飞灰颗粒增强铝基复合材料的摩擦与磨损特性

对挤压铸造制成的飞灰颗粒增强ZL109复合材料在不同条件下的摩擦磨损特性进行了研究。研究结果表明:在较低载荷和较低滑动速度下,该复合材料的耐磨性明显优越于基体铝合金,摩擦系数也稳定地低于基体铝合金,并且随飞灰含量的增加复合材料的耐磨性有所提高;在较高载荷和较高滑动速度下,同基体铝合金相比复合材料耐磨性的改善程度有所降低,但复合材料的摩擦系数仍可以保持较低的水平。这是由于随着载荷和滑动速度的变化,复合材料的磨损机制发生了转化。本文对该过程中的磨损机制的转化进行了初步分析。     

Al2O3颗粒增强聚氨酯基复合材料耐磨性研究

本文研究了Al2O3颗粒增强聚氨酯基复合材料在浆料冲蚀下的耐磨性.结果表明,复合材料的耐磨性随着Al2O3颗粒含量的增加先升高,达到一个峰值后,开始下降.在一定Al2O3颗粒含量下,复合材料的耐磨性好于纯聚氨酯弹性体.这是由于复合材料中的Al2O3颗粒硬度高,可以抵抗浆料的冲蚀磨损,保护周围和下层的基体组织.Al2O3颗粒与基体界面的结合强度对复合材料耐磨性有明显的影响.用KH550处理的复合材料的界面结合强度比用KH560处理的好,所以耐磨性更好.     

原位Al/_2O_(3P)/7075复合材料微观组织与磨损行为

采用原位反应近液相线铸造法制备具有不同质量分数的Al2O3P/7075复合材料,并对其进行干滑动磨损实验研究,通过OM,SEM,TEM等材料分析方法测试了材料的微观组织和磨损表面形貌。结果表明,原位Al2O3颗粒对7075铝合金的晶粒组织有明显细化效果,Al2O3P/7075复合材料的耐磨性比基体7075铝合金有明显的提高。原因是原位合成的复合材料界面结合良好,原位Al2O3颗粒在摩擦过程中起着抑制金属流动和支撑的双重作用。磨损表面形貌显示,原位Al2O3颗粒的加入,使磨损机制由黏着磨损变为磨粒磨损,从而改善了材料的耐磨性。     

铝基复合材料摩擦磨损性能研究

为研究碳纤维对Al1O3f/ZL109复合材料摩擦磨损性能的影响,进一步提高金属基体的摩擦磨损性能,利用液态模锻法制备了(Cf,Al2O3f)/ZL109复合材料,并研究了该材料的摩擦磨损性能.结果表明:各种(Cf,Al2O3f)/ZL109复合材料的磨损量均随载荷的增加而增大,但复合材料的磨损量均低于ZL109基体,且在总纤维体积分数为12%的复合材料中,(4?,8%Al2O3f)/ZL109复合材料具有最低的磨损量;各种(Cf,Al2O3f)/ZL109复合材料的摩擦因数均随载荷的增加而减小.(Cf,Al2O3f)/ZL109复合材料的耐磨性由碳纤维与氧化铝纤维性能及基体共同决定.     

石墨颗粒含量对(Grp+Al2O3-SiO2f)/ZL109混杂复合材料摩擦磨损性能的影响

利用挤压铸造法制备了硅酸铝短纤维(Al2O3-SiO2f)和石墨颗粒(Grp)混杂增强ZL109铝合金复合材料,并研究了石墨颗粒含量对该混杂复合材料摩擦磨损性能的影响规律.结果表明:石墨颗粒在混杂复合材料中可以起到明显的自润滑作用,特别在干摩擦高速磨损条件下其作用更为明显.当石墨颗粒含量超过5～8%时,混杂复合材料的摩擦系数保持在一个稳定的低值.无论在干摩擦还是在油润滑磨损条件下,单一硅酸铝短纤维增强复合材料的耐磨性较基体大幅度提高,而经石墨颗粒混杂后复合材料的耐磨性进一步提高,其含量在5～8%之间时其相对耐磨性取得最高值,而增强体更有利于复合材料干摩擦磨损性能的提高.     

