Ti基内生枝晶非晶复合材料的摩擦磨损性能

采用电弧熔炼-铜模吸铸法制备Ti_(43)Zr_(27)Mo_5Cu_(10)Be_(15)非晶复合材料,利用销-盘式摩擦磨损试验机进行干滑动磨损试验,研究了载荷、转速和时间对非晶复合材料的摩擦磨损性能的影响。利用X射线衍射仪分析物相,扫描电镜观察分析磨损表面的形貌,探讨非晶复合材料的磨损机理。结果表明,在不同载荷、转速条件下摩擦因数比较低且稳定在0.219 0~0.367 5之间,磨损量为2.0~31.9mg;随着转速、载荷的增加,动态摩擦因数波动幅度逐渐减小,磨损量增大。磨损机制由磨粒磨损逐渐转变为粘着磨损,并伴有塑性变形。     

磁流变液在磁场作用下基于铝的往复式摩擦特性(英文)

磁流变液被广泛地应用在汽车减震器、表面抛光和其他精加工处理中。讨论基于铝的磁流变液在磁场、不同的负载和振荡频率条件下的摩擦特性。在有、无磁场下对磁流变液基于铝的往返式摩擦特性进行评估。在不同荷载和振荡条件下分析实验条件与运动周期的关系。通过测量表面粗糙度和观察表面图像比较样品表面,并评估了磁流变液基于铝的往复摩擦特性。     

(W,Mo)C-Al_2O_3复合材料室温往复滑动摩擦磨损性能

采用放电等离子烧结(SPS)方法,在较低的烧结温度(1550℃)下制备了(W,Mo) C-Al_2O_3复合材料。在HASR型往复摩擦磨损试验机上采用球盘式摩擦方式,对室温下(W,Mo)C-Al_2O_3复合材料与SiC陶瓷球对偶时的摩擦磨损试验结果进行分析,探讨了在干摩擦条件下滑动速度与载荷等摩擦磨损条件对摩擦副的摩擦因数影响规律,对摩擦盘的摩擦表面形貌与摩擦副的磨损机制进行分析。结果表明:(W,Mo)C-Al_2O_3合金试样随着滑动速度和载荷的增大,摩擦因数及磨损率总体呈下降趋势,平均摩擦因数值在0.2～0.6之间,磨损率数量级在10~(-6)～10~(-5)之间;随着滑动速度、载荷的减少,磨痕深度呈变浅趋势;随着载荷的增大,(W,Mo)C-Al_2O_3/SiC摩擦副的磨损机制从疲劳磨损和磨粒磨损为主转变为表面断裂和剥落机制为主。     

载荷、摩擦速度对铜基粉末冶金材料摩擦磨损性能的影响

采用正交试验法进行分组实验,分析载荷、转速、摩擦系数之间的关系,利用扫描电镜(SEM)分析试块磨损后的表面形貌,研究了载荷和速度对铜基粉末冶金材料摩擦磨损性能的影响。结果表明:在同一转速下,载荷越高、摩擦系数越高;在同一载荷下,转速与摩擦系数之间不成比例,载荷、速度和摩擦系数之间存在一个平衡区域,在平衡区域内,材料的摩擦磨损性能达到最佳状态。     

电沉积超细晶与纳米晶镍镀层的摩擦学行为比较

采用无/有柔性摩擦辅助电沉积技术在不含添加剂的Watts镀液中制备了超细晶和纳米晶镍镀层。对比研究了两种镍镀层的显微结构、纳米压痕力学性能以及干摩擦磨损行为。研究结果表明,纳米晶镍具有比超细晶镍更加细小均匀的晶粒尺寸、更大的纳米压痕硬度、弹性模量以及硬模比。2种镀层的主要磨损机制均为粘着磨损,但因载荷不同而表现出不同的摩擦学行为。在低载荷(1~3 N)下,纳米晶镍的表面粗糙度低,磨损表面相对平整致密,因而摩擦系数相对较低;在高载荷(5 N)下,纳米晶镍的氧化磨屑疏松,磨损表面较为粗糙,因而摩擦系数相对较高;在测试载荷条件下,纳米晶镍的磨痕深度和磨损体积更小,其耐磨性更优。     

