防护建筑用钢基复合材料摩擦学性能研究

以WC颗粒增强高铬钢基表面复合材料、钛颗粒增强Al2O3p/45钢基复合材料为例,在不同滑动速度、载荷下,用型号为MMU-5G屏显型端面高温摩擦磨损测试机测试材料的摩擦学性能(主要通过摩擦因数与磨损率体现).结果表明:不同滑动速度下,WC颗粒增强高铬钢基表面复合材料的摩擦因数小于高铬钢,Ti-Al2O3p/45钢复合材料的摩擦因数小于Al2O3p/45钢复合材料;不同载荷下,WC颗粒增强高铬钢基表面复合材料的磨损率均小于高铬钢,Ti-Al2O3p/45钢复合材料的磨损率小于Al2O3p/45钢复合材料.对比之下,WC颗粒增强高铬钢基表面复合材料、Ti-Al2O3p/45钢复合材料的耐磨性更好.     

GCr15钢的摩擦温度与磨损的关系

研究了在不同正向载荷和滑动速度的干滑动条件下,GCr15钢的磨损体积和摩擦表面温度的关系。结果表明,随着正向载荷和滑动速度的增加,钢的磨损体积、磨损率和摩擦表面温度均增加。在试验的基础上给出了正向载荷与滑动速度的乘积(PV)与磨损,摩擦表面温度的回归关系式和摩擦表面温度与磨损的回归关系式。并指出当PV值为100N·m·s~(-1)时磨损急剧增加,而此时所对应的摩擦表面温度均为200℃。     

载流条件下Al2O3/Cu复合材料的摩擦磨损特性研究

采用内氧化法制备了Al2O3/Cu复合材料,研究了该复合材料在载流条件下的摩擦磨损特性,并进行了微观组织结构分析。结果表明:采用内氧化法制备的Al2O3/Cu复合材料,在铜基体中弥散分布着纳米级的Al2O3颗粒;在载流条件下,该复合材料的抗摩擦磨损性能显著优越于铬青铜合金;电流较小时具有磨粒磨损和粘着磨损的共同特征,电流较大时以粘着磨损为主。在试验范围内,电流较载荷对磨损率的影响显著。     

电流密度对铜基自润滑材料电摩擦性能的影响

对热压烧结法制得的铜-石墨-二硫化钼-二硫化钨纳米管自润滑复合材料进行电摩擦磨损试验,研究带电摩擦磨损过程中复合材料的摩擦因数、磨损率和接触电压降的变化。用扫描电子显微镜、X射线衍射仪等方法对复合材料的显微组织、磨损表面形貌、物相等进行表征。结果表明:电流密度对材料的摩擦与磨损特性影响很大,随电流密度增大,复合材料的摩擦因数及磨损率显著提高。接触电压降在磨损初始阶段较小,随试验进行其值逐渐增大并趋向稳态。接触电压降与电流密度呈非线性变化关系。     

高速电弧喷涂Fe-Al/Cr3C2复合涂层摩擦氧化机理研究

使用T11及THT07-135高温磨损实验机对高速电弧喷涂(HVAS)Fe-Al/Cr3C2复合涂层进行了滑动摩擦特性的研究,用SEM观察分析了磨斑的形貌和成分、涂层截面的组织结构。结果表明:摩擦副对Fe-Al/Cr3C2复合涂层的摩擦磨损性能影响不大;载荷增加,涂层表面的磨痕增宽,摩擦因数与磨损率减小,磨痕处的氧化物和烧结物增多;温度对涂层的摩擦磨损性能影响不大,高温下的“跑合”期比常温下的短;涂层的磨损机理主要是剥层磨损,在高温高载荷的磨损条件下,磨痕处出现氧化物和烧结物,在剥层磨损的同时还存在部分粘着磨损。     

