SiCp/A356铝基复合材料的磨损性能研究

在干摩擦条件下,对SiC颗粒含量20%的铝基复合材料在2~20 MPa载荷和200r/min、400r/min的滑动摩擦速度下进行摩擦系数及磨损率变化分析,并结合对磨损表面的SEM和EDS分析,探讨了SiC颗粒增强铝基复合材料的性能,并建立了在不同载荷和速度下的摩擦磨损机理图。研究表明,当载荷和摩擦速度都相对较低时,磨损表面主要为轻微的磨粒磨损,并伴随氧化磨损。当载荷达到10 MPa时,会发生轻微磨损向严重磨损转变,逐渐出现剥层磨损。最后在载荷为20 MPa、摩擦速度为400r/min时,材料表面产生严重的粘着磨损。     

SiCp/A356铝基复合材料的磨损性能研究

在干摩擦条件下,对SiC颗粒含量20％的铝基复合材料在2～20 MPa载荷和200 r/min、400 r/min的滑动摩擦速度下进行摩擦系数及磨损率变化分析,并结合对磨损表面的SEM和EDS分析,探讨了SiC颗粒增强铝基复合材料的性能,并建立了在不同载荷和速度下的摩擦磨损机理图.研究表明,当载荷和摩擦速度都相对较低时,磨损表面主要为轻微的磨粒磨损,并伴随氧化磨损.当载荷达到10 MPa时,会发生轻微磨损向严重磨损转变,逐渐出现剥层磨损.最后在载荷为20 MPa、摩擦速度为400 r/min时,材料表面产生严重的粘着磨损.     

PTFE/金属自润滑复合材料的磨损性能研究

用MM-200磨损试验机对纯PTFE板料、3层复合材料(DU)及钉板型复合材料的工作层在干摩擦定载荷条件下的磨损性能进行了研究;用SEM对磨损试样表面和磨屑形貌进行观察和分析.结果表明:铜和PTFE的复合能提高PTFE的耐磨性并改变其磨屑的形成机理;铜钉板取代传统的平钢板,不仅提高了材料的承载能力,也大大提高了材料的耐磨性能;在干摩擦条件下,纯PTFE板料主要发生粘着磨损和微凸体刨切,3层复合材料主要是磨粒磨损,钉板型复合材料的磨损机理是粘着磨损和磨粒磨损共同作用.     

混杂填料增强PTFE复合材料的摩擦磨损性能

利用M-2000型摩擦磨损试验机考察了载荷以及纳米TiO2/SiO2与玻璃纤维的混合填料对PTFE复合材料摩擦磨损性能的影响,用扫描电子显微镜观察了复合材料磨损后的表面形貌.结果表明:纳米材料与玻璃纤维的协同作用显著改善了材料的摩擦磨损性能,其中纳米TiO2与玻纤填充复合材料的耐磨性较好,磨损量降低了2～3个数量级,其磨损机制是低载荷下为磨粒磨损.高载荷下为疲劳磨损;纳米SiO2与玻纤填充复合材料的摩擦系数与PTFE相近,磨损机制是低载荷下为磨粒磨损,高载荷下为粘着磨损和表面微犁削磨损.     

润滑条件下三维编织炭复合材料的摩擦学特性

采用MM-200型摩擦磨损试验机研究了润滑条件下三维编织炭/环氧复合材料的摩擦磨损性能,探讨了载荷及滑动速度等外界因素的影响;并采用XL30 ESEM电子显微镜观察磨损表面形貌,分析了其磨损机理.结果表明,润滑条件下复合材料的摩擦磨损性能远优于干摩擦,且磨合期较短;随着载荷的增加,复合材料的摩擦系数和比磨损率降低,但滑动速度对摩擦磨损性能的影响很小;润滑条件下的磨损机理主要是磨粒磨损.     

空心微珠-碳纤维共混改性聚酰亚胺复合材料的摩擦学性能

通过模压成型制备了碳纤维与空心微珠共混改性的聚酰亚胺复合材料, 采用MRH-3型摩擦磨损试验机研究了空心微珠含量、滑动速度及载荷对复合材料摩擦学性能的影响, 并对其磨损形貌及机制进行了分析。结果表明: 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料摩擦学性能优于其单独填充的聚酰亚胺基复合材料; 空心微珠含量对共混改性的复合材料摩擦系数影响不大, 但其磨损率随着空心微珠含量的增加先减小后增大; 15%空心微珠-10%碳纤维(质量分数)共混增强的复合材料的减摩耐磨性能最佳; 随着滑动速度提高, 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料的摩擦系数下降, 磨损率增大; 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料摩擦系数随着载荷增加先下降后上升, 而磨损率则随着载荷增加而增大; 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺的主要磨损机制在较低载荷时为磨粒磨损, 在较高载荷时为粘着磨损和磨粒磨损。     