微织构自润滑表面在油介质中的摩擦学性能

为探究不同表面处理方式对试样表面摩擦学性能的影响,分别对GCr15试样表面进行激光微织构加工,光滑表面涂抹润滑油,微织构表面填充固体润滑剂,微织构表面涂抹润滑油,微织构表面填充固体润滑剂并涂抹润滑油等不同表面处理方式,在MMW-1A摩擦磨损机上进行摩擦磨损试验。同时改变试验的载荷及转速,探究在不同转速和载荷工况下,不同表面处理方式对试样摩擦因数的影响。结果表明,在干摩擦条件下,试样表面采用微织构处理并填涂固体润滑剂可使摩擦因数较光滑表面降低47.6%;在油介质中,采用微织构处理可使摩擦因数较光滑表面降低4.8%,采用微织构处理并填充固体润滑剂可使摩擦因数较光滑表面降低17.7%。且在油介质中,采用织构化处理和固体润滑结合的表面处理方法,试样摩擦因数随载荷增大而减少且逐渐趋于稳定,但随转速增大而增大。     

Al-Cu-Fe-B多晶准晶材料的摩擦特性

在不同摩擦试验条件下，准晶材料Al59Cu25.5Fe12.5B3与类金刚石(DLC)涂层在自制的摩擦仪进行了干摩擦试验。研究了温度、摩擦速度、载荷和气氛四种参数对准晶材料摩擦特性的影响；采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及表面分析仪等对准晶材料的晶体结构、表面形貌和磨屑进行了观察与分析。结果表明：所有参数均对摩擦系数、表面形貌和表面粗糙度有影响，温度的影响尤为显著。随着载荷和摩擦速度的增加，摩擦系数减小。准晶材料350℃时的磨损机制主要为剥落磨损，表面形成了裂纹。此外在350℃时摩擦条件下，在准晶材料表面未发现组织结构的转变。     

纳米SiC微粒作为润滑油添加剂对钢/钢摩擦副磨损机制转变影响的研究

本文采用经过表面修饰的纳米SiC微粒作为润滑油添加剂,在M200磨损试验机上进行磨损试验,通过磨损表面的显微分析和能谱分析,研究载荷为400~1300 N、滑动速率为0.42~0.84 m/s范围内,纳米SiC微粒对油润滑条件下钢/钢摩擦副磨损机制转变的影响,并建立磨损机制图。结果表明：低速低载荷条件下,纳米SiC微粒的添加破坏润滑油膜的连续性,造成磨损量增加;高速高载荷条件下,纳米SiC微粒通过隔离摩擦副,变宏观滑动磨损为微观滚动磨损,并抑制黏着磨损的产生,提高了润滑油在恶劣环境下的润滑能力,降低了磨损量。     

脂润滑下表面织构对摩擦特性的影响

为了研究面接触脂润滑条件下织构表面的摩擦特性,设计并制造了4组表面织构不同但表面高度算术平均值相同的试件。在HDM20端面摩擦磨损试验机上,采用锂基脂润滑的方式,通过在不同载荷条件下,进行一系列的摩擦磨损试验,分析了表面织构对摩擦特性的影响及试验批次对摩擦特性研究的影响。结果表明:在面接触脂润滑条件下,凹坑织构表面具有较好的减摩效果且试验批次会影响摩擦特性研究的结果。     

微波氮化烧结制备功能梯度WC-TiC-Co硬质合金及摩擦磨损性能研究

采用微波加热氮化烧结技术制备了功能梯度WC-15%TiC-6%Co硬质合金(MW-FGM-YT15)。通过扫描电镜、X射线衍射仪对试样的显微组织、相组成进行了观察,在往复式摩擦磨损试验机上,研究了在干摩擦条件下功能梯度硬质合金与合金钢GCr15对摩时的摩擦学性能,考察了摩擦速度和载荷对其摩擦磨损性能的影响。结果表明:采用微波氮化烧结处理,可快速制备功能梯度硬质合金,表面形成厚度12~19μm的层。在试验的载荷和转速范围内,随转速或载荷的增加,MW-FGM-YT15试样与YT15试样的摩擦系数均降低,但MW-FGM-YT15试样的摩擦系数低于YT15试样的摩擦系数。当F=100 N,v=800 r/min时,MW-FGM-YT15的摩擦系数μ约为0.235。     