三维网络Al2O3增强球墨铸铁基复合材料摩擦磨损性能

采用SRV摩擦磨损试验机研究了球墨铸铁及三维网络Al2O3增强球墨铸铁基复合材料的干摩擦磨损性能,测量了球墨铸铁和复合材料在不同摩擦频率及载荷下的摩擦系数和磨损率;用扫描电镜观察磨损表面形貌,并分析了三维网络Al2O3对复合材料磨损机制的影响.结果表明:陶瓷与金属基体之间具有良好界面结合的三维网络Al2O3/球墨铸铁复合材料,其摩擦系数随载荷和摩擦频率的变化保持稳定;复合材料的耐磨性能远优于球墨铸铁,而且随着摩擦频率和载荷的增加,复合材料的抗磨损性能明显提高.这是由于复合材料中陶瓷与金属相之间三维空间结构和良好的界面结合有利于摩擦载荷的传递;金属基体中的石墨减摩作用保持摩擦系数的稳定;三维陶瓷骨架在磨损表面形成硬的微突体并起承载作用,制约了基体的塑性变形和高温软化,有利于磨损表面氧化膜的留存.     

不同纳米填料增强PPS-PTFE共混物的摩擦磨损性能分析

利用机械共混、冷压成型、烧结等工艺制备了3种复合材料,并利用MRH-3型摩擦试验机考察了不同速度、不同载荷、不同温度下复合材料的摩擦磨损性能。采用JSM-5600LV扫描电子显微镜观察分析转移膜形貌及磨损机理。实验结果表明,纳米Al2O3和纳米SiO2都能提高PPS-PTFE基体的耐磨性,且添加5%的纳米粒子的复合材料耐磨性能最佳。纳米SiO2/PPSPTFE复合材料比纳米Al2O3/PPS-PTFE复合材料更适宜在高温、高速、高载荷工况下工作,两种纳米粒子添加的复合材料磨损机制主要为磨粒磨损。     

粉末冶金法制备CNT和SiC混杂增强铝基复合材料的摩擦磨损性能EI北大核心CSCD

以7055Al为基体,通过粉末冶金法分别制备碳化硅(SiC)颗粒、碳纳米管(CNT)以及SiC和CNT混杂增强7055Al复合材料,并对三种复合材料的干滑动摩擦磨损行为进行研究。结果表明:随着载荷提高,复合材料磨损失重增加,摩擦因数略有降低。在0.5 MPa与1.0 MPa载荷条件下,SiC-CNT/7055Al复合材料磨损失重低于单一SiC/7055Al和单一CNT/7055Al复合材料。2.0 MPa时,SiC-CNT/7055Al复合材料磨损失重急剧增加。随着载荷提高,CNT/7055Al复合材料耐磨性逐渐增加,在中、高载荷下,材料具有更为优异的耐磨性。SiC/7055Al复合材料磨损量则随着载荷提高,磨损失重逐渐增加,当载荷为2.0 MPa时,材料磨损量增加幅度较小。     

Mg_2B_2O_(5W),SiC和Gr颗粒增强6061Al基复合材料的摩擦磨损行为

采用粉末热挤压法制备2%Mg2B2O5w/6061Al,2%Gr/6061Al,2%SiCp/6061Al,2%Mg2B2O5w+2%Gr/6061A,2%Mg2B2O5w+2%SiCp/6061Al,2%Mg2B2O5w+2%Gr+2%SiCp/6061Al单一及混杂增强的铝基复合材料,并对其耐磨性和摩擦行为进行研究。结果表明:随着载荷的增大,各种复合材料的磨损率均增大,石墨的添加增大了铝基复合材料的磨损率;复合材料的摩擦因数随载荷的增大而降低并趋于稳定,摩擦因数均介于0.22~0.32之间。未加入石墨的复合材料的磨损机制以磨料磨损和轻微的黏着磨损为主,加入石墨后复合材料的磨损机制转变为剧烈的黏着磨损。     

Al_2O_3/CrN_x复合膜的摩擦磨损特性

为改善铝合金零部件的摩擦磨损特性,采用微弧氧化和射频磁控溅射技术,在2A12铝合金表面制备Al2O3/CrNx复合膜。用X射线衍射仪、涡流测厚仪、纳米硬度仪、微摩擦磨损试验机、非接触表面三维形貌仪及扫描电镜对Al2O3涂层及复合膜的相组成、膜厚、纳米硬度、摩擦磨损特性和磨痕形貌等进行了研究。实验结果表明:32μm厚的多孔Al2O3陶瓷涂层由α-Al2O3和γ-Al2O3相组成,外层1.2μm厚的CrNx膜由单质Cr,Cr2N和CrN相组成;Al2O3涂层及Al2O3/CrNx复合膜的摩擦因数和磨损率都随法向载荷的增加而增大,在相同实验参数下,复合膜的摩擦因数和磨损率都远小于Al2O3涂层的,这表明在Al2O3涂层表面沉积CrNx膜能明显改善其摩擦磨损特性,将延长对偶件的使用寿命。     