玻璃纤维增强聚醚醚酮复合材料在水润滑下的摩擦学性能

利用球盘式摩擦磨损试验机考察了玻璃纤维(GF)增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料在干摩擦和水润滑条件下的摩擦磨损性能,并探讨了其磨损机理。结果表明:在干摩擦和水润滑条件下,PEEK和GF/PEEK的摩擦因数和磨损率均随载荷和对磨时间的增加逐渐增大并趋于稳定,GF的加入可以显著降低GF/PEEK复合材料的摩擦因数和磨损率;在水润滑条件下,PEEK和GF/PEEK的摩擦因数和磨损率比干摩擦下显著降低。干摩擦下,PEEK以黏着磨损和磨粒磨损的混合磨损形式为主,水润滑条件下,磨损方式主要是以轻微的黏着磨损为主;干摩擦下,GF/PEEK磨损表面有大量的微观断裂裂纹和破碎,以磨粒磨损和疲劳磨损为主,水润滑条件下,磨损表面仅有微观切削的痕迹,磨损方式以轻微磨粒磨损为主。由于水的冷却和润滑作用,使得复合材料向对偶钢球的黏着转移明显减弱,同时阻止了对偶钢球上的Fe向复合材料磨损表面转移,从而减轻摩擦、降低摩擦表面温升,显著改善复合材料的摩擦磨损性能。     

空心微珠-碳纤维共混改性聚酰亚胺复合材料的摩擦学性能

通过模压成型制备了碳纤维与空心微珠共混改性的聚酰亚胺复合材料,采用MRH-3型摩擦磨损试验机研究了空心微珠含量、滑动速度及载荷对复合材料摩擦学性能的影响,并对其磨损形貌及机制进行了分析.结果表明:空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料摩擦学性能优于其单独填充的聚酰亚胺基复合材料;空心微珠含量对共混改性的复合材料摩擦系数影响不大,但其磨损率随着空心微珠含量的增加先减小后增大;15％空心微珠-10％碳纤维(质量分数)共混增强的复合材料的减摩耐磨性能最佳;随着滑动速度提高,空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料的摩擦系数下降,磨损率增大;空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料摩擦系数随着载荷增加先下降后上升,而磨损率则随着载荷增加而增大;空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺的主要磨损机制在较低载荷时为磨粒磨损,在较高载荷时为粘着磨损和磨粒磨损.     

Cu对粉末冶金Fe3Al基复合材料性能的影响

研究了Cu含量对粉末冶金Fe3Al基复合材料的烧结性能和力学性能的影响,分析了施加载荷和改变转速对加入不同量铜粉末冶金Fe3Al基复合材料的摩擦磨损性能的影响,并借助电子显微镜和能谱分析了不同铜含量Fe3Al基复合材料的磨损机理.结果表明:加入12%的Gu可使Fe3Al基复合材料具有良好的烧结性能和力学性能;载荷和转速对复合材料的磨损形式受铜的加入量的影响;铜的加入影响复合材料的磨损形式和磨损机理,当含铜量较少时,复合材料以磨粒磨损为主,随加入铜的量的增多,其磨损形式变为磨粒磨损和轻微的粘着磨损形式,加入大量铜时,则以粘着磨损为主.     

三维编织复合材料在润滑条件下的摩擦性能

利用树脂传递模塑(RTM)工艺制备了三维编织炭纤维/环氧(C3D/EP)复合材料.采用MM-200型摩擦磨损试验机研究了该材料润滑条件下的摩擦磨损性能,探讨了载荷及滑动速度等外界因素的影响;并采用XL30 ESEM电子显微镜观察磨损表面形貌,分析了其磨损机理.结果表明,润滑条件下复合材料的摩擦磨损性能远优于干摩擦,且磨合期较短;随着载荷的增加,复合材料的摩擦系数和比磨损率降低,但滑动速度对摩擦磨损性能的影响很小;润滑条件下的磨损机理主要是磨粒磨损.     

粉煤灰增强MC尼龙复合材制备与性能研究

为提高MC尼龙的综合性能,在己内酰胺熔融单体中加入粉煤灰,通过碱催化阴离子聚合反应制备粉煤灰增强尼龙复合材料(FMCPA),采用扫描电镜和拉伸实验对复合材料的显微组织进行了观察和分析,并对其力学性能和摩擦性能进行了测试.结果表明,原状粉煤灰经活化处理后变得均匀细小,但与基体间存在明显的界面空隙,而经活化偶联处理的粉煤灰均匀分布在复合材料中,与尼龙基体的界面结合良好.复合材料的拉伸断面有明显的牵引痕迹,粉煤灰颗粒起到钉紧作用.粉煤灰质量分数较低时,尼龙复合材料以粘着磨损为主,伴有磨粒磨损;随着粉煤灰质量分数的增加,磨粒磨损加重.粉煤灰的加入提高了复合材料的力学性能,同时改善其耐磨损性能,当粉煤灰质量分数为20%时复合材料的综合性能最好.     

