不同润滑条件下氧化铝陶瓷衬板的磨损机制

在干摩擦、水润滑、油润滑3种不同润滑条件下对氧化铝陶瓷进行摩擦磨损试验。利用SEM对磨损后的磨痕进行观察并进行显微组织结构分析,探讨不同介质下氧化铝陶瓷的磨损机制。结果表明:氧化铝陶瓷材料干摩擦条件下的磨损机制为大量的脆性剥落和大量的磨粒磨损,在水润滑条件下为较少的脆性剥落和轻微的磨粒磨损,在油润滑条件下为很少的脆性剥落和极微的磨粒磨损;液体润滑剂可使氧化铝陶瓷材料的磨损量大幅度降低,其中油润滑条件的减磨效果最为突出。     

纤维取向对飞龙材料摩擦磨损行为的影响

在MRH-03型环-块摩擦试验机上,在不同转速、载荷下对不同纤维取向的"飞龙"材料以及饱和吸水后的材料在纯水和人工海水下的摩擦性能进行研究。结果表明:不同纤维取向的"飞龙"材料具有不同的摩擦特性,摩擦方向垂直于单张纤维布时摩擦因数最大,而磨损率最低,摩擦位于单张纤维布上时摩擦因数最小而磨损率最大;随着转速增加,摩擦因数和磨损率均有所降低;随着载荷增加,纯水润滑时磨损率增大,海水润滑时磨损率无明显变化;饱和吸水后,材料的摩擦因数和磨损率,纯水润滑条件下降低,海水润滑条件下增大。SEM形貌分析表明,飞龙材料的磨损行为受到纤维对基体材料的支撑作用和基体材料对纤维的保护作用协同影响。     

纤维取向、转速、载荷对飞龙材料的摩擦磨损行为影响

在MRH-03型环-块摩擦试验机上,在不同转速、载荷下对不同纤维取向的“飞龙”材料以及饱和吸水后的材料在纯水和人工海水下的摩擦性能进行研究。结果表明：不同纤维取向的“飞龙”材料具有不同的摩擦特性,摩擦方向垂直于单张纤维布时摩擦因数最大,而磨损率最低,摩擦位于单张纤维布上时摩擦因数最小而磨损率最大;随着转速增加,摩擦因数和磨损率均有所降低;随着载荷增加,纯水润滑时磨损率增大,海水润滑时磨损率无明显变化;饱和吸水后,材料的摩擦因数和磨损率,纯水润滑条件下降低,海水润滑条件下增大。SEM形貌分析表明,飞龙材料的磨损行为受到纤维对基体材料的支撑作用和基体材料对纤维的保护作用协同影响。     

PTFE基复合材料海水润滑下的摩擦学性能研究

研究碳纤维/聚四氟乙烯（CF/PTFE）、玻璃纤维/聚四氟乙烯（GF/PTFE）复合材料与氮化硅陶瓷配副在海水环境下的摩擦学性能与润滑机制,分析滑动速度对摩擦副海水润滑性能的影响规律。结果表明：在海水润滑条件下,随着滑动速度的增加,PTFE、CF/PTFE、GF/PTFE材料与Si3N4陶瓷配副时的摩擦学性能均有明显改善,摩擦因数与磨损率均呈显著降低的趋势,其中CF/PTFE复合材料表现出更为优异的摩擦学性能,在1 000 r/min滑动速度下摩擦因数低至0.026。磨损表面表征结果表明,在海水润滑条件下,PTFE基复合材料在摩擦过程中由于摩擦化学反应生成了润滑膜,可为摩擦副提供良好的润滑和减磨作用,从而减少摩擦磨损行为的发生。     

