C／Cu复合材料的摩擦学性能研究

碳纤维增强铜基复合材料是一种用作无润滑摩擦副的新材料。本文介绍了在无润滑条件下Ｃ／Ｃｕ复合材料－４５钢的滑动摩擦试验。试验结果表明，粘附磨损在磨损过程中，占主导地位。     

碳纤维/碳基摩擦材料的摩擦学性能研究

为适应坦克装甲车辆对摩擦系统高能量密度的要求,采用树脂浸渍碳化工艺制备了碳纤维/碳基摩擦材料,通过离合器试验台对材料进行了摩擦磨损试验,并使用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和3D激光形貌仪对材料表面形貌和磨屑形貌进行了分析。结果表明,碳纤维/碳基摩擦材料的动摩擦系数稳定(μ=0.11);摩擦扭矩曲线平滑,制动平稳性好;体积磨损率为3.2×10-8 mm3·J,耐磨性好;耐热系数达43 900J2·mm-4·s-1,可以在高能量密度工况下使用。碳纤维/碳基摩擦材料与钢对偶片之间的主要磨损机制为犁沟磨损和磨粒磨损。     

感应烧结石墨/铜铁基高温自润滑复合材料摩擦学性能研究

通过基体合金化和添加不同含量的石墨,采用感应加热烧结的方法制备了石墨/铜铁基高温自润滑复合材料,在力学性能试验机和MRH-3摩擦磨损试验机上考察了复合材料从室温～500℃温度条件下的力学和摩擦磨损性能,利用扫描电镜观察分析了磨损表面形貌,进而探讨了摩擦磨损机理。结果表明,复合材料的力学和摩擦磨损性能与感应加热频率和石墨含量有关;在室温条件下,随着石墨含量的升高复合材料的力学性能变差而减磨自润滑效果变好,在室温～500℃条件下,选用合适的感应加热频率和石墨的含量可以使石墨/铜铁基自润滑材料保持良好的耐磨性;而复合材料的磨损机制由粘着磨损变为犁沟磨损。     

钨对铜基粉末冶金摩擦材料摩擦磨损性能的影响

为了研究钨对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响,制备了钨含量分别为0%、3%、6%、9%的铜基摩擦材料,并在环-块摩擦试验机上进行了摩擦磨损性能的实验。结果表明,在钨含量小于3%以下的范围内,钨可以使铜基摩擦材料的硬度小幅提高,含量超过3%后反而使硬度有所降低。随着钨含量的增加,铜基摩擦材料的摩擦磨损性能得到了显著改善。     

炭布/树脂复合摩擦材料的湿式摩擦学性能

基于炭布优异的摩擦磨损性能、自润滑性能以及低密度等特点,将其应用于湿式摩擦材料中,以适应高转速、大压力或润滑不充分等极端工况.分别以1K、3K和6K碳布为增强体,制备出三种炭布/树脂复合摩擦材料,研究了其湿式摩擦学性能.结果表明:随着纤维束内单丝数量的增加,摩擦材料的瞬时制动稳定性降低,动摩擦系数减小,但是耐磨性能提高.所有摩擦材料的磨损率小于1.10×10-5 mm3/J,表现出较好的耐磨性能,并且对偶材料的磨损率很小,仅为0.40×10-5 mm3/J.磨损主要表现为纤维断裂、拔出及树脂脱粘等形式,但是在磨损表面没有形成大尺寸磨屑和明显的“第三体”磨粒,导致摩擦材料和对偶材料的磨损率较小.     

炭布/树脂复合摩擦材料的湿式摩擦学性能

基于炭布优异的摩擦磨损性能、 自润滑性能以及低密度等特点, 将其应用于湿式摩擦材料中, 以适应高转速、 大压力或润滑不充分等极端工况。分别以1 K、 3 K和6 K碳布为增强体, 制备出三种炭布/树脂复合摩擦材料, 研究了其湿式摩擦学性能。结果表明: 随着纤维束内单丝数量的增加, 摩擦材料的瞬时制动稳定性降低, 动摩擦系数减小, 但是耐磨性能提高。所有摩擦材料的磨损率小于1.10×10^-5 mm³/J, 表现出较好的耐磨性能, 并且对偶材料的磨损率很小, 仅为0.40×10^-5 mm³/J。磨损主要表现为纤维断裂、 拔出及树脂脱粘等形式, 但是在磨损表面没有形成大尺寸磨屑和明显的"第三体"磨粒, 导致摩擦材料和对偶材料的磨损率较小。     

