青铜-石墨热喷涂层在干摩擦和水润滑条件下的摩擦磨损性能

在MM-200摩擦磨损试验机上研究了青铜-石墨热喷涂层在干摩擦和水润滑条件下的摩擦磨损性能,采用扫描电镜(SEM)对磨损表面形貌进行了观测和采用X射线能谱分析(XPS)分析了涂层成分。结果表明,在水润滑条件下涂层摩擦因数和磨损率均低于干摩擦条件下;在水润滑条件下磨损机制为轻微磨粒磨损和犁削磨损,在干摩擦下主要是较为严重的粘着磨损和犁削。这是由于水润滑降低了摩擦副界面温度,提高了石墨润滑膜的韧性,改善了润滑效果,从而阻止了粘着磨损的发生,水还促进了钢偶件表面致密氧化膜的形成,从而减轻磨损。因此水润滑对涂层磨损性能有较大影响。     

浸渍石墨配对9Cr18密封摩擦副的摩擦特性

针对无压喷油运行工况下机械密封端面磨损严重问题,基于多功能摩擦磨损试验机开展浸呋喃树脂石墨M180K和浸锑石墨M181D配对9Cr18金属环的摩擦磨损试验。探讨操作工况参数轴向载荷和线速度对浸渍石墨摩擦因数和摩擦扭矩两摩擦特性参数的影响,对比研究不同摩擦状态下线速度对两摩擦特性参数的影响,并基于三维形貌仪采集2种浸渍石墨试验前后的表面形貌。结果表明：低黏油润滑工况,一定范围内提高pv值有助于减小浸渍石墨摩擦因数,但轴向载荷的增加提高了摩擦扭矩;而较大轴向载荷时,增加线速度有助于减小摩擦扭矩;相同操作工况和摩擦状态下,浸锑石墨摩擦因数显著小于浸呋喃树脂石墨对应值且表面磨损轻微;相比而言,浸锑石墨的耐磨性更优异,更适用高参工况。     

石墨润滑下人字闸门底枢摩擦副摩擦学性能*

为研究石墨润滑条件下各参数对人字闸门底枢摩擦副摩擦磨损性能的影响，采用UMT-2多功能摩擦磨损试验机进行销-盘摩擦副试验，模拟闸门底枢低速重载工况条件，研究不同摩擦速度、石墨粒径下不同表面粗糙度人字闸门底枢摩擦副的摩擦磨损性能。试验结果表明：在不同转速工况下，表面粗糙度为0.8 μm的摩擦副采用粒径10 μm石墨颗粒润滑时润滑性能最优，表面粗糙度为2.0 μm的摩擦副采用粒径21 μm石墨颗粒润滑时润滑性能最优；随着转速增加，摩擦副摩擦因数与磨损量均增加。研究表明，石墨粒径大小和摩擦副表面粗糙度共同影响摩擦副摩擦学性能，这为闸门底枢的固体润滑剂选择和摩擦参数设计提供理论依据。     

浸渍磷酸盐石墨与9Cr18Mo不锈钢配副的摩擦磨损性能研究

针对航空发动机石墨密封常用的摩擦副浸渍磷酸盐石墨(M234Ao)和9Cr18Mo不锈钢材料,在UMT-TriboLab试验机上进行球-盘、销-盘接触摩擦试验,研究其低速轻载、高速重载工况以及干摩擦、油润滑下的摩擦磨损性能,利用接触式形貌仪、金相显微镜等对摩擦副表面进行观察分析,并分析其磨损机制。结果表明：在油润滑及面-面接触下的摩擦因数和磨损率明显低于干摩擦和点-面接触下;添加油介质可以降低界面摩擦剧烈程度,抑制金属氧化以及降低摩擦因数,特别是在高速重载工况下;M234Ao和9Cr18Mo配副间的磨损机制以磨粒磨损和黏着磨损为主,伴随有犁沟、微裂纹及擦伤现象。     

