润滑条件下三维编织炭复合材料的摩擦学特性

采用MM-200型摩擦磨损试验机研究了润滑条件下三维编织炭/环氧复合材料的摩擦磨损性能,探讨了载荷及滑动速度等外界因素的影响;并采用XL30 ESEM电子显微镜观察磨损表面形貌,分析了其磨损机理.结果表明,润滑条件下复合材料的摩擦磨损性能远优于干摩擦,且磨合期较短;随着载荷的增加,复合材料的摩擦系数和比磨损率降低,但滑动速度对摩擦磨损性能的影响很小;润滑条件下的磨损机理主要是磨粒磨损.     

碳纤维/铝复层材料的组织和力学性能

在1060系铝基体表面镀镍碳纤维作为增强体,进行真空热压扩散制备出碳纤维/铝复层材料。研究了制备工艺参数(加热温度、保温时间、压力大小)和碳纤维体积分数对碳纤维/铝复层材料的微观组织、界面结合、性能强度和断口形貌的影响。结果表明：碳纤维与铝基体界面结合良好,镀镍层与铝基体在碳纤维附近反应生成的Al₃Ni阻止了铝基体与碳纤维之间生成脆性相Al₄C。随着碳纤维体积分数的提高,材料的抗弯强度先提高后降低。     

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。     

仿生多孔润滑耐磨CF/PTFE/PEEK复合材料的设计及其摩擦学性能

采用模压-滤取和高温真空熔渍工艺制备了自身发汗式润滑耐磨多孔CF/PTFE/PEEK复合材料。考察了造孔剂(NaCl)、PTFE的含量及炭纤维层间间距对多孔PEEK复合材料结构和摩擦学性能的影响。结果表明,当PTFE含量为20%(质量分数,下同)、NaCl为30%、炭纤维层间间距为0.4mm所得多孔CF/PTFE/PEEK复合材料摩擦因数和磨损率最低,200N下摩擦因数、磨损率分别为0.0192,3.47×10-16 m3/Nm,较经典CF/PEEK复合材料摩擦因数降低了9倍,耐磨性提高了25倍。原因在于复合材料中PTFE能形成连续的转移膜,降低了材料摩擦因数;NaCl形成的多孔结构能储存住一定润滑油脂,摩擦过程中在载荷和温度的作用下能形成稳定润滑油膜,明显降低了材料磨损量;炭纤维布起到支撑骨架作用,并协同PTFE,NaCl提高多孔PEEK复合材料摩擦磨损性能。     

承压破碎岩石非Darcy渗流的渗透特性试验研究

地下工程中的破碎岩石在渗流过程中其结构发生两方面变化,一方面由于水压的作用引起孔隙结构发生变化,另一方面固体材料之间的接触应力造成棱角破损。因此,承压破碎岩石的渗流不同于自然堆放状态下的堆石渗流,其渗透特性随着位移或载荷的变化而产生显著变化。基于MTS815.02型岩石力学试验系统及破碎岩石渗透仪,利用稳态渗透法及轴向位移控制法测定了粒径分别为5mm―10mm、10mm―15mm、15mm―20mm、20mm―25mm以及混合粒径的破碎砂岩、煤矸石及灰岩在承压过程中非Darcy流的渗透特性,给出了岩样在不同轴向位移水平下的孔压梯度与渗流速度关系曲线,得到了渗透特性随孔隙率的变化规律,揭示了Darcy流偏离因子可能为负的现象。研究表明:1)随着孔隙率的减少,渗透率呈现整体下降的趋势,而Darcy流偏离因子的绝对值呈现整体上升的趋势;2)破碎岩石的渗透性不仅和外载水平及当前孔隙度有关,还与碎石的粒径、颗粒的排列方式以及初始孔隙结构(如初始孔隙通道)等有关;3)三种破碎岩石渗透率的量级为10-16m2―10-12m2,Darcy流偏离因子的量级为1012kg/m4―1015kg/m4;4)当颗粒的破碎细化现象严重时,Darcy流偏离因子出现负值的可能性较大。     