不同纳米填料增强PPS-PTFE共混物的摩擦磨损性能分析

利用机械共混、冷压成型、烧结等工艺制备了3种复合材料,并利用MRH-3型摩擦试验机考察了不同速度、不同载荷、不同温度下复合材料的摩擦磨损性能。采用JSM-5600LV扫描电子显微镜观察分析转移膜形貌及磨损机理。实验结果表明,纳米Al2O3和纳米SiO2都能提高PPS-PTFE基体的耐磨性,且添加5%的纳米粒子的复合材料耐磨性能最佳。纳米SiO2/PPSPTFE复合材料比纳米Al2O3/PPS-PTFE复合材料更适宜在高温、高速、高载荷工况下工作,两种纳米粒子添加的复合材料磨损机制主要为磨粒磨损。     

不同转速及载荷下炭/炭复合材料的摩擦磨损性能

在MM-200型摩擦磨损试验机上,对3K炭布叠层结构的炭/炭(C/C)复合材料进行低能条件下的摩擦磨损实验,用扫描电子显微镜对其磨损表面形貌进行观察分析.结果表明:在于摩擦条件下,随转速增加,复合材料的摩擦系数降低,磨损量增大.随载荷增加,复合材料的摩擦系数降低,磨损量增大.摩擦初始时主要磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损,润滑膜产生后主要磨损机理为疲劳磨损.炭/炭复合材料在低能条件下的磨损是正常磨损,其摩擦系数在0.1～0.2,温度在0～100℃之间.     

石墨烯的改性及其环氧树脂基复合材料的摩擦磨损性能

以硅烷偶联剂KH560为表面活性剂对石墨烯进行表面改性,以改性石墨烯为增强体,环氧树脂为基体制备了改性石墨烯/环氧树脂复合材料,研究了改性石墨烯含量、载荷对复合材料的摩擦磨损性能的影响。结果表明,硅烷偶联剂KH560成功嫁接至石墨烯表面;改性石墨烯降低了环氧树脂的磨损量和摩擦系数,且改性石墨烯/环氧树脂复合材料的磨损量和摩擦系数随改性石墨烯含量增加均减小,当载荷为150 N、改性石墨烯含量为0.5%时,复合材料的磨损量和摩擦系数分别降低了44.9%和17.4%;随着载荷增加,改性石墨烯/环氧树脂复合材料的磨损量和摩擦系数均减小;低载荷下,纯环氧树脂及改性石墨烯/环氧树脂复合材料的磨损形式主要为疲劳磨损,改性石墨烯能抑制微裂纹的产生及扩展;载荷增加后,纯环氧树脂及改性石墨烯/环氧树脂复合材料的磨损形式主要为磨粒磨损,且复合材料磨损表面的犁沟相对较少。     

碳纤维织物增强树脂基摩擦材料摩擦学性能研究

采用2.5D浅交弯联碳纤维整体织物作为预制体,以酚醛树脂为基体,通过热压成型工艺制备了碳纤维整体织物结构增强树脂基复合材料。通过MST-3001摩擦磨损试验机分别考核了干式与湿式条件下复合材料的摩擦磨损性能;采用扫描电子显微镜(SEM)、3D激光扫描形貌仪观测了材料的表面形貌。结果表明,干式摩擦条件下,动摩擦系数波动范围0.12~0.26,随着转速的增加摩擦系数先降低后升高,随着载荷的增加摩擦系数变化不明显。湿式摩擦条件下,动摩擦系数波动范围0.08~0.13,随着转速和载荷的增加,摩擦系数降低。在连续摩擦状态,干式工况条件下动摩擦系数波动较大,湿式工况条件下动摩擦系数非常平稳。干式摩擦状态时,材料的主要磨损形式为磨粒磨损,而湿式摩擦时主要发生磨粒磨损和疲劳磨损。     