浸渍石墨/38CrMoAlA (喷涂)配对密封摩擦副的干摩擦性能

针对干摩擦机械密封在高速运转工况下密封端面的摩擦磨损而导致密封失效问题,通过试验分析几种典型摩擦副材料组对在干摩擦下的摩擦磨损性能。选择浸锑石墨M106D和浸树脂石墨M106K分别与38CrMoAlA以及喷涂Cr2O3、Al2O3的38CrMoAlA硬环组对,采用Plint摩擦磨损试验机,监测摩擦副在高速干摩擦条件下的摩擦因数,分析轴向载荷及线速度对摩擦因数的影响,通过白光干涉仪观测试验前后端面形貌。结果表明：干摩擦下,喷涂的硬环表面石墨转移附着较少,其更耐磨、磨损程度小,浸锑石墨较浸树脂石墨磨损少;6组配对试验主要磨损形式为磨粒磨损,其中浸锑石墨/喷涂Al2O3的38CrMoAlA摩擦副摩擦因数最小;由于石墨的自润滑性,适当增加转速和轴向载荷均有利于降低端面摩擦因数。     

不同材料配对机械密封的端面摩擦特性试验研究

以硬质合金YG8为动环,分别配对20%石墨填充聚四氟乙烯、碳石墨和SiC环组成3组密封副进行摩擦特性试验,获得32#液压油中3组密封副的工况参数与摩擦因数关系的包络线。试验表明:SiC-YG8组对的磨损量最小,摩擦因数最大;碳石墨-YG8组对的磨损量最大,摩擦因数最小;20%石墨填充四氟-YG8组对具有较小的磨损量和摩擦因数。机械密封端面摩擦特性取决于动静环配对材料和摩擦磨损条件,包括端面载荷、滑动速度及润滑介质性质等因素,利用工况参数与摩擦因数关系的包络线可以判断某一润滑介质条件下机械密封的端面摩擦特性。     

石墨种类对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响

采用柔性石墨、造粒石墨和鳞片石墨分别制备粉末冶金烧结摩擦材料，研究不同种类片状石墨对摩擦材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：不同种类石墨制备的摩擦材料的密度和力学强度差异，将影响材料基体在制动过程中的组织形态，使摩擦界面呈现不同的磨损形式，其中柔性石墨摩擦材料的主要磨损机制为氧化磨损，造粒石墨摩擦材料的主要磨损机制为犁削磨损和磨粒磨损，鳞片石墨摩擦材料的主要磨损机制为犁削磨损和黏着磨损；造粒石墨制备的摩擦材料在不同速度下制动和重复单次制动时的摩擦因数波动值较小，摩擦因数稳定性好，且具有适中的磨耗量，综合摩擦磨损性能最佳。     

不同润滑介质下钢-钢摩擦副的摩擦磨损性能

研究了钢-钢摩擦副在干摩擦、水润滑、酒精润滑和60 N油润滑等条件下的摩擦磨损行为。结果表明:润滑介质可以显著降低钢-钢摩擦副的摩擦系数,在干摩擦、水润滑、酒精润滑和60N油润滑,摩擦载荷为(50～200)g(钢球半径为2 mm)时摩擦系数的平均值分别为0.75～0.81,0.45～0.33,0.22～0.15,0.13～0.09;在高载荷下酒精润滑与油润滑磨损速率相差甚小,并且在摩擦磨损初期阶段(500 s之内)摩擦系数相差甚少;同时,酒精润滑条件下的磨损表面形貌与油润滑下的磨损表面形貌极为相似,无明显粘着现象。分析表明,酒精润滑是一种绿色润滑介质,在压延、拉伸工业中有良好的应用前景。     

碳化硅陶瓷与聚醚醚酮复合材料的摩擦磨损特性研究

研究了碳化硅(SiC)陶瓷/聚醚醚酮(PEEK)复合材料摩擦副在干摩擦和水润滑条件下的滑动摩擦磨损行为,并分析了载荷和水润滑条件对SiC/PEEK摩擦副摩擦因数和耐磨性的影响。结果表明:干摩擦条件下,摩擦因数随时间的增加逐渐趋于稳定直至试验结束,载荷越大,达到稳定摩擦状态所需要的时间越短;水润滑条件下,由于水的存在,改善了SiC/PEEK摩擦副的边界润滑条件,同时水起到了冷却作用,因此载荷对摩擦因数的影响不大。     

