稀土溶液改性对竹纤维增强制动材料力学与摩擦学性能的影响

通过对竹纤维进行不同工艺的稀土溶液改性(RES)处理,探索其对增强树脂基制动材料的力学和摩擦学性能的影响。结果表明:对竹纤维进行RES改性不仅可改善其与树脂基体间的界面粘结性能,同时还可提高竹纤维的耐热性能,经RES改性后的竹纤维耐热性较未处理高出一倍,可大大减少竹纤维在高温时的碳化程度,进而提高制动材料的高温摩擦性能;经RES改性竹纤维,其增强的复合材料力学和摩擦性能均得到提高;RES浓度为20%,改性时间为30 min的试样综合摩擦学性能最优,各个温度的摩擦系数均在0.40~0.50之间。     

提高材料摩擦学性能之稀土表面工程

表面改性过程中加入稀土元素对改善材料表面的摩擦学性能有显著的效果.稀土表面工程研究中可通过多种方法将稀土元素加入表面改性层,通常采用化学热处理、热喷涂和喷焊、激光表面处理等方法.本文综述了哈尔滨工业大学材料科学系的研究者们在该领域的研究情况,包括本文作者的研究和应用成果.     

复层铁基粉末冶金材料的摩擦学性能

采用粉末冶金工艺制备基体致密、表层多孔含油的双层复合铁基含油材料,用HDM-20端面摩擦磨损试验机评价其摩擦磨损性能。结果表明,改变表层中TiH_2的含量可以实现孔隙率的变化,有效改善润滑性能,适宜TiH_2的含量可满足复层材料力学性能和润滑性能的平衡;在较高负载工况时,复层材料润滑性能较单层烧结材料好,且随着表层厚度的增加,摩擦系数先降低后升高,当表层厚度占材料总厚度的50%时,复层材料的承载能力最高,摩擦磨损性能最好。     

稀土改性Fe-Ni基涂层的高温性能

为提高Fe-Ni基涂层的高温性能,在Fe-Ni基合金粉末中添加La2O3和Ce2O3的混合物,对涂层的高温氧化行为和高温耐磨损性能进行研究.结果表明:稀土改性Fe-Ni基涂层组织细密、晶粒细小、形成稀土化合物LaNi4Si、Ce2Ni22C3以及硬质相Cr3Si;稀土改性Fe-Ni基涂层具有良好的高温抗氧化性能,在氧化初期,涂层质量迅速增加,氧化动力学曲线符合抛物线规律,在氧化后期,氧化动力学曲线符合直线规律,质量增加缓慢.高温抗氧化性能的提高和Cr3Si硬质相的弥散分布使涂层的高温耐磨性能得到显著的提高.     

氧化石墨烯接枝碳纤维及其树脂涂层在不同载荷下的摩擦学性能

目的 提升碳纤维(CF)在水性聚酰胺酰亚胺(PAI)树脂涂层中的界面性能,从而使PAI复合涂层获得优异的摩擦学性能.方法 以硅烷(KH550)为偶联剂,制备氧化石墨烯(GO)化学接枝CF增强体(CF&GO),研究CF接枝前后的热稳定性和添加CF&GO的PAI复合涂层在不同载荷下的摩擦学行为和磨损机理.利用红外光谱仪(F...     

铝质材料的摩擦学表面改性

铝质材料阳极氧化膜系均匀、规则的微观多孔质结构，利用物理、化学或电化学的方法在其中沉积或原位合成润滑性物质，在保持阳极氧化膜质硬、耐磨特性的基础上，使其具有一定的白润滑性，是近十多年来铝质材料表面改性研究的热点领域之一，本文对该研究的基本原理和国内外发展概况进行了概述，并重点介绍了我们在这一方面研究中的一些最新进展和结果，分别介绍了三种新型体系的自润滑改性阳极氧化铝材料．     

铝质材料的摩擦学表面改性

铝质材料阳极氧化膜系均匀．规则的微观多孔质结构．利用物理．化学或电化学的方法在其中沉积或原位台成润滑性物质，在保持阳极氧化膜质硬．耐磨特性的基础上，使其具有一定的自润滑性．是近十多年来铝质材料表面改性研究的热点领域之一，本文对该研究的基本原理和国内外发展概况进行了概述，并重点介绍了我们在这一方面研究中的一些最新进展和结果．分别介绍了三种新型体系的自润滑改性阳极氧化铝材料。     

