润滑条件对黄豆/不锈钢摩擦副摩擦学行为的影响

食品机械加工中的摩擦磨损直接影响着食品安全问题。选用黄豆与316L不锈钢进行配副,采用滑动摩擦磨损试验机,研究干摩擦和水润滑条件对其摩擦学性能的影响。利用光学显微镜、光学三维形貌仪和红外光谱仪对试样的表面形貌、粗糙度和磨损表面成分进行了分析。结果表明：干摩擦条件下,黄豆/316L不锈钢摩擦副的平均摩擦因数波动较小,约为0.24,水润滑条件下其平均摩擦因数达到干摩擦条件下的4.4倍左右,且在摩擦过程中存在反复波动;与干摩擦相比,水润滑条件下不锈钢试样表面的磨痕宽度提高约10%,而黄豆试样表面的磨痕宽度的增加幅度约高达160%;水润滑摩擦过程中不锈钢磨痕表面产生更多黄豆分解的有机物,其磨痕表面的犁沟数量和深度均显著减少,黄豆试样磨痕表面基本没有犁沟;干摩擦条件下黄豆/不锈钢的磨损机制以磨粒磨损为主,而水润滑条件下,黏着磨损显著增加。     

NiCr-Cr_2O_3-BaF_2/CaF_2爆炸喷涂涂层干滑动摩擦磨损性能

在SRV高温摩擦磨损试验机上,考察了25℃和500℃时NiCr-Cr2O3-BaF2/CaF2爆炸喷涂复合涂层与Si3N4球配对时的干滑动摩擦磨损特性。采用FEIQUANTA-600型环境扫描电镜分析了涂层磨损表面形貌,探讨了该爆炸喷涂层的磨损机制。结果表明:500℃时在干滑动摩擦条件下,爆炸喷涂NiCr-Cr2O3-BaF2/CaF2复合涂层表面形成润滑转移膜,显示出优异的高温自润滑性能,与25℃时相比,500℃时涂层的摩擦因数降低了72.2%,磨痕宽度减少了46.6%;温度显著影响涂层的磨损机制,25℃下为黏着磨损,500℃下为严重塑性变形和轻微磨粒磨损。     

温度对受电弓滑板材料磨损的影响

在销-盘试验机上试验研究温度对受电弓滑板材料摩擦磨损的影响,探索在各种温度下弓网系统的摩擦磨损性能。试验结果发现,温度是影响弓网系统摩擦因数和磨损量的主要因素之一。干态摩擦时,摩擦因数随着试验温度的升高而增大。磨痕的SEM和EDS分析显示,温度较低的情况下,摩擦表面有大量的犁沟和磨粒,主要以磨粒磨损为主,对应的磨损量比较少。高温时,摩擦表面有氧化、熔融的特征,主要以黏着磨损为主,对应的磨损量比较大。     

海水润滑赛龙材料磨损机制分析

试验研究海水润滑条件下赛龙材料的摩擦磨损性能,借助表面形貌仪、扫描电镜分析磨痕表面形貌,分析海水润滑条件下赛龙材料的磨损机制,并与干摩擦、湿润滑条件下的磨损机制进行比较。结果表明:干摩擦条件下表现为黏着磨损和磨粒磨损特征;湿润滑条件下磨损表现为微切削(磨粒磨损);海水润滑条件下的磨损中有气蚀磨损、磨粒磨损共同存在。     

碳纤维-MoS2 复合涂层的高温摩擦学性能研究*

为了改善固体润滑复合涂层在高温条件下的稳定性,添加纳米碳纤维(CF)对MoS2涂料进行性能优化,并在铝合金基体上制备添加不同质量分数CF粉末的涂层;在CFT-Ⅰ型高速往复摩擦磨损试验机上考察涂层在不同温度下的稳定性、耐磨性能,利用超景深显微系统对涂层表面磨痕形貌进行观测,分析涂层的磨损机制。结果表明：在温度为20~100 ℃时,温度对涂层整体性能的影响较小,随CF质量分数的增大,涂层摩擦因数先增大后减小,磨痕深度先减小后增大,CF质量分数为1.5%时涂层摩擦因数最大,磨痕深度最小;当温度为200 ℃时,随CF质量分数的增大,涂层摩擦因数不断增大,磨痕深度大幅增大,且不同CF质量分数对磨痕深度的影响显著。添加CF能够在涂层内部形成网状骨架结构,同时起到稳定涂层结构、传递热量的作用,因而可使涂层表现出较好的耐热性能和耐磨性能;在200 ℃高温下,CF质量分数为1.5%的涂层的磨损面积和涂层犁皱高度相比未添加CF的涂层分别减少了21.6%和24.6%,表现出较好的抗高温变形性能和耐磨性能。     