SiC/石墨配副密封端面织构低速磨损特性

采用端面上加工有倾斜椭圆微孔的SiC环和石墨环配副,实验研究椭圆微孔机械密封端面的低速摩擦磨损性能。实验测量干摩擦及油润滑条件下SiC环的磨损率和温升,分析表面织构对密封端面磨损特性的影响规律。结果表明:接触干摩擦条件下,与织构面配副的石墨环的磨损率明显高于光滑表面;油润滑条件下,转速相对较低时,织构面的温升高于光滑表面,表现出增磨效果;转速相对较高时,织构面的温升小于光滑表面,表现出减磨效果;并且干摩擦和油润滑条件下,表面织构均可减少磨屑的切削和犁削作用,起到表面研磨作用,使得石墨环表面更为光滑。     

PEEK450 FC30与SiC陶瓷在海水润滑下的摩擦磨损特性研究

碳纤维增强聚醚醚酮PEEK450 FC30与工程陶瓷SiC软硬组合作为海水柱塞泵关键摩擦副备选材料,利用MCF 10摩擦磨损试验机对其在海水润滑下的摩擦磨损特性进行试验研究,探讨接触压力、滑动转速对材料磨损率和摩擦系数的影响规律。试验结果表明：在一定范围内的滑动速度、接触压力下,该摩擦副呈现出较小的磨损率和摩擦系数。当滑动速度在0.5~1.5 m/s之间,接触压力为1.33 MPa时,磨损率最小。通过扫描电子显微镜观察摩擦副磨损表层发现,在海水润滑下,SiC磨损并不明显,而PEEK450 FC30的磨损主要是以塑性涂抹为特征的粘着和SiC表面粗糙峰引起的机械犁耕。研究结果对水液压元件的选材具有十分重要的指导作用。     

浸酚醛树脂石墨/SiC密封材料摩擦学特性研究

采用UMT-3多功能摩擦磨损试验机研究了3种国产典型浸酚醛树脂石墨与SiC陶瓷配对副在干摩擦和油润滑条件下的摩擦学特性,结果表明:干摩擦下,摩擦因数随载荷p与速度v的乘积(pv值)的增大呈下降趋势;pv值较小时,磨损机理主要为轻微黏着磨损和磨粒磨损,pv值较大时则变为严重黏着磨损、磨粒磨损和疲劳磨损;相同条件下的磨损率...     

Friction and wear properties of bronze–graphite composite under water lubrication

Bronze–graphite composite was prepared using powder metallurgy. The friction and wear behaviors of the resulting composites in dry- and water-lubricated sliding against a stainless steel were comparatively investigated on an MM-200 friction and wear tester in a ring-on-block contact configuration. The wear mechanisms of the bronze–graphite composite were discussed based on examination of the worn surface morphologies of both the composite block and the stainless steel ring by means of scanning electron microscopy equipped with an energy dispersion spectrometry and on determination of some typical elements on the worn surfaces by means of X-ray photoelectron spectroscopy. It was found that the friction coefficient was higher under water lubrication than that under dry sliding and it showed margined change with increasing load under the both sliding conditions. A considerably decreased wear rate of the bronze–graphite composite was registered under water-lubricated sliding than under dry sliding, though it rose significantly at a relatively higher load. This was attributed to the hindered transfer of the composite onto the counterpart steel surface under water-lubricated sliding and the cooling effect of the water as a lubricant, while its stronger transfer onto the steel surface accounted for its higher wear rate under dry sliding. Thus, the bronze–graphite composite with much better wear-resistance under water-lubricated sliding than under dry sliding against the stainless steel could be a potential candidate as the tribo-material in aqueous environment.     

一种新型摩擦材料在水润滑下的摩擦学性能研究

采用环块式摩擦磨损实验研究了一种新型摩擦材料在水润滑状态下不同载荷与转速对试样摩擦学性能的影响,并对比干摩擦条件下的摩擦学性能变化,借助磨损表面形貌观察分析其磨损机理。实验结果表明:水润滑条件下,摩擦系数随着载荷的增大而减小,随着转速的提高先增加后减小;磨损率随着载荷与转速的提高都减小。相同载荷与转速下,干摩擦时磨损机理以磨粒磨损和黏着磨损为主,而水润滑条件下水形成边界润滑,磨损机理以磨粒磨损和轻微的黏着磨损为主;水润滑条件下摩擦系数和磨损率均低于干摩擦,主要是由于水起到了润滑和冷却的作用,阻止了转移膜的形成,并在材料表面形成水膜起到了边界润滑的作用。     