氧化铝纤维含量对陶瓷基摩擦材料性能的影响

以工业废渣粉煤灰作为主要陶瓷组分,氧化铝纤维为增强相,采用冷压成型-热压固化两步法制备了氧化铝纤维增强陶瓷基摩擦材料,通过定速式摩擦磨损试验机研究了氧化铝纤维含量对陶瓷基摩擦材料性能的影响规律,并借助SEM观察磨损后样品的表面形貌,揭示了其摩擦磨损机理。结果表明:随着氧化铝纤维含量的增加,陶瓷基摩擦材料的孔隙率与密度不断增加,而硬度则先降低后上升然后再略降低;摩擦系数随氧化铝纤维含量的增加呈现出先降低后上升的趋势,当氧化铝纤维含量为25%时,样品的摩擦系数稳定在0.60左右;添加氧化铝纤维促进了陶瓷基摩擦材料的磨损,且随其含量增加,磨损率总体上呈增大趋势;未添加氧化铝纤维的陶瓷基摩擦材料磨损形式主要为磨粒磨损和接触疲劳磨损,而添加25%氧化铝纤维的陶瓷基摩擦材料磨损形式以磨粒磨损、粘着磨损和纤维的脆性断裂为主。     

NbSe2/Cu新型自润滑复合材料制备及其摩擦学性能

以片层状NbSe2为原料,通过粉末冶金复压复烧的方法制备出不同质量分数的NbSe2/Cu复合材料.对复合材料的显微结构、物理性能及摩擦磨损性能进行了研究.结果表明,NbSe2的加入可显著提高材料的摩擦学性能.这是由于复合材料在摩擦热和变形挤压的共同作用下,基体中NbSe2被逐渐挤出,形成了NbSe2的固体润滑膜.NbSe2表面镀Cu可提高NbSe2与Cu基体的界面结合强度,所形成的固体自润滑膜不易脱落且更加完整,从而使复合材料具有更优异的物理性能和摩擦学性能.     

Ni-Al基自润滑复合材料的制备及其摩擦学性能

本文采用粉末冶金的方法制备了Ni-Al基自润滑复合材料并研究了烧结温度对复合材料的机械及摩擦性能的影响,同时讨论了复合材料在不同试验条件下的摩擦磨损性能。结果表明,烧结温度越高,复合材料的致密性和显微硬度越高,摩擦性能也越稳定。在摩擦磨损试验过程中,试验载荷和频率对复合材料的摩擦性能也有一定影响,在其它参数不变的情况下,载荷越大,自润滑材料的摩擦系数越小;频率越大,材料的摩擦系数越大。加入5wt.%鳞片状石墨后,Ni-Al复合材料的硬度明显降低,摩擦系数在室温和600℃有不同程度的降低。     

MoS_2改性碳布湿式摩擦材料的摩擦学性能

基于碳布优异的耐热性能、摩擦磨损性能和纳米MoS2的自润滑特性,采用纳米MoS2改性处理碳布摩擦材料以适用于高载荷、高转速或润滑不充分等特殊的工况条件。通过在树脂浸渍液中加入不同质量分数的纳米MoS2对摩擦材料进行改性处理。采用扫描电子显微镜、光学显微镜和湿式摩擦实验机等对材料的表面形貌以及摩擦磨损性能进行分析。实验结果表明,纳米MoS2的加入有利于提高材料的致密性,改善表面粗糙度;当MoS2含量小于5%时,样品的动摩擦系数变化较小,约为2.6%,但当MoS2含量为8%时,动摩擦系数降幅较大,达到14.2%;纳米MoS2的加入有效减少磨损过程中纤维的拔出与断裂,大幅度降低磨损率。     

飞机摩擦副摩擦学特性研究

通过对２４５－２铁基金属陶瓷摩擦材料与３０ＣｒＳｉＭｏＶＡ钢摩擦副实验室和航线使用的摩擦学特性研究，探讨材料的组织结构变化对磨损性能的影响及摩擦在使用过程中的磨损规律。     

