C/SiC摩擦材料的制备及摩擦磨损性能

通过化学气相渗透法(CVI)结合反应熔体浸渗法(RMI)制备了低成本、高性能的C/SiC飞机摩擦材料, 并模拟飞机正常着陆条件进行了摩擦磨损实验. 实验结果表明: C/SiC是比C/C更优的飞机摩擦材料, 具有动、静摩擦系数高(分别为0.34、0.41), 湿态几乎无衰减(约2.9%), 磨损小(约1.9μm/次), 摩擦性能稳定等特点. 并采用金相显微镜、扫描电镜等对C/SiC摩擦材料的摩擦面以及磨屑形貌进行了观察, 并对其磨损机理进行了探索. 结果表明, 磨损机理以磨粒磨损为主, 同时由于垂直于摩擦面的纤维束增强了其层间抗剪切能力, 从而提高了其抗磨损性能.     

改性酚醛树脂陶瓷摩擦材料的摩擦磨损性能

以普通酚醛树脂、硼改性酚醛树脂、三聚氰胺改性酚醛树脂为黏结剂,以陶瓷纤维为增强纤维,制备了3种酚醛树脂陶瓷摩擦材料。对其冲击韧性和硬度进行实验测试,采用摩擦磨损试验机考察其摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪分析其磨损表面形貌及其成分,并探讨其磨损机制。结果表明:硼改性酚醛树脂黏结剂能够提高摩擦材料的硬度,三聚氰胺改性酚醛树脂黏结剂能够提高摩擦材料的冲击韧性,降低摩擦材料硬度;在摩擦过程中三聚氰胺改性酚醛树脂在高温下炭化,在摩擦材料表面形成一层致密的摩擦层,摩擦层的存在使摩擦材料的摩擦因数相对比较稳定,降低了摩擦材料的磨损率。     

含云母钛铝基自润滑合金的摩擦磨损性能

为了提高Ti Al基合金的摩擦磨损性能,采用放电等离子烧结(SPS)技术制备含云母的Ti Al基合金(TAM);采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪及能谱仪考察了试样的显微组织形貌及其物相结构与成分;采用维氏硬度计测试了试样的显微硬度;采用球盘式摩擦试验机测试了其室温和400℃下的摩擦磨损性能。结果显示:TAM主要含有γ-Al Ti、α2-Ti3Al和云母颗粒,且云母与基体呈现良好的界面结合;TAM的维氏硬度较之基材下降了约54 HV4.9 N;室温下TAM的摩擦系数由基材的0.57下降至0.44,体积磨损量下降幅度达62.5%;高温下TAM的摩擦系数最终与基材一致,表现出零磨损量的特征。云母在常温下发挥了自润滑、自修复功能,表现出良好的减摩抗磨特征;400℃下云母减摩特征被黏着磨损机制掩盖,但保留了自修复性能,展现出了良好的抗磨特性。     

自润滑材料及其摩擦特性的影响因素

自润滑复合材料是材料科学研究领域的一个重要发展方向,由于其在特殊使用条件下具有优良的摩擦学特性而受到人们的广泛关注。综合介绍与评述了国内外自润滑复合材料的开发与进展,讨论了对材料摩擦学性能的影响因素,提出了在今后研究与开发工作中应当重视的几个努力方向。     

钛合金表面Ni-P-PTFE自润滑复合镀层的制备及其摩擦磨损性能

为提高钛合金零部件的使用寿命,以传统的化学镀Ni-P合金工艺为基础,通过添加PTFE粒子使其均匀分布在Ni-P合金镀层中,在钛合金基体上制备了具有耐磨、减摩性能的自润滑复合镀层;分析了PTFE乳液浓度、表面活性剂浓度等参数对复合镀层中PTFE微粒子含量的影响规律;采用SEM、EDS和XRD等手段对复合镀层的微观形貌、相结构和成分进行了分析;研究了不同PTFE含量复合镀层及钛合金基体在相同载荷下的摩擦磨损性能。结果表明:Ni-P-PTFE复合镀层具有良好的减摩耐磨性能,当膜层中PTFE微粒子的含量为20.4%(体积分数)时,钛合金表面的摩擦系数降至0.2左右,而磨损量也显著减小。     

莫来石纤维含量对陶瓷基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

利用氮气保护热压烧结法制备含0%～24%(质量分数)莫来石纤维增强陶瓷基摩擦材料,采用XD-MSM型定速摩擦试验机研究莫来石纤维含量对摩擦材料摩擦磨损性能的影响,借助于扫描电子显微镜观察实验后试样的磨损表面形貌,并探讨其磨损机理。结果表明:莫来石纤维的加入能够显著提高陶瓷基摩擦材料的摩擦因数,且随莫来石纤维含量增加而增大。在高温下,陶瓷基摩擦材料的磨损率随莫来石纤维含量增加而增大。未添加莫来石纤维的陶瓷基摩擦材料磨损形式主要是脆性脱落和疲劳磨损,伴有磨粒磨损;而添加莫来石纤维的陶瓷基摩擦材料磨损形式转化为黏着磨损和磨粒磨损。     