CNTs含量对Al-Zn-Mg-Cu合金的干滑动摩擦磨损的影响

通过液压和热挤压制备CNTs-Al中间纳米材料,用超声振动把中间纳米材料加入熔融铝合金铸造CNTs/Al-Zn-Mg-Cu铝基复合材料.对CNTs/Al-Zn-Mg-Cu复合材料进行摩擦磨损测试,研究CNTs含量对Al-Zn-Mg-Cu铝合金摩擦磨损性能的影响,探究其与合金显微组织和维氏硬度的关系.结果表明:CNTs的加入明显细化Al-Zn-Mg-Cu合金基体中的α-Al晶粒,显著提高合金的维氏硬度,体积分数为12％的CNTs/Al-Zn-Mg-Cu复合材料组织和性能最佳.在载荷为30 N时,随CNTs含量增加,CNTs/Al-Zn-Mg-Cu复合材料的磨损率和摩擦因数先降低再略微升高,与基体材料相比,体积分数为12％的CNTs/Al-Zn-Mg-Cu复合材料磨损率降低了44.5％,主要磨损机制由基体材料的剥层磨损转变为复合材料的磨粒磨损.     

氮化硅陶瓷球研磨过程中微磨料磨损形式的转变

为探究氮化硅陶瓷球研磨过程中的磨料磨损,在Rtec MFT5000摩擦试验机上,用不同载荷及不同浓度的金刚石磨料对其进行磨损试验,用VHX-1000超景深显微镜和S-4800扫描电镜观察磨损表面,确定其磨损形式,绘制摩擦因数的拟合关系曲线图.考虑部分实际工况,建立二、三体磨损模型.结果表明:磨料浓度对磨损形式转变的影响大于载荷.磨料质量分数为5％时出现明显沟槽;质量分数为20％时沟槽较浅;质量分数为35％时几乎无沟槽.计算确定磨损形式的转变临界值D/h≈1.6,当D/h<1.6时,二体磨损逐渐转变为三体磨损,随磨料浓度增大,材料表面磨损程度降低,D/h接近1,在磨料质量分数超过35％时,磨损形式几乎全部转变为三体磨损,试验初始摩擦因数较高随后降低并趋于平稳,不同磨料浓度造成摩擦因数差值较大,不同载荷造成摩擦因数差值较小.减小载荷或增大磨料浓度使D/h减小,能适当降低磨损程度,摩擦因数主要与滚动、滑动磨粒数量有关,滑动磨粒数量越多摩擦因数越大,摩擦因数波动随载荷增大而减小.     

SiCp/ZL109复合材料摩擦磨损性能研究

以探讨SiCp增强颗粒对SiCp/Al复合材料摩擦磨损机理的影响为目的,采用搅拌铸造法制备SiCp/ZL109复合材料并进行摩擦磨损性能测试。通过SEM微观形貌观察及能谱分析等手段研究材料摩擦性能及机制,结果表明:添加SiCp增强颗粒能够有效地改善基体材料硬度和耐磨性,提高基体材料的摩擦因数;复合材料的磨损机制为粘着磨损、氧化磨损和磨料磨损的混合型磨损;SiCp在材料的磨损过程中起双重作用,在破碎前保护基体,减少基材粘着磨损;破碎后产生硬质点,对基体造成磨料磨损。     

试验载荷对钢结硬质合金/中铬钢复合材料磨损率的影响

为解决严酷工况下的磨损问题,利用磨料磨损试验机研究钢结硬质合金/中铬钢复合材料在不同试验载荷下的磨损行为,并与基体材料进行对比。结果表明:随着载荷的增加,磨料对复合材料的犁削和碾压程度增强,更多磨料趋向于滑动犁削,致使复合材料的体积磨损率随着试验载荷的增大而增加;复合材料的磨损率小于中铬钢的磨损率,热处理后复合材料的磨损率进一步减小;在磨损过程中,增强区域对基体区域的保护作用和基体区域对增强区域的支撑作用相互配合,使复合材料具有较小的磨损率;磨损机理主要是磨料对复合材料的微观切削和反复碾压导致的塑变疲劳断裂。     

SiC_p／Cu复合材料的高温磨损行为

研究了SiC颗粒增强铜基复合材料的高温摩擦磨损行为。结果表明,复合材料的磨损量变化受环境温度的影响。当 不超过300℃时,随着温度增加,复合材料的磨损率反而降低。高温磨损过程中,在两接触面间的区域通过机械混合→研 磨→铜基体压入→热压的机制,而在复合材料磨损表面形成一个致密且连续分布的釉质层,对复合材料起到保护作用。当 温度高于临界值时,由于亚表层Cu基体塑性变形量增加,导致釉质层脱落,而发生严重的粘着磨损,使得复合材料的磨损 率显著增加。     