不同载荷下水润滑高分子材料磨损机制的试验研究

为了研究载荷对新型水润滑高分子轴承材料磨损机制的影响,在CFT-1型摩擦磨损试验机上对该材料进行不同载荷下的无/有水润滑摩擦磨损试验,通过考察试样的摩擦因数、磨痕和磨损表面形貌,分析该材料的磨损机制。结果表明:在无水润滑条件下,该材料的摩擦因数随着载荷的增加呈现先降低后逐渐上升的变化趋势,磨损表面均出现塑性变形和撕裂脱落现象,磨损机制主要为黏着磨损,其中随着载荷的增大表面塑性变形趋于严重,而表面撕裂脱落在中等载荷下较为轻微,在低载荷和高载荷下较为严重;在水润滑条件下,该材料的摩擦因数随着载荷的增加也呈现出先下降低后急剧上升的趋势,磨损表面未发生塑性变形和撕裂脱落,但出现脱落的磨粒和犁沟,磨损机制主要为磨粒磨损,其中在中等载荷下,表面脱落的磨粒少、犁沟细小而浅,在低载荷和高载荷下表面脱落的磨粒多、犁沟深。     

干摩擦和水润滑条件下单晶硅的摩擦磨损性能研究

在UMT-2微摩擦试验机上,对单晶硅片进行了干摩擦和水润滑两种状态下的摩擦磨损试验,分析讨论了载荷和滑动速度对单晶硅片的摩擦因数和磨损率的影响规律;运用扫描电子显微镜,观察和分析了其磨损表面形貌。结果表明:干摩擦条件下的磨损机理主要表现为黏着磨损,水润滑条件下的磨损机理主要表现为机械控制化学作用下的原子/分子去除过程;水润滑条件下的摩擦因数和磨损量均较小,最小磨损率仅为10μm3/s;在水润滑条件下,载荷和滑动速度达到一定值时,硅片表面将发生摩擦化学反应,生成具有润滑作用的Si(OH)4膜,即机械作用在一定条件下对化学反应具有促进作用。     

氧化铝陶瓷在腐蚀环境下的摩擦磨损性能

研究了氧化铝陶瓷在HCl溶液、NaOH溶液和去离子水3种润滑介质下的摩擦磨损性能,获得其在不同滑动速度下的摩擦因数、磨损体积和表面形貌.结果表明:酸性环境抑制了硅和铝的氢氧化物膜的产生,导致在HCl溶液润滑下摩擦副的摩擦因数高,氧化铝陶瓷表面磨损严重;以NaOH溶液为润滑介质时摩擦副的摩擦表面成膜度最高,摩擦因数最低,...     

Wear and friction behavior of alloyed gray cast iron with solid lubricants under boundary lubrication

Friction and wear behavior of MoS₂, boric acid, graphite and TiO₂ has been compared under extreme boundary lubrication condition. Boundary lubrication was simulated for the study. Results show that MoS₂ and graphite were 30-50% more effective than other two lubricants. Friction coefficient shows a decreasing trend with increase in sliding speed due to increasing temperature and higher shear force. High friction coefficient values were recorded for all the lubricants (0.2-0.5). This is due to predominating solid interactions during boundary lubrication condition. Boric acid and TiO₂ were not much effective in lubrication.     

Evaluation of the Tribological Properties of Polyimide and Poly(amide-imide) Polymers in a Refrigerant Environment

The tribological properties of three grades of polyimide (PI) and one grade of poly(amide-imide) (PAI) polymers are evaluated in a tetrafluoroethane (HFC-134a) environment. Friction coefficient, wear, and interface surface morphology are evaluated at temperatures of 20° and 120°C, sliding velocities from 0.127 to 3.75 m/s, contact pressures from 1.72 to 13.8 MPa, and counterface surface roughness of 0.06 and 0.40 μ Ra. Tests were conducted under dry or boundary lubricated conditions. Limited testing indicate that the polymers under study do not chemically degrade in HFC-134a environment. For the polymer grades tested, the combination of graphite and FIFE as filler materials provide the best wear characteristics in this environment. As expected, the environmental temperature has a strong effect on both the friction coefficient and the wear. Under boundary lubricated conditions, the presence of a liquid lubricant provides one order of magnitude lower wear compared to the wear obtained in dry sliding conditions. Results from tests conducted in air, argon, and HFC-134a show that the tribological properties of the polymers tested do not seem to be significantly influenced by the environment.