JS材料在不同介质润滑下的摩擦学特性

作者利用MPV-1500摩擦试验机对JS材料在20#机械油、10#汽油机油、10W30CD柴油机油、甘油及三乙醇胺润滑下的摩擦、磨损及极限Pv性能进行了系统研究.结果发现,以上介质润滑均可大大改善JS材料的摩擦、磨损及极限PV性能,使其摩擦系数比干摩擦时降低2～3个数量级,磨损量降低1～2个数量级,极限PV值则提高1个数量级以上.同时,JS材料在以上五种介质润滑时的极限PV值均大于120MPa·m/s,约为纯PTFE(聚四氟乙烯)轴承极限PV值(干摩擦)的100倍,是巴氏合金轴承在20#机械油润滑时极限PV值的数倍,因而JS材料在以上介质润滑下可以作为高PV值的滑动轴承在实际中应用.     

热镀锌钢板表面润滑处理及其摩擦特性

模具与冲压件间的摩擦磨损性能极大地影响冲压件的质量。为了提高汽车用热镀锌钢板的冲压成形性能,采用含多种无机离子的润滑剂对热镀锌钢板表面进行润滑处理。通过摩擦因数测量和拉深试验方法分别研究了热镀锌钢板的表面摩擦特性与冲压成形性能。结果表明:经无机润滑处理的热镀锌钢板表面摩擦因数明显降低、具有良好的表面润滑性能与稳定的摩擦特性;拉深试验时其最大拉深力下降、最大拉深杯体高度增大,即钢板的冲压成形性能得到了提高。     

粘结PTFE基固体润滑涂层在油润滑下的摩擦学性能

为了使粘结固体润滑涂层广泛应用于高新技术领域,探讨了不同滑移速度和载荷下聚酰亚胺粘结聚四氟乙烯（PTFE）基固体润滑涂层干摩擦和油润滑时的摩擦磨损性能,并对涂层与油复合润滑的机理进行了初步探讨。结果表明：随载荷、滑移速度变化,该粘结固体润滑涂层千摩擦和油润滑下的摩擦系数均变化不大;油润滑下涂层的摩擦系数明显低于干摩擦下...     

CNTs对HDPE基复合材料在水润滑工况下摩擦行为影响的研究

采用熔融挤出注射成型法制备不同碳纳米管(CNTs)用量的碳纳米管/马来酸酐接枝聚丙烯(PPG)/高密度聚乙烯(HDPE)(CNTs/PPG/HDPE)复合材料;研究了复合材料在水润滑工况,50N和150N载荷条件下的摩擦性能;并观察了CNTs的分布及磨损表面形貌和表面粗糙度。结果表明:CNTs的加入可以有效减轻磨损,在50N和150N的不同载荷条件下,添加1.2%(wt,质量分数)CNTs的CNTs/PPG/HDPE在水润滑摩擦工况条件下都具有低较的磨损率,并能防止剥落的发生。在150N载荷,水润滑条件下,CNTs用量为1.2%(wt,质量分数)制得的CNTs/PPG/HDPE的摩擦系数最小值为0.161,磨损率为0.932×10~(-5) mm~3/N·m,粗糙度为2531nm,具有较好的摩擦性能。     

微量润滑条件下Si3N4陶瓷 白口铸铁的摩擦学性能研究

采用块 盘式摩擦磨损试验方法,在MG 200摩擦磨损试验机上对Si3N4陶瓷 白口铸铁摩擦副进行了微量润滑条件下的摩擦磨损试验,同时根据试件的SME照片和能谱成分分析了摩擦磨损机理,为陶瓷材料的制备及减少磨损提供理论依据。试验和分析结果表明：微量润滑条件下Si3N4陶瓷的磨损率和摩擦系数要比干摩擦条件下小得多;Si3N4陶瓷的磨损率随载荷的增大而增大,滑动速度对磨损率的影响要小于载荷对其的影响;Si3N4陶瓷 白口铸铁的摩擦系数随速度的增大而减小,载荷的变化对摩擦系数的影响不大;Si3N4陶瓷的磨损是化学磨损、机体物质脱落和磨粒磨损共同作用的结果,其中化学磨损起主导作用。     

