶液沉淀法和乙醇溶液沉淀法制备了蛇纹石/La复合粉体,并分别在120℃（脱除吸附水）和700℃（蛇纹石脱除羟基）对复合粉体进行了干燥和煅烧热处理。利用X射线衍射法、扫描电子显微镜、能谱分析表征了复合粉体的物相组成、微观形貌。利用MM-10W型多功能摩擦磨损试验机对复合粉体的摩擦性能进行了评价。结果表明：蛇纹石/La复合粉体中,La化合物呈纳米颗粒,并包覆在蛇纹石表面;700℃煅烧将导致蛇纹石/La复合粉体物相变化和摩擦性能变差;120℃干燥处理的蛇纹石/La复合粉体具有良好的减摩-抗磨性能,摩擦因数较未添加者降低22.48%以上。     

热处理对电气石矿物粉体表面自由能的影响

将电气石粉体在500～800℃焙烧处理,用表面张力仪测量热处理前后粉体对水、乙醇、30%乙二醇水溶液的接触角,并用Wu氏方程计算电气石粉体的表面自由能及组成.用X射线衍射仪、X光电子能谱仪等研究热处理影响电气石粉体表面自由能的机理.结果表明:随着热处理温度升高,电气石粉体的表面自由能及极性分量逐渐增加,且在800℃具有最大值;产生这种现象的原因在于随着热处理温度升高,电气石粉体表面铁元素逐渐从二价向三价转化,其晶胞体积逐渐缩小、电极性增加.     

热处理温度及掺杂对氧化镍电极赝电容器特性的影响

应用电化学阴极沉积法在Ni基片上制得Ni(OH）2膜，经热处理虱到NiO膜，研究了热处理温度，钴掺杂对NiO膜电极赝电容性能的影响，结果发现：在250－500℃，随着热处理温度的升高，NiO膜电极比容量逐渐减小，钴掺杂使比电容量显著增大，以掺钴的NiO膜为电极，以1mol/L的KOH水溶液为电解质溶液，所得电容器的比电容量可达75F／g。     

金属微粉对碳化硅材料性能的影响

借鉴“塑性相成型的原理”,在纯碳化硅材料中加入不同质量百分比的金属硅粉、铝粉,研究了硅、铝粉加入后对纯碳化硅材料的成型性能以及烧后试样的体积密度、显气孔率、常温抗折强度的影响。结果表明:在纯碳化硅材料中分别加入硅、铝粉之后,由于金属的延展性,在成型过程中有利的填充了碳化硅颗粒间的空隙,使得干坯更加致密。在烧结过程中,少量的金属颗粒起到烧结助剂的作用,在高温烧结过程中形成液相,充填在关键的碳化硅间隙,使其通过液相烧结成致密体。     

O'-sialon-ZrO2-SiC复合材料/不锈钢摩擦副的室温摩擦磨损性能研究

研究了Ｏ’－ｓｉａｌｏｎ－ＺｒＯ２－ＳｉＣ复合材料／不锈钢摩擦副的室温摩擦磨损性能。室 温干摩擦条件下,磨损机制以粘着磨损为主,Ｏ‘－ｓｉａｌｏｎ－ＺｒＯ２－ＳｉＣ复合材料的磨损率比不锈钢的低一个数量级,分形结果研究表明,随实验载荷的增加,磨损的加剧,材料对应的分形维数也变大,实验过程中,材料室温磨损的分形维数变化 在１．２８￣１．３８之间。     

刷体温度对高速微电机电刷磨损性能的影响

采用自制焙烧型电刷和进口高阻电刷在交流串激式高速微电机进行电刷磨损性能测试，并对电刷刷体温度进行了测量，考察了电刷刷体温度与电刷磨损速率的关系，运用相关理论对刷体温度、对电刷磨损性能的影响进行了详细分析。研究结果表明，电刷刷体温度的高低对电刷的磨损性能具有决定性的影响，刷体温度越高，电刷磨损越快。刷体温度可以作为考察高速微电机电刷磨损性能重要的指标参数。     

硅灰石的表面改性对其填充PTFE复合材料摩擦学性能和力学性能的影响

利用钛酸酯偶联剂、硅烷偶联荆和硬脂酸对硅灰石进行表面改性,并对改性后的硅灰石进行类似与聚四氟乙烯(PTFE)复合加工过程中的热处理,测量其处理前后填料与水的接触角的变化,同时还考察了3种改性剂对PTFE/硅灰石复合材料的摩擦学性能和力学性能的影响.结果表明,硅烷偶联剂改性的硅灰石经过热处理后与水的接触角由64.5°增加到126.5°,表面能接近PTFE基体,相比其它改性荆能够更有效地提高复合材料的摩擦学性能和力学性能.     