多孔PEEK自润滑材料的制备与摩擦磨损性能

采用模压-滤取和高温真空熔渍工艺制备了多孔聚醚醚酮(PEEK)发汗式自润滑材料,并分别考察了成型压力、造孔剂含量和润滑油脂种类对PEEK多孔自润滑材料的摩擦磨损性能的影响。结果表明,压力为100MPa,NaCl的质量分数为30%,采用通用锂基脂时,所得多孔PEEK自润滑材料的磨损率最低,200N下磨损率为2.73×10-16m3/(N.m),与纯PEEK干摩擦相比耐磨性提高了1245倍,其耐磨性较经典的炭纤维增强PEEK复合材料还提高了32倍。研究表明,多孔结构能够储存润滑油,在摩擦过程中能通过发汗作用在对偶面上形成稳定连续的油膜而起到良好的润滑作用,从而大幅降低复合材料的摩擦系数和磨损率。     

含云母钛铝基自润滑合金的摩擦磨损性能

为了提高Ti Al基合金的摩擦磨损性能,采用放电等离子烧结(SPS)技术制备含云母的Ti Al基合金(TAM);采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪及能谱仪考察了试样的显微组织形貌及其物相结构与成分;采用维氏硬度计测试了试样的显微硬度;采用球盘式摩擦试验机测试了其室温和400℃下的摩擦磨损性能。结果显示:TAM主要含有γ-Al Ti、α2-Ti3Al和云母颗粒,且云母与基体呈现良好的界面结合;TAM的维氏硬度较之基材下降了约54 HV4.9 N;室温下TAM的摩擦系数由基材的0.57下降至0.44,体积磨损量下降幅度达62.5%;高温下TAM的摩擦系数最终与基材一致,表现出零磨损量的特征。云母在常温下发挥了自润滑、自修复功能,表现出良好的减摩抗磨特征;400℃下云母减摩特征被黏着磨损机制掩盖,但保留了自修复性能,展现出了良好的抗磨特性。     

C/SiC摩擦材料的制备及摩擦磨损性能

通过化学气相渗透法(CVI)结合反应熔体浸渗法(RMI)制备了低成本、高性能的C/SiC飞机摩擦材料, 并模拟飞机正常着陆条件进行了摩擦磨损实验. 实验结果表明: C/SiC是比C/C更优的飞机摩擦材料, 具有动、静摩擦系数高(分别为0.34、0.41), 湿态几乎无衰减(约2.9%), 磨损小(约1.9μm/次), 摩擦性能稳定等特点. 并采用金相显微镜、扫描电镜等对C/SiC摩擦材料的摩擦面以及磨屑形貌进行了观察, 并对其磨损机理进行了探索. 结果表明, 磨损机理以磨粒磨损为主, 同时由于垂直于摩擦面的纤维束增强了其层间抗剪切能力, 从而提高了其抗磨损性能.     

CaF2-MoS2铁镍基自润滑复合材料的摩擦学性能研究

以不同含量的MoS2、CaF2为润滑相,加入Cu、Fe和合金等元素,采用粉末冶金烧结工艺制备了具有在室温和高温下均有自润滑作用的铁镍基复合材料.采用UMT-2摩擦磨损试验仪、扫描电镜以及X射线衍射测试并分析了复合材料的摩擦磨损性能以及机理.结果表明,随着MoS2含量的减少、CaF2含量的增加,在室温时摩擦系数、磨损率均增大;而高温时摩擦系数、磨损率先降低后增大.当MoS2、CaF2各含3％(质量百分数)时复合材料在室温和高温时拥有最佳的摩擦性能.该复合材料室温时主要是MoS2起润滑作用,降低材料的摩擦磨损;而高温时MoS2、CaF2与金属相互作用生成CrxSx+1以及MoO2、CaMoO4、Fe2O3、FeMo4F6等物质,这些物质在摩擦表面形成复合润滑膜而起润滑作用.     