稀土化合物改性复合材料在油润滑下的摩擦学性能

以竹纤维为增强相,通过稀土化合物改性制备一种树脂基复合材料;采用环块式摩擦磨损实验,研究稀土化合物改性复合材料在油润滑状态下载荷、转速对试样摩擦学性能的影响,以及稀土化合物改性对复合材料试样摩擦学性能的影响;比较干摩擦状态和油润滑状态下复合材料的摩擦学性能,观察和分析试样磨损表面形貌,探讨其磨损机制。实验结果表明:油润滑条件下,稀土化合物改性复合材料的摩擦因数和磨损率都随着载荷的增大而增加;较高载荷下摩擦因数随着转速的增大先增加后减小,而磨损率则呈现逐步增加的趋势;稀土化合物的改性使竹纤维和基体界面结合更为紧密,提高摩擦因数的同时降低了磨损率;在油润滑作用下,试样磨损由干摩擦时的磨粒磨损和疲劳磨损转变成为轻微的疲劳磨损;在油润滑状态下,复合材料处于边界润滑状态,故摩擦因数和磨损率均低于干摩擦。     

不同润滑液下的Al2O3增强Y-TZP陶瓷/316L不锈钢生物摩擦学特性

采用销-盘式摩擦磨损试验机研究了氧化铝增强氧化锆(ADZ)陶瓷材料/316L不锈钢摩擦副在去离子水和小牛血清2种不同介质润滑下的生物摩擦磨损行为,并利用SEM观察了磨损表面形貌。结果表明:与去离子水相比,在小牛血清润滑条件下ADZ陶瓷的摩擦因数和磨损率降低。在去离子水润滑条件下ADZ陶瓷材料的磨损为轻微磨损,相应的磨损机制为塑性变形和微犁削;而在小牛血清润滑条件下,ADZ陶瓷材料的磨损为微量磨损,磨损过程类似抛光作用。     

GCr15钢渗硫层的摩擦学性能研究

利用低温离子渗硫技术在GCr15钢球表面形成渗硫层以提高其摩擦学性能。采用四球摩擦试验机,考察渗硫和未渗硫试样在干摩擦及油润滑条件的摩擦学性能。结果表明：在干摩擦和油润滑条件下渗硫试样的摩擦因数均远低于未渗硫试样;在干摩擦条件下,渗硫试样的磨损率相比未渗硫试样大幅下降,这主要归因于渗硫层良好的减摩抗磨作用;在油润滑条件下,因油润滑和渗硫层的固体润滑相互协调作用,渗硫试样的摩擦和磨损性能明显优于未渗硫试样,其磨损表面的痕迹浅而轻,磨损机制为轻微的磨粒磨损。     

表面渗铜铈合金钢在干摩擦条件下的摩擦磨损性能

为提高采煤机滑靴在干摩擦条件下的抗磨损性能，采用双层辉光离子渗金属技术对滑靴用18Cr2Ni4W合金钢表面进行渗铜铈处理，通过环-块摩擦磨损实验机在不同载荷和滑动速率下考察其干摩擦条件下的摩擦学性能，并与45#钢和18Cr2Ni4W合金钢的摩擦学性能和磨损机制进行比较。结果表明：表面渗铜铈的18Cr2Ni4W合金钢在不同载荷和滑动速率条件下表现出最低的摩擦因数和磨损率，45#钢呈现出最高的摩擦因数和磨损率，这表明通过表面渗铜铈改善了18Cr2Ni4W合金钢的减摩抗磨性能；摩擦过程中，45#钢的磨损机制为犁沟和黏着磨损，18Cr2Ni4W合金钢的磨损机制为犁沟和轻微的黏着磨损，表面渗铜铈的18Cr2Ni4W合金钢表现出犁沟和轻微的剥落磨损特征。     

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...     

碳纤维增强杂萘联苯聚醚砜酮复合材料的摩擦学性能研究

利用MRH-03型环-块摩擦磨损试验机研究不同碳纤维含量的聚醚砜酮(PPESK)基复合材料的摩擦磨损性能,讨论载荷、速度及润滑介质对质量分数10%碳纤维增强复合材料摩擦磨损性能的影响,并用SEM观察材料的断面形貌和磨损表面形貌。结果表明：适量碳纤维的加入可以明显提高材料的摩擦磨损性能,并使得复合材料干摩擦条件下的磨损机制由严重的磨粒磨损和黏着磨损转变为黏着磨损和轻微的磨粒磨损。以质量分数10%碳纤维增强的复合材料为例,随着载荷的增加复合材料在干摩擦条件下的摩擦因数降低,而磨损率先降低后增加,在高滑动速度下复合材料的摩擦因数降低而磨损率增加;而海水润滑介质的加入大大降低了材料的摩擦因数和磨损率,并使得复合材料的磨损机制由干摩擦条件下的黏着磨损和轻微的磨粒磨损转变为轻微的磨粒磨损。     