铁基含油轴承材料表面硫化改性及摩擦学性能

为改善边界润滑工况下铁基含油轴承材料的摩擦学性能,采用低温液体渗硫技术在材料表面形成一层固体渗硫层,微观检测渗硫层形貌与成分,并在端面摩擦磨损试验机上进行摩擦学实验,分析其摩擦磨损性能与自润滑机理。结果表明:渗硫层中固体润滑剂的主要成分为FeS,硫化物沿着基体孔道由材料表面向内部扩散,渗硫层的厚度约为15μm;与未硫化材料相比,硫化材料的摩擦因数明显降低,且硫化时间越长,轴承表面渗硫层的减摩性能越好;表面硫化改性后,利用轴承基体多孔含油与表面渗硫层的液固协同润滑作用,其综合摩擦磨损性能比单纯固体润滑或单纯油润滑的减摩性能都要好,边界润滑工况下的抗擦伤、抗咬合性能得到改善。     

宽温域下LaF3对镍基自润滑材料摩擦学性能的影响

为增强材料在宽温域下服役的稳定性及减少摩擦与磨损对材料性能的影响,采用Ni60合金粉末作为基体材料,利用放电等离子烧结技术(SPS)制备出了不同LaF3含量的镍基自润滑复合材料。利用HT-1000型高温摩擦磨损试验机、GBS-SmartWLI白光干涉三维轮廓仪、SEM、XRD等对复合材料在大气环境下的宽温域摩擦学性能进行了研究。结果表明,所制备的镍基自润滑材料在宽温域下具有优良的摩擦学性能。复合材料摩擦系数与磨损率从200到800℃的范围内保持在一个较低水平。当LaF3的含量为6%(质量分数)时,平均摩擦系数在200到800℃之间为0.189到0.288且变化范围最小,在600℃下表现最低为0.189,平均磨损率在10-5mm3/N·m数量级,综合表现出最优的摩擦学性能。这是因为LaF3含量为6%的材料在高温下形成了SrSiO3、SrMoO4、La6MoO12等盐类,所形成的盐转移膜一方面防止了对偶材料表面直接接触,另一方面减小了接触薄层的抗剪切强度,从而显著地提高了宽温域环境下材料的稳定性。随着测试温度增加到800℃,由于高温氧化作用使得复合材料摩擦系数略微上升,但仍然保持在0.2左右的较低水平。     

两种WC基涂层在600 ℃下的摩擦学性能

采用超音速火焰喷涂技术制备了WC-(W,Cr)2C-Ni和WC-17Co两种涂层,评价了两种涂层在高低温快速交变条件下的热震性能,并使用SRV摩擦磨损试验机考察了两种涂层从室温到600℃时与Si3N4球配副时的摩擦磨损性能.结果表明:WC-(W,Cr)2C-Ni涂层的抗热震性能远优于WC-17Co涂层;WC-17Co涂层虽具有较低的磨损率,但是高温下涂层中产生大量裂纹及发生因严重氧化而导致的硬度下降,表明该涂层不适于作为400℃以上的耐磨材料;尽管WC-(W,Cr)2C-Ni涂层的磨损率比WC-17Co涂层大,但仍属于微量磨损,且其具有优异的抗高温氧化性能和抗热震性能,所以该涂层非常适于作为高温或宽温域下的耐磨材料.     

树脂基复合材料表面修整工艺材料性能研究

目的为提高复合材料涂装前的喷漆表面平整度,保证漆膜表面状态。方法分别采用表面修整剂、针孔填充剂和封孔剂等三种工艺材料,对玻璃纤维增强树脂基复合材料表面进行喷漆前的表面修整,并涂装配套的防护底漆。通过对修整材料的固化性能、与基材及漆层的表面结合力以及涂层系统相容性等性能进行测试,并与未使用工艺材料进行表面修整处理的复合材料喷漆后的表面状态进行对比,评价三种工艺材料的工艺性能、附着力及与涂层的相容性等。结果在树脂基复合材料表面,涂装前配套使用针孔填充剂和封孔剂或针孔填充剂和表面修整剂进行表面修整,可有效降低复合材料表面针孔、凹坑等缺陷对涂装外观的影响,且漆层与基底的结合力大于15 MPa,与未使用工艺材料的涂层系统比较,性能未下降。结论三种工艺材料与底面漆的相容性良好,对涂层力学性能及耐介质性能无不良影响,可配套用于复合材料涂装前的表面修整,提升涂装表面状态。     