海洋环境下关键摩擦副材料的摩擦学研究现状与展望

海洋是人类生存的基本空间,也是保证人类社会持续发展的宝库。关于海洋环境下材料的摩擦学研究,不仅促进了海洋工程装备的开发,而且也为海洋工程装备的关键摩擦副材料提供了有力支撑。但海洋环境下的摩擦磨损严重制约了海洋专用材料的应用与发展,主要原因是海水介质复杂,以及腐蚀与摩擦的交互作用等。因此,研究和探讨海洋环境下关键摩擦副材料的摩擦学是提高我国海洋工程装备整体水平的重要途径。对海洋环境下关键摩擦副材料的摩擦学研究进行汇总与分析,着重介绍了金属与金属配副、陶瓷与金属配副、聚合物与金属配副、聚合物与陶瓷配副等在海水环境下的摩擦学研究现状,并结合摩擦副材料的摩擦学研究现状及发展趋势,对海洋环境下关键摩擦副材料的摩擦学研究进行了展望。     

纳米铜颗粒的摩擦学性能研究及其减摩润滑机理探讨

采用端面摩擦磨损实验机考察了表面修饰纳米铜颗粒作为润滑油添加剂的摩擦学性能,利用SEM,EDS和纳米压痕仪对摩擦表面进行了形貌、元素和力学性能分析.结果表明:纳米铜颗粒能够显著改善石油基础油650SN的抗磨减摩性能,降低摩擦表面温度.这主要是由于纳米铜颗粒在摩擦过程中在摩擦表面熔化、润湿摩擦副基体并最终铺展形成一层软的铜保护膜,从而显著降低了摩擦和粘着磨损.     

Properties of Fe-20Cr-4Al-Y Alloys

1. Introduction Light rare earth addition can remarkablyenhance the service life of Fe-Cr-Al alloyfor electrical heating element, but itscontent in the alloy must be controlledbelow the level of 0.1 wt-%. When thecontent exceeds that, the performance     

关节轴承自润滑材料摩擦学性能及轴承寿命预测研究现状

自润滑关节轴承由于具有结构简单、承载能力强、适应温度范围广、在服役过程中无需添加润滑剂等特点,被广泛应用在航空航天、水利电力、军工机械等行业.与此同时,高端、精密、大型装备的发展对自润滑关节轴承的摩擦学性能、使用寿命和可靠性提出了更高的要求.自润滑关节轴承所使用的自润滑材料性能直接决定了轴承的寿命和性能水平,因此开展对自润滑材料性能的研究成为提高自润滑关节轴承质量和延长其寿命的关键.目前,自润滑衬垫材料大致分为三种,即金属背衬层状复合材料、聚合物及其填充复合材料和PTFE纤维织物复合材料.自润滑衬垫材料的摩擦学性能、衬垫粘结前的处理方式、粘结方式、编织纹路等因素影响着自润滑关节轴承的使用性能.因此,国内外研究者们选择合适的纤维、纳米金属颗粒和PTFE进行复合,大幅改善了自润滑材料的摩擦学性能;同时对衬垫材料的编织结构、捻制方式以及与轴承的粘结方式进行优化研究.为进一步探究衬垫材料的磨损失效机理,国内外研究者通过轴承磨损试验和有限元仿真相结合的方法研究轴承服役过程中的磨损机理、磨损失效规律和静态接触等问题.研究发现,固体润滑转移膜的持续形成能力是自润滑衬垫材料润滑性能和耐磨性能的决定因素.自润滑关节轴承在服役过程中的磨损形式主要为黏着磨损、磨粒磨损,并伴随一定程度的疲劳磨损.为进行自润滑关节轴承的寿命预测和可靠性分析,国内外研究者们通过研制轴承寿命试验平台,以磨损量为反映关节轴承磨损寿命的主要物理量,建立了大量的磨损寿命分布函数,同时,推导出一系列考虑轴承自身结构特点、润滑方式和工况条件的寿命预测公式并进行可靠性分析.本文以自润滑关节轴承常用的PTFE纤维织物衬垫材料作为主要讨论对象,综述了衬垫材料的组分、编织结构、粘结性能对其摩擦磨损行为的影响;讨论了衬垫型自润滑关节轴承服役过程中的转移膜形成机理及摩擦磨损行为,以及自润滑关节轴承寿命研究方法及试验平台的研制情况;通过对现有自润滑关节轴承寿命评估和可靠性研究现状分析,指出国内建立自润滑关节轴承寿命评估相应标准和试验规范的迫切性,以及对自润滑关节轴承可靠性研究的必要性.