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。     

润滑油缺失工况下不同活塞环涂层对缸套摩擦磨损对比研究

为研究润滑油缺失工况下不同活塞环涂层在不同温度下与缸套的摩擦学性能,选取5种商用活塞环涂层,利用扫描电子显微镜观察不同涂层的截面形貌,利用往复式摩擦磨损试验机,在润滑油缺失工况下,分别在常温、200 ℃和350 ℃条件下进行摩擦磨损试验,利用轮廓仪和光学显微镜分别观察摩擦试验后的磨损量和磨痕形貌。结果表明：CrN基涂层和CKS涂层主要为黏着磨损,对缸套磨损大,不同温度下摩擦学性能稳定;含DLC涂层主要为磨料磨损,常温摩擦因数小,高温下不同涂层有较大差异,其中CDC+DLC涂层综合性能最佳。     

不同载荷下水润滑高分子材料磨损机制的试验研究

为了研究载荷对新型水润滑高分子轴承材料磨损机制的影响,在CFT-1型摩擦磨损试验机上对该材料进行不同载荷下的无/有水润滑摩擦磨损试验,通过考察试样的摩擦因数、磨痕和磨损表面形貌,分析该材料的磨损机制。结果表明:在无水润滑条件下,该材料的摩擦因数随着载荷的增加呈现先降低后逐渐上升的变化趋势,磨损表面均出现塑性变形和撕裂脱落现象,磨损机制主要为黏着磨损,其中随着载荷的增大表面塑性变形趋于严重,而表面撕裂脱落在中等载荷下较为轻微,在低载荷和高载荷下较为严重;在水润滑条件下,该材料的摩擦因数随着载荷的增加也呈现出先下降低后急剧上升的趋势,磨损表面未发生塑性变形和撕裂脱落,但出现脱落的磨粒和犁沟,磨损机制主要为磨粒磨损,其中在中等载荷下,表面脱落的磨粒少、犁沟细小而浅,在低载荷和高载荷下表面脱落的磨粒多、犁沟深。     

TC4合金表面双阴极等离子溅射沉积NbTiN2涂层的摩擦磨损性能

采用双阴极等离子溅射沉积技术在TC4合金表面制备了NbTiN₂涂层,研究了涂层的物相组成、微观形貌、硬度、与基体的结合情况以及摩擦磨损性能。结果表明:NbTiN₂涂层具有很强的(220)晶面择优取向特点;涂层表面质量良好,无明显缺陷,厚度约为10μm,平均硬度为2 478.46 HV,约为基体的6倍,涂层划痕试验的临界载荷为68.5 N,涂层与基体结合良好;在2～5 N载荷、室温下涂层的摩擦因数低于基体,磨痕比基体窄,磨损率比基体低一个数量级,涂层的主要磨损机制是疲劳磨损;500℃下涂层的摩擦因数较室温高,磨痕更窄更浅,磨损率较低,磨损机制为黏着磨损和氧化磨损,涂层表现出更好的耐磨性能。     

超音速火焰喷涂锡青铜-钢基双金属材料摩擦性能

采用超音速火焰喷涂QWFSn8Zn3粉末制备钢背双金属材料。研究不同润滑介质、不同表面粗糙度和不同摩擦载荷对超音速喷涂锡青铜-钢基涂层摩擦性能的影响。分析锡青铜涂层的磨损形貌和磨损机制。研究结果表明:抗磨液压油润滑条件下,涂层有最小的摩擦因数0.093,30#润滑油、液体石蜡和固体MoS2润滑下涂层摩擦因数分别为0.099、0.107和0.099;随表面粗糙度减小,喷涂锡青铜-钢基涂层摩擦因数逐渐减小;随着摩擦载荷的增加,喷涂层摩擦因数逐渐减小;不同润滑介质条件下,涂层存在磨粒磨损、黏着磨损和疲劳磨损共同作用的磨损机制。     

润滑介质对摩擦性能影响差异分析

L-CKD150润滑油和复合锂基润滑脂广泛运用于石油装备润滑减磨。为研究2种润滑介质对摩擦副摩擦磨损性能及磨损机制的影响差异,采用MMW-1型微机控制立式万能摩擦磨损试验机,开展不同接触压力和线速度及不同润滑环境下摩擦学实验研究。结果表明:实验工况下,销-盘摩擦副表面以磨粒磨损为主,同时存在黏着磨损;相比于L-CKD150润滑工况,复合锂基润滑脂润滑时销-盘表面黏着磨损更为严重,进而加大摩擦因数的波动幅度,最大波动幅度为L-CKD150润滑下的3.7倍;盘试样表面磨粒磨损与接触压力有关,0.5 MPa接触压力下,L-CKD150润滑时磨粒磨损较严重,1.5 MPa下则复合锂基润滑脂润滑时更严重,磨粒磨损是影响盘试样磨损量差异的主要因素。     