纳米Al2O3-40％TlO2复相陶瓷颗粒增强镍基合金复合涂层的摩擦学性能

运用等离子喷涂技术在7005铝合金表面制备Al2O3-40%TiO2纳米结构颗粒增强镍基合金复合涂层,分析其微观结构,研究其在不同载荷和速度条件下的摩擦磨损性能。结果表明：复合涂层主要由γ-Ni、α-Al2O3、γ-Al2O3和金红石型-TiO2等相组成,其摩擦因数和磨损失重较镍基合金涂层显著降低。在轻载3 N 时,复合涂层磨损表面的接触应力较低,主要发生微观切削磨损;当载荷上升至6~12 N时,接触应力高于磨损表面的弹性极限应力,复合涂层的磨损机理变为多次塑变磨损、微观脆性断裂磨损和磨粒磨损。随着速度的增大,磨损表面的接触温度逐渐升高,复合涂层以多次塑变磨损、疲劳磨损和粘着磨损为主。     

Wear characterization of thermal spray welded Ni–Cr–B–Si–RE alloy coatings

The present contribution reports the tribological properties of Ni–Cr–B–Si–RE alloy coatings, thermal spray welded onto steel substrate. A study was conducted that characterized the critical normal loads and sliding speed on the wear behavior of a Ni–Cr–B–Si–RE alloy. The worn surfaces of the Ni–Cr–B–Si–RE alloy coatings were examined with a field emission gun scanning electron microscopy (FEGSEM), energy dispersive spectroscopy (EDS) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results show that an adhered oxide debris layer was formed on the worn surface in friction which contributed to decreased wear. Wear rate of the coatings increased with the load, but decreased with the sliding speed in the range of 0.02–0.08 m/s, then increases a little at 0.1 m/s sliding speed. The average friction coefficient is about 0.48, and decreased with the load, but increased with sliding speed at first, and then tended to slight decrease. Wear mechanism is dominated by a large amount of counterpart material transferred to the coating.     

磁流体极性对钛合金表面织构的摩擦学性能研究

目的 研究磁流体的极性对钛合金光滑表面和织构表面摩擦学性能的影响。方法 以水基磁流体、煤油基磁流体、去离子水和煤油为润滑剂,在UMT?3摩擦磨损试验机上分别进行钛合金光滑表面和织构表面的摩擦磨损实验,得到极性不同的磁性颗粒对不同表面的摩擦因数、磨损量和磨损形貌的影响规律。结果 在光滑钛合金表面,极性磁性颗粒使得摩擦因数下降了8.42%,磨痕宽度下降了8.47%,磨损方式由严重的磨粒磨损和黏着磨损转变为轻微的磨粒磨损。非极性磁性颗粒使得摩擦因数上升了33.94%,磨痕宽度上升了42.20%,磨损方式由轻微的黏着磨损转变为严重的磨粒磨损。在织构表面,极性磁性颗粒的减摩作用进一步增强,而非极性磁性颗粒并没有明显的减摩作用。结论 采用不同极性磁流体润滑时,极性磁性颗粒更容易吸附在钛合金表面,从而增加油膜的厚度和刚度,减小其摩擦因数。     

搅拌摩擦加工SiP/ZA40原位复合材料的摩擦学行为(英文)