PTFE微粉/CF改性PEEK复合材料的摩擦磨损性能

为解决核电水循环系统中鼓型旋转滤网驱动装置的耐腐蚀问题,本文研究了碳纤维和聚四氟乙烯微粉改性的聚醚醚酮复合材料在干摩擦、水润滑和油润滑条件下的摩擦磨损性能.通过机械共混、高温模压的方法,制备了不同质量分数的聚四氟乙烯(PTFE)微粉/碳纤维(CF)/二硫化钼(MoS_2)/聚醚醚酮(PEEK)复合材料.采用拉伸试验机和塑料洛氏硬度计测试其力学性能,采用摩擦磨损试验机测试了复合材料在干摩擦、水润滑和油润滑条件下的摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜对其摩擦表面形貌进行分析.结果表明:复合材料在水润滑和油润滑时摩擦系数及磨痕宽度均较小,但水润滑时摩擦系数波动幅度较大且磨痕宽度略高;复合材料在干摩擦条件下的磨损机制以磨粒磨损为主,伴有疲劳磨损,油润滑时摩擦面可形成连续的润滑膜而保持光滑,水润滑时水流冲刷破坏了摩擦面上固体润滑膜的稳定性;CF质量分数增加时,复合材料的洛氏硬度和压缩强度递增,压缩强度达到164 MPa,PTFE微粉质量分数增加时,复合材料的洛氏硬度和压缩强度递减;CF质量分数增加时,复合材料的干摩擦系数及磨痕宽度下降,PTFE微粉质量分数增加时,复合材料的干摩擦系数下降,达到0.17.     

石墨粒度对纸基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用湿法工艺制备了4种不同石墨粒度的纸基摩擦材料, 利用惯量摩擦试验机研究了石墨粒度对摩擦力矩曲线和动、静摩擦系数及磨损率的影响; 并对不同压力和转速条件下动摩擦系数的变化趋势进行了研究. 利用扫描电子显微镜观察了磨损后纸基摩擦材料的表面形貌. 研究结果表明: 随着石墨粒度的减小, 制动时间增加, 摩擦力矩曲线中间部分趋于平直; 动、静摩擦系数减小, 磨损率降低. 同时, 动摩擦系数随着制动压力和转速的增加而减小. 循环制动过程中, 石墨粒度较小的试样制动稳定性较好. 随着石墨粒度的减小, 摩擦表面形成了润滑性能良好的固体润滑膜, 有利于提高材料的耐磨性能.     

高分子自润滑材料研究进展

高分子自润滑材料的基础和应用研究是摩擦学研究的热点之一.介绍了高分子基复合材料的磨损机理研究及固体润滑剂的发展和应用研究状况,综述了聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰亚胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚甲醛(POM)作为自润滑材料的研究应用进展,无机填料主要提高其硬度与耐磨性,而聚合物共混可改善纯树脂的热力学性能,复合材料摩擦磨损特性与在对偶面上形成转移膜的能力和转移膜特性相关.     

甲基硅油微胶囊/聚苯乙烯复合材料及其摩擦学性能

以甲基硅油为芯材,三聚氰胺-甲醛树脂为壁材,采用原位聚合法合成了具有自润滑功能的微胶囊(MCLMs);以苯乙烯(St)为单体、偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂、MCLMs为功能填料通过本体浇注法制备了MCLMs/聚苯乙烯(PS)复合材料。采用扫描电镜、透射电镜、纳米压痕仪表征了MCLMs的表观形貌和壳层硬度,通过高速环块摩擦磨损试验机、热重分析和万能试验机评价了复合材料的摩擦磨损性能、热稳定性能和力学性能,对复合材料的磨损形貌进行了观察。结果表明,添加质量分数为15%的MCLMs复合材料在100 N,50 r/min下的摩擦系数为0.22,磨损率降低92%;MCLMs对聚苯乙烯基体增韧效果显著。     

水润滑条件下氧化锆颗粒及碳纤维共混增强聚醚醚酮复合材料的摩擦性能研究

通过熔融共混法制备了碳纤维(CF)和氧化锆颗粒(ZrO_2)共混增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料,并对其水中的摩擦学性能进行了研究。实验结果表明,该混杂增强复合材料在水中具有优异的摩擦学性能,其摩擦系数随载荷的增加无明显变化,而磨损率则随着载荷的增加而逐渐降低。该材料在水中的磨损机制主要表现为轻微的磨粒磨损和疲劳磨损,碳纤维是复合材料耐磨性得到增强的主要原因,其作为复合材料摩擦面表层的主要承载相,承担了两摩擦面之间的大部分载荷,并保护聚合物基体免于受到对磨副的严重磨损。氧化锆颗粒的加入则有效抑制了摩擦过程中碳纤维的破损与脱落,从而使得混杂增强PEEK复合材料比单纯碳纤维增强的PEEK复合材料具有更加优异的耐磨性能。但过多颗粒的加入会加剧疲劳磨损,从而降低材料的耐磨性。     