盾构滚刀材料表面镍基碳化钨涂层摩擦学性能研究

目的 盾构滚刀磨损是盾构施工中最常见的问题之一,为减缓刀具的剧烈磨损、延长刀具的使用寿命,采用等离子堆焊工艺在盾构滚刀表面制备镍基碳化钨涂层以强化滚刀性能,基于盾构滚刀服役的真实工况,研究滚刀涂层的摩擦学性能及其合理的评价方式.方法 对镍基碳化钨涂层在往复滑动、冲滑复合(冲击+滑动)两种相对运动模式下进行摩擦磨损试验研究.结果 制备镍基碳化钨涂层后可提高滚刀的耐磨性.往复滑动磨损后,镍基碳化钨涂层的磨痕宽度为0.42 mm,而H13钢的磨痕宽度达到0.78 mm,镍基碳化钨涂层的抗冲滑性能也明显优于H13钢.两种相对运动模式下镍基碳化钨涂层均主要承受磨粒磨损,但往复滑动模式下涂层存在局部剥落,而冲滑复合模式下则伴随一定的粘着磨损.结论在两种相对运动模式下,镍基碳化钨涂层表面的高硬度碳化钨颗粒都可阻止磨粒对较软镍基合金区域的切削与碰撞.相较往复滑动模式,冲滑复合模式下镍基碳化钨涂层要承受冲击和滑动的耦合作用,涂层的磨痕特征以及损伤形式都有明显的不同.采用冲滑复合运动模式的摩擦磨损试验能对盾构滚刀刀圈的摩擦学性能进行更全面、合理的研究及评价.     

不同接触尺度下石墨烯摩擦学性能研究进展

石墨烯是石墨的基本结构组成单元,是由碳原子以sp^2杂化轨道组成、呈六角型蜂巢状且具有独特二维结构的纳米材料。由于其优异的机械及润滑特性,成为近年来国内外摩擦学领域研究的聚点和热点。大量研究表明:石墨烯不仅在微纳接触尺度下展现出超润滑性能,而且在宏观接触方式下也展现出非凡的摩擦学特性。详细介绍了石墨烯在微观接触和宏观接触状态下摩擦学性能的影响因素。在微观接触状态下,滑动发生在完美、平滑的基础面晶面上,施加的载荷小,接触面小,其摩擦学性能主要受到结构形变、表面清洁(包括缺陷、环境、化学官能团)、公度/非公度结构等因素影响。在宏观接触状态下,施加的载荷大,接触面积大,影响因素众多,除了上述在微观接触状态时提到的影响因素,还涉及材料本身存在的各向异性、晶界以及宏观力的破坏等作用,受到棱边键及摩擦引起的悬键暴露和定序摩擦界面的形成的影响。基于此,分析了石墨烯获得不同尺度超低摩擦所需的必要条件和润滑机制,展望了石墨烯摩擦学研究未来发展方向和仍需解决的问题。     

含氟环氧乙烯基酯树脂涂料的改性及其性能

为研究含氟环氧乙烯基酯树脂涂料的改性及其性能,以环氧乙烯基酯树脂为原料,添加适量的甲基丙烯酸三氟乙酯和纳米氧化硅,在过氧化苯甲酰(BPO)的固化条件下配制各种含氟环氧乙烯基酯树脂涂料。采用失重、耐酸、耐碱、耐盐和耐化学试剂等方法研究了涂料的耐腐性能,并通过接触角测量仪对接触角进行了测试。结果表明,含氟环氧乙烯基酯树脂涂料的耐腐蚀性能,随含氟化合物用量的增加而提高,在25%时达到最佳,之后维持稳定不变;含氟环氧乙烯基酯树脂涂料的接触角随纳米氧化硅含量的增加而增大,当纳米氧化硅含量达到树脂总量的10%时,接触角为109°;含氟环氧乙烯基酯树脂涂料的耐化学试剂性与含氟化合物和纳米氧化硅用量无直接关系。     