研究不同搅拌摩擦加工(FSP)工艺参数如转速(400,630,800和1000 r/min)和移动速度(25和50 mm/min)对Si颗粒增强Zn-40Al-2Cu基原位复合材料摩擦性能的影响。经过初步优化,选择800 r/min和25 mm/min作为最佳FSP参数。结果表明,采用多道次FSP能改善材料的摩擦性能。例如,在0.75 MPa载荷下,经四道次FSP的复合材料磨损率和平均摩擦因数(COF)分别比未加工的复合材料降低53%和50%。磨损表面和磨屑的扫描电镜结果显示,显微组织相尤其是粗硅颗粒的密集细化和均匀分布、硅颗粒间距的减小和铸造缺陷的消除是提高基体抗滑移变形能力的重要因素。这些因素促使形成稳定的摩擦层,从而改善材料的摩擦性能。     

Tribological behaviors of Zr-based bulk metallic glass versus Zr-based bulk metallic glass under relative heavy loads

As a novel engineering material, bulk metallic glass (BMG) has received much attention. However, the knowledge concerning the tribological behavior of BMG versus BMG under relatively heavy loads is still insufficient. In this study, Zr₄₁Ti₁₄Cu_12.5Ni₁₀Be_22.5 metallic glass pins and discs were prepared by copper-mold suction casting. The dry sliding friction and the wear characteristics of the as-cast Zr-based BMG versus Zr-based BMG were tested under loads of 100, 125 and 150 N, respectively, using a pin-on-disc tribological apparatus at room temperature. The worn surfaces were studied by scanning electron microscopy in order to identify the wear mechanisms. The results showed that both the coefficient of friction and the wear rate increased with both the normal load and the rotational sliding velocity. X-ray diffraction patterns recorded after the tribological experiments indicated that no sliding-induced crystallization occurred. Transmission electron microscopy was also used to confirm the amorphous of the BMGs after sliding tests. In addition, the wear mechanisms changed with the experimental conditions. For a normal load of 100 N, the main mechanisms were abrasive wear, slight grooves and micro-cracks. For higher loads, adhesive wear was predominant, accompanied by abrasive wear and deeper grooves and more micro-cracks. When the rotational sliding velocity was increased, the dominant wear changed from slight grooves to viscous flow and adhesive wear.     

不同制动速度下炭布叠层炭/炭复合材料的摩擦磨损行为及机理

用模拟刹车制动的方法探讨了一种炭纤维布叠层炭 /炭复合材料在不同制动速度下的摩擦磨损行为 ,并用扫描电子显微镜对摩擦表面进行了观察和分析。研究结果表明 :在 5m/s的制动速度下 ,该种材料表现出低的摩擦因数 ,但随制动速度升高至 2 0m/s时 ,摩擦因数迅速升高至最大值 0 .4 0 ;当制动速度增大到 2 8m/s或 30m/s时 ,摩擦因数仅略降低至 0 .35 ,该材料表现出优良的高速高能摩擦性能。另一方面 ,制动速度升高至 2 0m/s时 ,即摩擦因数最大时 ,磨损才变得明显 ,而且随制动速度的继续升高 ,磨损呈直线增大。表面显微组织观察表明 ,在较低制动速度下 ,在摩擦表面产生了薄膜 ,对应摩擦因数较低 ,磨损小 ;在 2 0～ 2 5m/s制动速度下 ,摩擦表面形成较厚的表面膜层 ,对应摩擦因数高 ,磨损大 ;在 2 8～ 30m/s制动速度下 ,剧烈的摩擦剪切和氧化作用使摩擦表面严重破坏 ,表面基质炭氧化严重 ,纤维则被拉断或拔出     

液压马达球铰副表面ZrO2涂层的摩擦学性能

为探索表面ZrO2涂层的球铰副在液压马达中的摩擦学规律,采用摩擦磨损试验机和白光干涉仪模拟ZrO2涂层的球铰副在不同载荷和转速的工况下,球铰副在液压马达中的摩擦磨损变化情况。分别从摩擦因数、磨损体积和磨痕形貌分析其摩擦磨损规律,从中找到最优的工况去提高ZrO2涂层的球铰副寿命和工作效率。通过开展控制变量试验发现：转速对ZrO2涂层的球铰副摩擦学性能的影响远大于载荷,在100 N-100 r/min时摩擦因数最小为0.059 6;磨损体积随载荷和转速的增大而逐渐增大,且在50 N-50 r/min时磨损体积最小为0.184 mm3。综合以上规律发现,载荷100 N和转速50 r/min工况下ZrO2涂层的球铰副减摩抗磨效果最好,低转速能够有效延长液压马达的使用寿命和提高机械效率。     