Synthesis of ionic liquid functionalized graphene oxides and their tribological property under water lubrication

Ionic liquid functionalized graphene oxides (GOs-IL) were synthesized by the amidation and cation-π stacking, and their tribological property as the water-based lubricant additives was investigated. The GOs-IL exhibited superior friction-reducing and antiwear performance. Specifically, under the same test conditions, the mean friction coefficient and wear volume of 0.02 wt% GOs-IL/base liquid suspension were 57% and 76% lower than that of base liquid. The worn surface analyses revealed that the boundary tribofilm composed of the GOs-IL deposition film and chemical reaction film should formed on the wear scar lubricated by the GOs-IL/base liquid suspension. The proposed lubrication mechanism illustrated that the IL functional groups of GOs-IL improved their absorption and embedded stability on the rubbing surfaces by the electrostatic interactions, and then promoted the formation of the above boundary tribofilm. The tribofilm directly prevented the rubbing surfaces from the immediate contact and hence greatly reduced the friction and wear.     

不同钢种离子渗硫层的抗擦伤性能研究

为改善高速钢，模具钢和45钢的抗擦伤性能，采用低温离子渗硫技术在这三种材料表面生成了FeS固体润滑渗硫层，在QP-100球盘式摩擦磨损试验机上对比研究了这三种材料渗硫层在油润滑条件下的抗擦伤及摩擦学性能。利用SEM与XRD观察分析了渗硫层截面，擦伤面形貌及表面相结构，利用AES及XPS分析了擦伤表面元素沿深度的分布及边界润滑膜化合物的价态，研究表明，渗硫后三种材料的抗擦伤及摩擦学性能都有明显改善，其中渗硫高速钢的抗擦伤性最好。其后依次为渗硫模具钢，渗硫45钢，分析认为，不同钢种渗硫层抗擦伤性能的差异主要由基体硬度，组织结构及耐蚀性三方面决定。     

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。     

复合吸波剂填充水泥基材料吸波性能研究

对水泥基掺杂混合吸波剂复合材料的吸收性能进行了研究，在水泥基体中分别填充不同比例的炭黑／二氧化锰、炭黑，铁粉、炭黑／铁氧体并进行吸波性能测试，结果表明试样在2．6～18GHz频段内具有更强的吸收性能，〉10dB的带宽最多可达12．4GHz。并用阻抗匹配和谐振理论解释了吸波剂含量和种类对吸收性能及吸收峰的影响。     

Synergism of several carbon series additions on the microstructures and tribological behaviors of polyimide-based composites under sea water lubrication

The effects of several carbon series additions including graphite (Gr), carbon fiber (CF) and carbon nanotube (CNT) on the microstructures and tribological behaviors of polyimide-based (PI-based) composites under sea water lubrication were investigated systematically. Results showed that the incorporation of any filler improved the wear resistance of polyimide (PI) under sea water lubrication, but did not decrease the friction coefficient. Especially the combined incorporation of 10%Gr, 10%CF and 5%CNT (in volume) was the most effective in improving the anti-wear properties of PI. This suggested that there existed a synergetic effect among the three carbon series additions on improving the wear resistance of PI. During the friction and wear process, the carbon additions played different roles in improving the wear resistance of PI-based composites. CF with high compressive strength can carry the main load applied on the sliding surfaces to inhibit the wear of PI matrix. CNT can decrease the stress concentration around CF and further protect CF from being broken. Gr in the form of much thinner layer can not only improve the loading capacity, but also play the same role of CNT to avoid CF carrying too much load. More importantly, Gr, CF and CNT worked synergistically to condense the microstructure of PI-based composite and ameliorate the interfacial combination between all fillers and PI matrix, which well explained why the PI–10%Gr–10%CF–5%CNT composite had excellent tribological properties, even under heavy load or high sliding speed.     