碳纤维增强杂萘联苯聚醚砜酮复合材料的摩擦学性能

利用MRH-03型环-块摩擦磨损试验机研究不同碳纤维含量的聚醚砜酮(PPESK)基复合材料的摩擦磨损性能,讨论载荷、速度及润滑介质对质量分数10%碳纤维增强复合材料摩擦磨损性能的影响,并用SEM观察材料的断面形貌和磨损表面形貌。结果表明:适量碳纤维的加入可以明显提高材料的摩擦磨损性能,并使得复合材料干摩擦条件下的磨损机制由严重的磨粒磨损和黏着磨损转变为黏着磨损和轻微的磨粒磨损。以质量分数10%碳纤维增强的复合材料为例,随着载荷的增加复合材料在干摩擦条件下的摩擦因数降低,而磨损率先降低后增加,在高滑动速度下复合材料的摩擦因数降低而磨损率增加;而海水润滑介质的加入大大降低了材料的摩擦因数和磨损率,并使得复合材料的磨损机制由干摩擦条件下的黏着磨损和轻微的磨粒磨损转变为轻微的磨粒磨损。     

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。     

不同润滑条件下多孔MgAl2O4陶瓷摩擦学性能研究

镁铝尖晶石具有化学稳定性好,耐磨、耐腐蚀、热膨胀系数小,绝缘性能好的特点,利用微磨损试验机在不同润滑条件下对多孔结构镁铝尖晶石的摩擦学性能进行测试,并用扫描电子显微镜及能谱仪对其磨损表面形貌进行观察。结果表明:MgAl_2O_4陶瓷微磨损条件下的磨损机制为脆性剥落和黏着磨损;多孔MgAl_2O_4陶瓷在与氮化硅球对摩过程中发生了元素迁移;多孔MgAl_2O_4陶瓷的孔隙结构可以储存润滑介质,在摩擦磨损过程中起到自润滑作用;与干摩擦相比,聚α烯烃(PAO油)润滑和含有碳纳米管的聚α烯烃(PAO+CNT)润滑介质的加入可以有效起到减磨作用,特别是润滑介质为PAO+CNT膏状润滑剂时,减磨效果更为明显,平均摩擦因数由干摩擦时的0.646下降至0.124,下降幅度达到80.8%。     

海水组分对海水润滑性能的影响

通过研究聚四氟乙烯/Ni-P合金涂层在海水及其各组分溶液润滑下的摩擦学行为,探讨海水与纯水润滑性能的差异,并分析海水各组分对于其润滑性能的影响。结果显示:PTFE/Ni-P体系的摩擦因数与PTFE的磨损率在二价金属盐(MgCl2+CaCl2+SrCl2)溶液润滑下最小,在海水润滑下次之,而在纯水润滑下则最大。这说明:海水具有比纯水更优异的润滑性能,海水中所溶解的各种溶质有利于海水的润滑作用;二价金属盐,主要是Ca2+与Mg2+,是海水润滑作用的决定因素。     

高载荷条件下石墨-石墨摩擦副的摩擦学特性研究

利用研制的高载荷条件下摩擦因数测试装置,研究了石墨/石墨摩擦副在空气、水和油介质中的摩擦学特性。结果表明在4~15MPa范围内,随着载荷的增加,摩擦副在空气、水和油介质中的摩擦因数都逐渐降低;在油介质中摩擦副的摩擦因数最小,在水介质中摩擦因数变化最平稳,在空气中摩擦因数最大,且随载荷的增加变化幅度最大。磨损表面原始形貌对比分析表明,在空气中,摩擦副表面处于边界润滑状态,主要磨损机制是粘着磨损和犁削;水润滑条件下为轻微犁削;油润滑条件下,摩擦副表面处于为边界润滑和流体润滑状态,油中的减摩剂对试样表面有抛光作用。     