超声外场对原位TiB2/2A14铝基复合材料的摩擦磨损性能的影响

采用超声外场-原位混合盐反应法制备3%TiB_2/2A14(体积分数)铝基复合材料,在往复式摩擦磨损试验机上进行4种不同载荷(20,30,40,50N)的磨损实验,研究不同超声处理工艺制备的复合材料的耐磨性和摩擦行为。使用显微硬度计测量基体和复合材料的显微硬度。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对测试样品进行物相成分鉴定、显微组织和表面磨损形貌观察,并研究其磨损机理。结果表明:超声能够有效打散颗粒团聚,改善颗粒分布状态,强化颗粒与基体的界面结合强度,因此经过超声处理的复合材料的耐磨性和显微硬度明显优于合金基体。经120s超声处理获得的复合材料,其硬度约为基体合金的2倍。在50N载荷的作用下,其磨损率约为基体合金的57.43%。在干摩擦条件下,基体主要表现为黏着磨损,复合材料表现为黏着磨损+磨粒磨损的混合型磨损,耐磨性能更佳。     

流变成形压力对Al2Y/AZ91镁基复合材料摩擦磨损行为的影响

采用销盘式摩擦副,在转速为100 r/min干摩擦条件下,结合OM、SEM结果,考察了不同载荷与成形压力对流变成形Al2Y/AZ91镁基复合材料(质量分数2%Y)摩擦磨损性能的影响,并探究耐磨性与材料显微组织、力学性能之间的关系.研究表明:在相同的实验载荷下,随着制备复合材料流变成形压力的增加,材料的磨损质量和摩擦系数减少,本实验条件下最大成形压力为100 MPa时磨损量和摩擦系数最小,摩擦磨损性能较佳;对于在相同成形压力下制备的镁基复合材料,磨损质量随着载荷的提升而增大,而摩擦系数有所降低.当载荷较小时,Al2Y/AZ91镁基复合材料的磨损机制以磨粒磨损为主;随着载荷的增大,磨损机制逐步发生转变;当载荷较大时,磨损机制以剥层磨损为主.     

新型填料对高摩复合材料摩擦磨损性能影响及机制

采用干法热压成型工艺制备高摩复合材料,研究了基体材料腰果壳油改性酚醛树脂(CPR)与丁晴橡胶(NR)的质量比和新型高性能填料(主要成分为石墨粉Al2O3、MoS2、Fe粉)含量对高摩复合材料摩擦磨损性能的影响规律。在摩擦磨损试验机上测试了高摩复合材料的摩擦磨损性能,利用激光共聚焦显微镜、扫描电镜对摩擦表面形貌、磨屑进行观察和分析,借助EDS测定摩擦表面成分的变化。结果表明,随着CPR与NR质量比的增加,高摩复合材料的耐热性能、结合性能大幅提高,且具有较好的摩擦磨损性能。当高性能填料含量较低时,磨损表面出现大量连续的真实接触面,磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损;当高性能填料含量较高时,真实接触面积减少,磨损表面剥落严重,并出现较多的裂纹,其主要磨损形式转变为磨粒磨损和疲劳磨损。随着高性能填料含量的增加,摩擦表面的元素从均匀分布逐渐转变为局部富集,磨粒的尺寸逐渐变大。     

PTFE基复合材料摩擦磨损特性研究

用机械共混、冷压成型自由烧结的方法制备了PTFE基复合材料;用M-2000型磨损试验机测试了在干摩擦定载荷条件下各试样的磨损性能;用扫描电子显微镜(SEM)对磨损试样的表面形貌进行了观察和分析.结果表明:在实验条件下,复合材料的抗磨性能,随青铜粉用量的增大逐渐增强,当青铜粉的用量大于20vol.%后,抗磨损性能增强的趋势明显减缓,在干摩擦条件下复合材料主要发生粘着磨损和磨粒磨损,且随青铜粉用量的增加,磨粒磨损也越明显.研究发现,当青铜粉:氧化镉:二硫化钼为20:6:4(体积比)时,复合材料的摩擦磨损性能最佳.     

载荷对重型车辆发动机活塞环-缸套摩擦学性能的影响

利用SRV实验机模拟重型车辆发动机活塞环-缸套摩擦副的工作状态,测试了静载荷和动载荷条件下摩擦副的摩擦学性能。采用扫描电镜、能谱仪分析了磨痕形貌和化学成分,研究了摩擦副的磨损机制。结果表明:随静载荷的增加,摩擦副的摩擦因数减小,总失重量增加。摩擦副的磨损机理以磨粒磨损为主,在400N条件下活塞环的磨损机理为综合的磨粒磨损和黏着磨损。在低强度和中等强度动载荷条件下,摩擦副的摩擦因数随载荷的变化而呈循环变化,磨损机理以磨粒磨损为主。在高强度动载荷条件下,摩擦副的摩擦因数保持稳定,活塞环的磨损机理是综合的磨粒磨损、黏着磨损、疲劳磨损,缸套的磨损机理是综合的磨粒磨损、黏着磨损。摩擦副的总失重量随动载荷强度的增大而增加。