酸性介质中不同聚醚醚酮纳微复合材料的耐蚀与耐磨性能

分别研究了不同质量分数的纳米SiC填充碳纤维/聚醚醚酮(CF/PEEK)和钛酸钾晶须/聚醚醚酮(PTW/PEEK)复合材料在pH=1的硫酸溶液中的耐蚀性能和摩擦学性能。采用电化学工作站评价复合材料的耐蚀性能,使用差热分析仪与扫描电镜分析了复合材料的玻璃化转变温度与磨损面的形貌,并讨论了复合材料的防腐和耐磨机理。结果表明,在腐蚀性介质中质量分数2.5%纳米SiC增强复合材料的耐蚀性最佳,此时纳米SiC增强PTW/PEEK复合材料的耐蚀性能优于纳米SiC增强CF/PEEK复合材料。在酸性环境下,2.5%纳米SiC增强复合材料的摩擦学性能最佳,在滑动摩擦过程中,PTW不但起到了承载的作用,而且暴露的PTW可以填充到对偶面的划痕之中,减小了纤维对复合材料的刮擦以及磨粒磨损程度,所以相同含量纳米SiC增强PTW/PEEK复合材料优于CF/PEEK的摩擦学性能,其耐磨性是CF/PEEK复合材料的5倍。     

Percolation and Supply Behavior of Lubricant on Porous Self-Lubricating Material

This article aims to investigate the percolation and supply behavior of lubricant on the porous self-lubricating material. The numerical model is established to describe the infiltration-exudation response in the deformed porous material. It is found that the lubricant stored in the pores is forced to flow when the loaded porous matrix deforms. The flow drives the seepage stratification in the porous body and forms an interlayer flow zone. The fluid pressure gradient in the normal direction is the internal factor of the seepage stratification. The interlayer flow zone first appears in the middle of the vertical direction of the porous matrix. With the increase of loading time, the interlayer flow zone gradually moves from the middle to the bottom of the porous matrix, which means that the quantity of the lubricant stored in the porous surface decreases. In the whole process of the seepage response, the lubricant flows out from the inlet and continuously supplies lubricant to the contact area. Delaying the downward movement of the interlayer flow zone can ensure the continuous exudation of the lubricant, which is beneficial to maintain excellent lubrication characteristics.     

CaF2-MoS2铁镍基自润滑复合材料的摩擦学性能研究

以不同含量的MoS2、CaF2为润滑相,加入Cu、Fe和合金等元素,采用粉末冶金烧结工艺制备了具有在室温和高温下均有自润滑作用的铁镍基复合材料.采用UMT-2摩擦磨损试验仪、扫描电镜以及X射线衍射测试并分析了复合材料的摩擦磨损性能以及机理.结果表明,随着MoS2含量的减少、CaF2含量的增加,在室温时摩擦系数、磨损率均增大;而高温时摩擦系数、磨损率先降低后增大.当MoS2、CaF2各含3％(质量百分数)时复合材料在室温和高温时拥有最佳的摩擦性能.该复合材料室温时主要是MoS2起润滑作用,降低材料的摩擦磨损;而高温时MoS2、CaF2与金属相互作用生成CrxSx+1以及MoO2、CaMoO4、Fe2O3、FeMo4F6等物质,这些物质在摩擦表面形成复合润滑膜而起润滑作用.     

质子注入聚酰亚胺的摩擦学特性

用能量为110 keV剂量分别为1×1014ions/cm2、5×1014ions/cm2、2.5×1015ions/cm2和1.25×1016ions/cm2的质子对聚酰亚胺进行注入改性。摩擦磨损试验表明,质子注入能够提高其耐磨性。但在不同载荷下,其摩擦磨损行为随着注入剂量的变化有所不同。未注入样品的磨痕内存在明显的粘着和划痕,而注入之后,粘着和划痕受到抑制,磨痕变得光滑。     

PTFE复合涂层的摩擦学性能及疏水性能研究现状

聚四氟乙烯(PTFE)具有优良的自润滑性能、耐化学腐蚀性能和介电性能,以及优异的高低温稳定性和化学稳定性。此外,PTFE还具有优异的超疏水性能,人工制备的超疏水表面在诸多领域有着广阔的应用前景,但单一的PTFE硬度较低、耐磨性差。本文综述了国内外近些年使用碳材料或聚合物对PTFE进行填充改性,并利用表面工程技术制备复合涂层以改善摩擦学性能及疏水性能方面的研究进展,并对未来PTFE复合涂层的研究方向进行了展望。