电沉积颗粒/Cu-Sn复合材料的摩擦磨损特性研究

采用电沉积法制备了不同颗粒（Ａｌ２Ｏ３、ＣａＦ２、滑石（Ｔａｌｃ））增强铜合金（Ｃｕ－Ｓｎ）复 合材料,并用扫描电子显微镜观察了颗粒的分布及复合材料镀层的表面形貌,研究了颗粒性 质和含量对复合材料硬度、摩擦系数和耐磨性能的影响。详细研究了Ａｌ２Ｏ３／Ｃｕ－Ｓｎ复合材 料的磨损特性,并探讨了外加载荷和滑动速度对Ａｌ2Ｏ３／Ｃｕ－Ｓｎ夏合材料磨损率的影响。     

铝基复合材料的磨面磨屑与磨损机制

研究了挤压铸造法制备的３Ａｌ２Ｏ３·２ＳｉＯ２ｆ／Ａｌ－Ｓｉ复合材料的干滑动磨损特性。利用ＳＥＭ和ＥＤＳ分析了复合材料磨面、磨屑、磨损亚表层及其磨损机制。结果表明：复合材料磨面、磨屑的微观分析是揭示磨损机理的重要途径。随外加载荷增大，磨损体积增加，复合材料磨损机制由氧化磨损、磨粒磨损向粘着磨损、磨粒磨损和层离剥落转化。     

电子束改性铝硅合金的摩擦磨损特性研究

根据电子束改性材料在油润滑条件下的磨损试验过程的分析 ,对大量数据如负荷和摩擦力矩进行了归纳 ,总结了不同类型的加载速率和不同负荷对磨损过程的影响 ,并提出了油润滑条件下的滑动摩擦磨损存在临界磨损负荷PL。PL 反映了摩擦过程的规律 ,负荷小于PL 时 ,摩擦副材料的磨损率决定了摩擦过程将趋于稳定 ;负荷大于或等于PL 时 ,摩擦副接触面发生磨损切削反应 ,加剧磨损过程 ,引起摩擦系数跳变。摩擦系数与加载速率有关 ,但受临界磨损负荷PL 制约。     

颗粒增强铝基复合材料干摩擦磨损研究进展

综述了近年来有关颗粒增强铝基复合材料干滑动摩擦磨损的研究现状,包括复合材料的干摩擦行为、磨损机理及应用领域,指出了存在的问题和今后的研究方向。     

织物衬垫编织工艺对自润滑关节轴承摩擦学性能的影响

为了了解织物衬垫在不同的编织工艺下自润滑关节轴承的摩擦磨损机理,采用不同的编织工艺制备了两种聚四氟乙烯(PTFE)/芳纶纤维自润滑编织衬垫,在一定工况下,对两种不同衬垫下的自润滑关节轴承的摩擦学特性进行了研究,并用扫描电子显微镜和能谱仪对衬垫磨损面和对偶面进行了微观分析。研究结果表明：在高频重载条件下,A工艺衬垫（先将两种纤维混并加工成纱线,再将其与芳纶纤维编织成织物）关节轴承的摩擦学性能较差,磨损机理主要是严重的疲劳磨损和粘着磨损;B工艺衬垫（PTFE纤维和芳纶纤维相互交织而成,摩擦面富含PTFE纤维,粘结面富含芳纶纤维）关节轴承则表现出良好的摩擦学性能,相对于A工艺衬垫关节轴承其耐磨性得到提高,磨损机理主要为轻微的粘着磨损和磨粒磨损,可见衬垫的编织工艺在很大程度上影响了关节轴承的摩擦学性能。     

25Cr2Mo2V基表面硬化层摩擦磨损性能的研究

研究了25Cr2Mo2V基表面时效高速钢时效后表面硬化层的相组成及硬化层的摩擦磨损性能。X-射线衍射分析结果,表层为低碳马氏体基体及其上分布的析出相,这些析出相有金属间化合物,也有碳化物,表明25Cr2Mo2V基表面时效高速钢的强化是金属间化合物和碳化物的混合强化。磨损试验结果表明,表面时效硬化高速钢在不同载荷下,磨损量随载荷的加大而增大。进入稳定磨损期在75ON载荷下的磨损率为0.000 3g／km,1 25ON下磨损率也仅为0.000 4g／km,M2高速钢在75ON载荷下在相同的磨损条件下的磨损量为0.006 12g／km。表面时效硬化高速钢与GCr15配副在润滑条件下的摩擦因数介于0.01至0.025之间。磨损形貌观察显示,磨痕随载荷增大而加深,但在所有载荷情况下产生的犁沟都非常浅,且没有撕裂和疲劳裂纹。     