发动机活塞用ZL109铝合金表面等离子喷涂镍基合金涂层的耐磨性能

采用等离子喷涂技术在发动机活塞用ZL109铝合金表面制备Ni60CuMo合金涂层,研究了涂层的微观形貌、物相组成、显微硬度以及不同条件下的耐磨性能。结果表明：涂层由富铬区和富镍区交替重叠构成,与基体间的结合方式为机械结合;涂层的孔隙率为2.48%,平均显微硬度为792.91 HV,约为基体的6倍以上;随试验温度由25℃升高至450℃,涂层的摩擦因数和磨损质量损失均降低,450℃油润滑下涂层的平均摩擦因数为0.037,磨损质量损失为7.35 mg,仅为基体的1/4左右;随试验温度的升高,干摩擦下涂层的磨损机制由剥落失效转变为氧化磨损与黏着磨损,油润滑下由磨粒磨损转变为磨粒磨损和黏着磨损,最后转变为黏着磨损。     

1Cr18Ni9Ti自配副的高温摩擦学特性

以1Cr18Ni9Ti为自配副摩擦材料,在MMUD-10B销-盘型摩擦磨损试验机上考察不同温度(分别为21、100、200、300、400℃)对其摩擦学行为的影响。利用金相显微镜和扫描电子显微镜(SEM)分别对磨痕、磨屑形貌进行表征,采用SEM配备的能谱仪(EDS)对磨屑进行微区元素分析。结果表明:1Cr18Ni9Ti自配副的摩擦因数和磨损率均随温度的升高呈现出先增大后减小的趋势,在温度为200℃时摩擦因数和磨损率获得最大值;在温度为21～200℃之间,磨损机制以黏着磨损和颗粒磨损为主,而在温度为200～400℃之间,黏着磨损、疲劳磨损和氧化磨损三机制共同作用于摩擦过程; 1Cr18Ni9Ti自配副在高温摩擦中发生了较为强烈的氧化反应,在摩擦配副表面形成了稳定存在的含Ni、Cr的耐磨氧化层,使得摩擦因数降低,磨损率减小。     

PTFE基耐磨涂层往复滑动摩擦学性能研究

采用CETR多功能磨损试验机,考察PTFE基耐磨涂层在往复滑动条件下的摩擦磨损性能;利用了扫描电子显微镜、三维形貌轮廓仪和电子能谱对磨痕表面进行微观分析,探讨PTFE涂层的摩擦磨损机制。结果表明:PTFE涂层的摩擦学性能与涂层的特性密切相关,较低的摩擦因数对应着较好的耐磨性;涂层的往复滑动磨损表现为磨粒磨损和氧化磨损共同作用的机制。     

高速列车制动材料高温摩擦磨损行为研究

高速列车制动盘制动时的高温摩擦磨损是导致制动盘失效的原因之一,针对高速列车制动材料,设计了4种不同温度梯度(25℃、200℃、400℃、600℃)的摩擦磨损试验。以制动闸片材料作为销试样、制动盘材料做为盘试样,进行销-盘式摩擦磨损试验。结果表明:25℃和400℃条件下都具有较高的摩擦系数,但是两种温度下的磨损类型不同;25℃条件下盘试样的磨损量和表面粗糙度均最大,以磨粒磨损为主,盘表面有明显犁沟现象;200℃条件盘试样表面平整,摩擦系数和失重量均最小,摩擦面有部分片状石墨起到润滑作用;600℃盘试样出现负磨损,氧化磨损和黏着磨损同时存在。     

TC4合金微动磨损过渡区摩擦行为

为研究TC4合金微动磨损过渡区摩擦行为特点,采用SRV-IV微动摩擦磨损试验机,对球/平面接触的GCr15钢球/合金TC4摩擦副在100 N法向载荷下进行微动磨损试验,得到TC4合金微动磨损过渡区的范围,分析不同状态下摩擦因数演变及磨痕表面形貌特点,研究磨损机制的变化。结果表明:微动状态下,摩擦因数在磨合阶段波动剧烈,达到稳定磨损阶段后趋于稳定,且稳定状态下的摩擦因数随着位移幅值的增加而增加;往复滑动状态下,不同位移幅值下的摩擦因数曲线近乎重合且波动剧烈;微动磨损过渡区的摩擦因数变化处于2种状态的转变阶段。微动状态下,磨痕表面轮廓线粗糙,损伤轻微,磨损机制以黏着磨损和疲劳剥层为主;往复滑动状态下,轮廓线更光滑且损伤严重,磨损机制以磨粒磨损及塑性变形为主;微动磨损过渡区轮廓线由粗糙变为光滑,磨损深度及宽度突增,磨损机制由黏着磨损转变为磨粒磨损。     