陶瓷基高温自润滑复合涂层的制备及摩擦学性能研究进展EI北大核心CSCD

摩擦磨损大多数情况下不利于机械设备,我国作为机械制造大国,降低摩擦磨损对工业进步及可持续发展有重大意义。陶瓷基高温自润滑复合涂层作为工业应用中常见体系之一,主要以硬质陶瓷为基体,并掺杂润滑材料作为第二相组成,使其一方面继承陶瓷相优异的高温稳定性及强度,另一方面提高在常见摩擦环境下的润滑性能,因此被广泛应用于船舶、航空航天、生物科技、高速列车等领域,受到研究人员的广泛关注与探索。本文以陶瓷基高温自润滑复合涂层为中心,首先阐述复合涂层及固体润滑材料的基本分类;其次综述不同制备方法的最新研究进展,重点关注工艺参数对制备陶瓷基高温自润滑涂层性能的影响及改善方法;然后归纳改善陶瓷基高温自润滑复合涂层表面摩擦学性能的关键因素,探讨了提升减摩耐磨性能的可行性和研究潜力;最后总结目前陶瓷基高温自润滑复合涂层存在的问题,主要有以下2点:(1)对复合涂层的物相分析仍以解释现象为主,没有完整的理论基础;(2)对不同制备工艺下复合涂层结构和摩擦学性能的改善手段较单一。因此提出相应的解决办法以及未来可能的发展方向:(1)研究陶瓷基体和不同润滑相、附加组元、高温环境的协同作用机理,建立系统的理论基础;(2)针对不同制备工艺的成型机理,重点研究工艺参数的协同作用对复合涂层微观结构形成的影响,扩展制备工艺的改善方法。     

复合多孔水凝胶的微观结构与数字散斑相关分析

研究了不同多孔结构聚乙烯醇水凝胶的微观形貌, 采用数字散斑相关技术和力学实验测试等对多孔水凝胶在受力状态下的微区位移、 压缩模量及泊松比进行分析和计算。研究发现, 多孔水凝胶的孔隙率和孔径大小对形变等位移线分布有明显影响。随着致孔剂含量的增加, 多孔水凝胶的等位移线由均匀分布的近似平行线变为不均匀的S形曲线, 出现等位移线密度明显增大的应力集中区域。 多孔水凝胶孔隙率增加, 形变增大。致孔剂种类及含量不同时, 水凝胶的泊松比值随着载荷的增加逐渐减小, 致孔剂含量越多泊松比值越小, 压缩模量则随着应变的增加逐渐增大。      

玻璃钢约束阻尼复合结构的阻尼特性

以玻璃纤维增强树脂作为约束层主要材料、丁腈橡胶为阻尼层、钢板为基板制备约束阻尼复合结构, 运用动态黏弹谱仪和悬臂梁共振法, 研究温度、约束层刚度和阻尼层结构对约束阻尼复合结构减振效果的影响。结果表明:自由阻尼复合板的最大阻尼范围落在阻尼层的玻璃化转变区;玻璃钢约束层能将复合结构的阻尼拓展至阻尼层的高弹态区域, 增加阻尼层厚度可以提高约束复合板的阻尼性能;提高孔隙率同样有利于约束复合板阻尼性能提升;铝板约束层提升作用尤为显著, 然而在海洋环境、干湿交替等强腐蚀场合中, 铝板极易腐蚀而丧失约束功能, 因此在这类特殊场合下耐腐蚀的玻璃钢具有优势。