氧化石墨烯对树脂基摩擦材料性能的影响

目的 提高树脂基摩擦材料和对偶件刹车盘的摩擦磨损性能.方法 采用摩擦材料预混料装置,结合犁耙式混料机,将氧化石墨烯(GO)均匀分散到酚醛树脂基制动摩擦材料中.对材料进行物理性能和力学性能测试,采用LINK2900惯量台架试验机进行摩擦磨损研究,采用SEM和EDS进行摩擦界面微观形貌和成分分析.结果 当GO体积分数从0增加到1.00％时,摩擦材料的比热容、摩擦界面切向热导率和剪切模量显著增大,摩擦材料的弹性模量减小.确定了GO的最佳体积分数为0.75％,此体积分数下,名义摩擦系数和一衰系数达到最大,分别为0.437和0.363,摩擦材料和对偶件刹车盘的耐磨性最佳.相比未添加GO配方,摩擦材料的磨损量减小13.70％,对偶件刹车盘的磨损量减小12.32％.结论 适宜体积分数的GO提高了基体树脂的热结构稳定性、耐热性和系数稳定性,摩擦材料和对偶件刹车盘表面发生材料转移形成摩擦层,有效改善了摩擦材料表面裂纹和对偶盘表面孔洞.GO改变了摩擦片和盘之间的热流分配以及垂向传导散热和切向对流散热比例,可有效提高摩擦材料和对偶件的摩擦磨损性能.     

锌粉含量对汽车制动摩擦材料摩擦学性能的影响（英文）

采用粉末冶金法制备具有不同锌粉含量(0,2%,4%,6%,8%,质量分数)的汽车制动摩擦材料。结果表明,随着锌粉含量的增加,材料的密度和导热系数逐渐增加,而硬度呈单调下降趋势。随着锌粉含量的增加,标称摩擦因数曲线呈波动趋势,但最低摩擦因数呈现增加趋势。然而,随着锌含量的增加,摩擦材料的磨损率和制动噪声单调递减,这是因为摩擦机理从粘着磨损和磨粒磨损转变为粘着磨损。含4%(质量分数)锌粉的制动摩擦材料表现出最佳的摩擦学和抗噪声性能.     

WC-Co硬质合金材料的纳米稀土改性

本文简要综述了哈尔滨工业大学纳米表面工程课题组最近十年来在硬质合金材料纳米改性方面的一些研究成果。稀土对硬质合金性能有明显的改善作用,但大多数研究都是在硬质合金中加入微米级的稀土。纳米表面工程课题组利用纳米材料的小尺寸效应、表面和界面效应等特征,通过向传统的WC硬质合金粉末料中(其中Co的质量分数为8%和11%)加入微量纳米级(50 nm)稀土改性剂进行强韧化改性,分别利用真空烧结和放电等离子烧结得到硬质合金块体。与现有的其它同成分硬质合金对比分析,纳米稀土改性后硬质合金的性能得到显著地提高,达到了既不提高很大成本又能提高使用性能的目的。     

铁基粉末冶金含油材料摩擦学性能

采用粉末冶金方法制备多孔含油铁基材料,在自制的HDM-10型端面摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损试验,考察了含碳量及材料密度对含油铁基材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：铁基粉末冶金含油材料的含碳量应选择0．6～0．8％（质量）为宜,组织为珠光体加少量铁素体,综合摩擦学性能最佳;密度与含油铁基材料的摩擦学性能有密切关系,有一最佳的密度选择范围。     

金刚石改性处理对不同树脂砂轮磨削性能的影响

采用NaOH溶液预处理,硅烷偶联剂改性的方法对金刚石表面进行处理,并研究了该处理过程对三种树脂（聚酰亚胺、耐热酚醛和改性酚醛）基砂轮磨削性能的影响。实验结果表明,该处理过程可以有效改善金刚石与树脂的结合状态,增加树脂基对金刚石磨粒的把持力,从而提高砂轮的磨削比,其中对聚酰亚胺树脂基砂轮磨削性能的提升最为显著,其磨削比提高达109.9%。     

稀土银基材料的发展现状

阐述了在银及银合金中添加稀土(RE)元素对净化熔体、细化晶粒和改善力学性能、提高电触点的耐磨性及抗电弧性能、改善氧化特性、优化电学性能、提高抗变色能力的良好作用。对稀土银合金的研究及应用进行了评价和展望,指出发展一系列性能优良的含稀土银基电接触材料和饰品及器具材料,并在此基础上逐步将稀土的应用扩展到其他贵金属领域,不仅有利于我国稀土产品附加值的提高,也有利于提升我国贵金属产品的技术含量和市场竞争力。