甘油润滑下CrCN涂层的超低摩擦特性

为开发与CrCN涂层具有良好配伍润滑性能的绿色润滑剂,使用磁控溅射技术在304不锈钢表面沉积CrCN涂层,利用场发射扫描电子显微镜、原子力显微镜、纳米压痕仪、维氏硬度计、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪分别对其表面形貌、涂层厚度、力学性能、物相组成以及元素化学价态进行分析,并借助多功能摩擦磨损试验机评价在甘油润滑下CrCN涂层的摩擦学性能,并与PAO6润滑下结果进行比较。利用磁控溅射技术在不锈钢表面构筑的CrCN涂层表面光滑致密,粗糙度仅为1.01 nm,硬度可达14.39 GPa。对比钢-钢和钢-CrCN体系的摩擦学性能发现,钢-CrCN体系在甘油润滑下展现出优异的润滑性能;当负载为0.5 N时,钢-CrCN体系在甘油润滑下的摩擦因数可低至0.01,大大低于PAO6润滑下的摩擦因数。对磨痕的XPS分析表明,在摩擦过程中,甘油发生摩擦化学反应,在CrCN涂层的接触表面生成一层FeOOH层,甘油分子及其降解产物可能进一步吸附在FeOOH层,形成流体润滑层,有效降低了摩擦和磨损。     

轧制和3D打印316L不锈钢与黄豆对磨的干摩擦磨损性能

3D打印不锈钢部件逐渐在食品机械领域得到应用,其与食品对磨的摩擦学性能需要加以关注。在干摩擦条件下,利用滑动摩擦磨损试验机,研究了黄豆试样分别与轧制和3D打印316L不锈钢配副的干摩擦磨损性能。利用光学相机、扫描电子显微镜、显微硬度计和质构仪,对不锈钢试样表面形貌、不锈钢硬度、黄豆硬度和磨损表面形貌进行了分析。结果表明：3D打印316L不锈钢与黄豆对磨时,摩擦因数的变化趋势较为平缓,第1 h和第6 h的平均摩擦因数分别为1.04和0.68;而对于轧制316L不锈钢,其磨合阶段更加剧烈,第1 h和第6 h的平均摩擦因数分别为1.70和0.46;与轧制工艺相比,3D打印316L不锈钢的耐磨性能更好,其在第1 h的磨痕宽度降低幅度达40%左右;黄豆试样的磨斑边缘和不锈钢磨痕表面均有黑色氧化物粉末出现,3D打印不锈钢磨损表面的黏着形貌和犁沟数量均显著减少;干摩擦条件下轧制316L不锈钢和黄豆配副的磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损,而3D打印316L不锈钢和黄豆配副时,其磨损机制主要为磨粒磨损,这与其表面硬度更高有关。     

Inconel690合金表面WC-10Co-4Cr和CoCrW涂层的微动磨损特性

为了提高Inconel690合金管的耐磨性,采用超音速火焰喷涂技术(HVOF)在Inconel690合金管表面制备WC-10Co-4Cr和CoCrW两种涂层,在PLINT微动磨损试验机上考察其微动磨损性能。试验结果表明:载荷一定时,涂层的摩擦因数随着位移的增加而变大;相同试验条件下,在稳定阶段,WC-10Co-4Cr和CoCrW涂层的摩擦因数小于Inconel690;两种涂层的耐磨性均显著优于Inconel690合金,而WC-10Co-4Cr涂层的耐磨性略优于CoCrW涂层。磨损表面形貌分析表明,两种涂层的磨痕表面存在剥落坑和剥层现象,磨损机制以剥层和磨粒磨损为主。     

干摩擦下速度与载荷对AISI 1045钢磨损行为的影响

为探讨AISI 1045钢的切削、磨削加工过程中材料的磨损机制随加工参数的变化规律,采用CFT-1型多功能材料表面综合性能测试仪对AISI 1045钢进行干摩擦磨损实验,研究干摩擦条件下不同摩擦速度、不同载荷对AISI1045钢磨损行为的影响,并用扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)对磨痕表面进行分析。结果表明:随着摩擦速度增大,AISI 1045钢的摩擦因数显著减小,磨痕深度先增加后减少,磨损机制由黏着磨损、磨粒磨损与轻微氧化磨损共同作用转变为氧化磨损、磨粒磨损和局部疲劳剥落;随着载荷增大,摩擦因数均值变化不大,磨痕深度依次增加,磨损机制由轻微黏着磨损和磨粒磨损转变为黏着磨损、磨粒磨损和轻微氧化磨损的共同作用。