聚四氟乙烯碳纤维增强双马来酰亚胺复合材料的摩擦学性能

研究了不同含量PTFE碳纤维增强双马来酰亚胺复合材料的力学和摩擦学性能,并分析了在干摩擦和水润滑条件下的磨损表面形貌和磨损机制。结果表明:添加质量分数10%~15%PTFE的复合材料体系机械性能最佳,随PTFE含量的增加,复合材料的摩擦因数下降,而磨损率呈上升趋势。水润滑下,摩擦因数和磨损率比干摩擦下都有相应的降低。干摩擦下,材料的磨损主要以塑性变形、微观破裂及破碎为主;水润滑下,这一机制明显减弱,主要表现为微切削形态。     

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。     

不同环境介质下TC4钛合金与工程塑料摩擦磨损行为研究

为优选透平式能量回收一体机关键零部件耐磨材料,以TC4钛合金与共聚甲醛、均聚甲醛、PEEK及改性PEEK组成的配对摩擦副作为研究对象,利用立式万能摩擦磨损试验机开展干摩擦、纯水及海水环境介质下配对材料的摩擦磨损试验,定量获得各摩擦副的摩擦因数和磨损量,并对摩擦试样的表面形貌进行分析。结果表明:在干摩擦环境下共聚甲醛摩擦因数和磨损量最小,在纯水和海水环境下改性PEEK摩擦因数和磨损量最小;TC4钛合金与均聚甲醛、共聚甲醛、PEEK配副时磨损机制为黏着磨损,主要表现形式为涂抹和擦伤,TC4与改性PEEK配副时磨损较轻微,主要表现形式为轻微磨粒磨损。     

Si3N4-hBN陶瓷复合材料与Fe-B合金配副的摩擦学特性研究

利用MMU-5G销-盘式端面磨损试验机考察Si3N4-hBN陶瓷复合材料与Fe-B合金配副分别在干摩擦和水润滑条件下的摩擦磨损性能,分别采用扫描电子显微镜( SEM)、激光扫描显微镜(LSM)、X光电子能谱(XPS)、X射线能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)分析摩擦面及磨屑的形貌与物质组成.结果表明,hBN的加入未能有效地改善Si3N4-hBN/Fe-B合金摩擦副的摩擦学性能,干摩擦条件下,Si3N4-hBN摩擦表面微凸体与Fe-B合金中的硬质相Fe2B发生碰撞而导致脆性断裂和剥落,发生磨粒磨损,摩擦因数均高于0.9,磨损率均高于10-5 mm3/ (N·m)数量级;水润滑条件下,由于水流带走了磨屑,避免磨粒磨损的发生,为Si3N4-hBN摩擦表面发生化学抛光提供条件,化学抛光使销、盘试样的摩擦表面变得光滑,从而获得较为优异的摩擦学性能.     

盐浴软氮化42CrMo的摩擦学性能分析

对42CrMo进行盐浴软氮化处理,分析盐浴软氮化处理对42CrMo试样硬度的影响,研究不同润滑条件下42CrMo试样的摩擦学性能,分析其摩擦磨损机制。结果表明:盐浴软氮化处理过的42CrMo的平均硬度为HV747.33,约是未处理基体的(HV310)的2.5倍;在其他条件相同时,随载荷的增加,干摩擦条件下42CrMo的摩擦因数先增加后减小,边界润滑和油润滑条件下的摩擦因数不断增加;42CrMo在干摩擦条件下的摩擦因数、表面磨痕深度和磨损量均要明显高于边界润滑和油润滑条件下;在干摩擦条件下42CrMo的磨损机制为严重的黏着磨损和塑性变形,边界润滑条件下42CrMo表面磨损减缓,有轻微犁沟;油润滑条件下42CrMo表面为磨粒磨损,无明显变形。