ZrSiO_4和Al_2O_3粒度对制动摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用热压成型法制备有机制动摩擦材料,对所制备的摩擦材料进行摩擦磨损测试。研究填料硅酸锆和氧化铝的粒度对多纤维增强树脂基制动摩擦材料摩擦磨损性能的影响。研究结果表明,硅酸锆和氧化铝的加入可起到良好的增摩效果,随着填料粒度的细化,摩擦系数减小,但稳定性在粒度居中时最好,同时对磨损率也有一定影响。通过观察试样磨损后表面形貌探讨摩擦磨损机理。     

DTBP交联UHMWPE磨粒磨损性能研究

本文采用二叔丁基过氧化物(DTBP)作为交联剂,对UHMWPE进行化学改性,通过改变DTBP的含量、交联反应时间、交联反应温度来制备试样,并通过性能测试、分析获得最佳的成型工艺条件。实验结果表明:在DTBP交联改性成型工艺中,DTBP与UHMWPE质量比为0.4%、交联反应时间为10分钟、交联反应温度为150℃时,制品的磨粒磨损率最低,磨粒磨损性能最好。与未交联试样相比,磨粒磨损性能提高了2.86倍,并且硬度、拉伸性能有小幅度上升。     

改性超高分子量聚乙烯的摩擦磨损性能研究

通过添加聚丙烯(PP)和交联聚丙烯(PP-X)对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)进行改性,研究了UHMWPE及其共混物的摩擦磨损性能.结果表明,在200 r/min滑动速度下,当PP或PP-X的质量分数为30%时,UHMWPE/PP的摩擦因数降至0.13,降幅达38.1%,磨痕宽度降至5.05 mm;UHMWPE/PP-X的摩擦因数降到0.12,降幅达42.9%,磨痕宽度则降至4.50 mm,UHMWPE/PP-X具有更优异的摩擦磨损性能.负载增大,UHMWPE及其共混物的摩擦磨损性能降低.磨损时间小于60 min,UHMWPE及其共混物的摩擦因数和磨痕宽度变化不大;超过60 min,摩擦因数和磨痕宽度均增大,UHMWPE/PP-X的增幅最小.高速滑动下UHMWPE/PP-X的摩擦磨损性能最高.     

蛇纹石硫酸浸出过程动力学研究

首先确定了蛇纹石硫酸浸出过程中影响浸出速率的主要因素,以此为条件,对蛇纹石中MgO的浸出速率进行了研究。结果表明：MgO的浸出动力学能适用容积反应模型,其浸出速率可表示为样品中残留MgO量的二级反应,其表观活化能约为93.20kJ/mol,属化学反应控制。     

莫来石对Y-TZP陶瓷摩擦磨损性能的影响

用环-块摩擦磨损试验机在室温下研究了莫来石弥散钇稳定四方氧化锆多晶陶瓷(mullite dispersed yttria stabillized tetragonal zirconia polycrystal,MDZ)与高铬铸铁(high chromium cast iron,HCCI)摩擦副在2％(质量分数)SiO2磨粒的5％NaOH溶液中的摩擦磨损性能。结果表明：载荷在100-500N范围内,含15％(质量分数,下同)莫来石的15 MDZ复合陶瓷的耐磨性明显优于20 MDZ(含有20％莫来石)。载荷500N下,虽然3Y-TZP(yttria stabillized tetragonal zirconia polycrystal,含3％摩尔分数氧化钇)中弥散15％莫来石后力学性能下降,但耐磨性提高。柱状莫来石对耐磨性的主要贡献是：具有承载作用;阻碍裂纹扩展;折断的柱状莫来石的“滚针轴承”作用减轻磨擦副之间的摩擦磨损。MDZ复合陶瓷的主要磨损机制为微观犁削和柱状莫来石晶粒脱落。