特高压输电线路磁场对电力金具材料摩擦磨损的影响

目的 通过分析特高压直流线路工频磁场环境对电力金具材料磨损行为的影响,探究其磨损机理,为联接金具的磨损失效预测提供理论依据。方法 分析线路实际运行参数,计算工频磁场强度,采用自制电磁线圈与M-2000型磨损试验机相结合,通过分组控制变量法研究额定工况下金具材料的磨损过程,以及不同磁场强度下材料的磨损行为。结果 在磁场环境中材料的磨损程度远小于无磁场情况下。在0~800 A/m范围内,随着磁场强度的增加,摩擦因数稍降低,质量损失量和磨损率呈下降趋势。在不同磁场强度下磨损试样均呈现越贴近摩擦接触表面区域其显微硬度越高,且随着纵深向后呈递减趋势。在无磁场情况下,磨损接触表面的犁沟较深,遍布锯齿型边缘的凹坑和山脊型微凸峰。在磁场环境中试样的接触表面和磨屑表面更加光滑平整,且氧含量明显升高。结论 在无磁场情况下,接触表面为严重的磨粒磨损和黏着磨损。在磁场环境中,磨损试样在短时间内经历了初期磨合阶段和磨损加剧阶段,从而加速过渡到稳定磨损阶段,由严重的磨粒磨损和黏着磨损加速向轻微磨损转变。稳定阶段的主要磨损机制为氧化磨损,并伴随着轻微的磨粒磨损、黏着磨损,以及两摩擦副与磨屑“阻隔层”之间的三体磨损。工频磁场环境对试样磨损起到了一定的减摩作用,磨损程度减轻。     

圆凹坑织构对线接触摩擦副摩擦学性能的影响

根据摩擦试验中圆盘试样的旋转方向,用YLP-20型激光加工系统在圆柱销试样回转面不同区域(前端、后端、中间)加工规则分布的表面织构,利用UMT-3摩擦磨损仪进行单向旋转摩擦试验,研究表面织构分布区域对摩擦副摩擦学行为的影响。结果表明:在载荷10N、滑动速度0.003~0.628m/s时,不同分布区域的织构对摩擦副的摩擦学行为影响不同,相比无织构试样,分布于试样回转面中间部分的织构对摩擦副起到了减摩作用。这是由于中间织构通过形成局部流体动压润滑作用提高了摩擦副的承载能力,降低了接触表面的摩擦因数,同时通过储存磨屑,减少了表面磨损。前后端织构产生的流体动压润滑效应很小,磨损严重,导致其摩擦因数高于中间织构和无织构试样的摩擦因数。     

速度和载荷对凹坑织构乏油润滑摩擦学性能的影响

摩擦副表面加工特定的织构后会在不同速度和载荷以及严重乏油的条件下运行,比如设备的启停阶段。因此有必要研究极度乏油条件下速度和载荷对凹坑织构表面摩擦学性能的影响,为表面织构的实际应用进行前期探索。利用激光加工技术在45钢表面加工凹坑织构;在UMT-2型多功能摩擦磨损试验机上,采用球-盘式分别对织构和未织构试样进行乏油滑动试验;利用三维表面轮廓仪和扫描电镜等分析试样表面的磨损形貌。结果表明:相比于未织构试样,凹坑织构在不同速度和载荷下均能有效延长摩擦面间的乏油润滑状态,有良好的减摩效果,可降低摩擦因数约68%～75%。载荷对织构表面的摩擦学性能影响较大,在一定范围内摩擦因数随着载荷的增大而降低;但载荷过高时,在摩擦后期会出现摩擦因数的突然升高,表面磨损严重。