石墨微胶囊改性超高分子量聚乙烯舰船水润滑尾轴承复合材料的摩擦学性能

舰船水润滑尾轴承用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)材料在低速重载工况下常出现严重磨损,填充石墨能够提高材料的自润滑性,但会因团聚效应难以共混均匀,将石墨微胶囊化可提高分散性。通过复乳液法制备芯材为石墨、壁材为脲醛树脂的微胶囊,与UHMWPE共混制成复合材料,并制备石墨共混材料作为对照组。在载荷为0.6 MPa、转速分别为150 r/min和250 r/min的工况下测试复合材料的摩擦磨损性能;利用激光干涉表面轮廓仪和扫描电子显微镜观察其磨损面形貌,分析磨损机理。结果表明：石墨微胶囊在基体材料中具有良好的分散性,能够降低材料的摩擦系数并且使摩擦系数变化更为稳定;适量的石墨微胶囊能改善磨损面形貌,降低磨损量;试验中微胶囊含量为5%的材料摩擦学性能最好,150 r/min时摩擦系数为0.110,与纯UHMWPE相比降低了23.61%.     

激光织构对干摩擦性能的影响及机理研究

采用LM-YLP-20F-Ⅱ型激光打标机进行表面织构化处理,形成具有规则排列的圆形微坑阵列。通过环-块线接触摩擦磨损试验,研究了不同面密度的激光表面织构对干摩擦磨损性能的影响,采用探针轮廓仪和扫描电镜对试件的表面形貌进行了分析。建立了摩擦副的简化接触有限元模型,模拟摩擦副的滑动摩擦过程,从应力的角度分析表面织构对干摩擦性能的影响机理。试验结果表明：激光表面织构化对试件表面硬度影响显著;当激光织构面密度小于20%时,构成摩擦副的两试件的磨损量都小于无织构情况;当织构面密度大于20%时,与无织构情况相比,织构化试件的磨损仍降低,但对偶件的磨损反而增大。仿真结果表明：对织构化试件的对偶件来说,在一定的织构面密度范围内,在平均应力无大幅提高的前提下,织构凹坑的存在,缓解了接触区应力集中现象,从而有利于降低磨损。采用LM-YLP-20F-Ⅱ型激光打标机进行表面织构化处理,形成具有规则排列的圆形微坑阵列。通过环-块线接触摩擦磨损试验,研究了不同面密度的激光表面织构对干摩擦磨损性能的影响,采用探针轮廓仪和扫描电镜对试件的表面形貌进行了分析。建立了摩擦副的简化接触有限元模型,模拟摩擦副的滑动摩擦过程,从应力的角度分析表面织构对干摩擦性能的影响机理。试验结果表明：激光表面织构化对试件表面硬度影响显著;当激光织构面密度小于20%时,构成摩擦副的两试件的磨损量都小于无织构情况;当织构面密度大于20%时,与无织构情况相比,织构化试件的磨损仍降低,但对偶件的磨损反而增大。仿真结果表明：对织构化试件的对偶件来说,在一定的织构面密度范围内,在平均应力无大幅提高的前提下,织构凹坑的存在,缓解了接触区应力集中现象,从而有利于降低磨损。     

(W,Ti)C/石墨/镍基合金复合涂层摩擦磨损性能研究

为了获得既具有自润滑减摩特性又有高耐磨性能的金属摩擦构件表面,提高高接触应力下金属摩擦副的使用寿命和可靠性,运用等离子喷涂技术在45#钢表面制备了(W,Ti)C/石墨/镍基合金复合涂层.研究了室温干摩擦条件下复合涂层的摩擦磨损性能,并用SEM和EDX对磨损表面进行了测试分析.结果表明:复合涂层与Si3N4和GCr15对...