超声外场对原位TiB2/2A14铝基复合材料的摩擦磨损性能的影响

采用超声外场-原位混合盐反应法制备3%TiB_2/2A14(体积分数)铝基复合材料,在往复式摩擦磨损试验机上进行4种不同载荷(20,30,40,50N)的磨损实验,研究不同超声处理工艺制备的复合材料的耐磨性和摩擦行为。使用显微硬度计测量基体和复合材料的显微硬度。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对测试样品进行物相成分鉴定、显微组织和表面磨损形貌观察,并研究其磨损机理。结果表明:超声能够有效打散颗粒团聚,改善颗粒分布状态,强化颗粒与基体的界面结合强度,因此经过超声处理的复合材料的耐磨性和显微硬度明显优于合金基体。经120s超声处理获得的复合材料,其硬度约为基体合金的2倍。在50N载荷的作用下,其磨损率约为基体合金的57.43%。在干摩擦条件下,基体主要表现为黏着磨损,复合材料表现为黏着磨损+磨粒磨损的混合型磨损,耐磨性能更佳。     

摩擦条件对Al2O3／Cu复合镀层耐磨性的影响

研究了用复合电沉积法制备的颗粒增强Al2O3／Cu复合材料在10～100N载荷下和0．5～5m／s滑动速度下的耐磨性能及其磨损机制。结果表明，随载荷增加，磨损率升高存在一临界值，在中载时，随滑动速度升高，磨损率在3～4m／s时出现极小值，不同速度载荷时，表现出不同的磨损机制。     

搅拌摩擦加工铝基复合材料的高温摩擦磨损性能

通过在铝合金表面一定深度添加颗粒度为10μm的B4C粉末,采用搅拌摩擦加工方法制备成铝基复合材料.采用SEM、EDS、高温摩擦磨损试验机对其摩擦磨损性能进行研究;分析加工方法和环境温度对摩擦因数和磨痕形貌的影响,并探讨磨损机制.结果表明:高温磨损条件下,搅拌摩擦加工制备的铝基复合材料能明显改善铸态ZL109铝合金的耐磨性;复合材料表现出较好的磨损性能和较低的摩擦磨损因数.搅拌摩擦加工制备的铝基复合材料在100℃时磨损以氧化磨损和磨粒磨损为主,随着温度的升高,300℃时复合材料的磨损机理由氧化磨损转变为黏着磨损.     

Al2O3/DLC复合膜摩擦磨损性能的研究

为了提高铝合金零部件的摩擦磨损性能,采用微弧氧化和磁过滤阴极真空弧技术,在其表面制备了Al2O3/DLC复合膜.用X射线衍射分析(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)以及摩擦试验对复合膜的化学成分、结构、表面形貌及其对铝合金摩擦磨损性能的影响进行了研究.结果表明,在铝合金表面形成了120 μm厚的多孔Al2O3陶瓷膜,与基体结合紧密.外层0.1.μm厚的DLC不改变膜的表面形貌,但是降低摩擦因素,并且进一步提高膜的耐磨性.Al2O3/DLC复合膜为铝合金作为耐磨工件使用提供了很好的承载支持,并且使铝合金表面摩擦磨损性能大大提高.     

放电等离子烧结WC/Fe复合材料摩擦磨损性能

采用放电等离子烧结技术制备了WC质量分数为40%的WC/Fe复合材料,研究了不同烧结温度条件下WC/Fe复合材料的致密度、组织、硬度及干摩擦磨损性能。利用SEM和XRD分析了不同烧结温度条件下存在的物相;采用销-盘摩擦磨损试验机(盘试样选用~80μm的Al2O3砂纸,滑动距离约为950m)测量了马氏体耐磨钢和WC/Fe复合材料在不同载荷下相对磨损率;用SEM观察磨损形貌,确定WC/Fe复合材料的磨损机制。结果表明:烧结温度为1080℃时,WC/Fe复合材料实现完全致密,WC陶瓷颗粒均匀分布在基体中并与基体界面结合良好;随着WC/Fe复合材料完全致密化,其硬度及耐磨性能逐渐提高;WC/Fe复合材料的耐磨性能远优于马氏体耐磨钢。WC/Fe复合材料磨损机制主要为氧化磨损和磨粒磨损。在低载荷条件下,颗粒脱离基体造成氧化膜破裂,促使材料表面受损;较高载荷条件下,WC陶瓷颗粒破碎加速氧化膜破裂,加快了材料的磨损。     

(Mg2B2O5w+ND)/ZK60镁基复合材料的摩擦磨损性能研究

在湿球磨条件下以600 r/min高能球磨混粉,并将球磨后的粉末经过热压烧结-热挤压成型制备(Mg2B2O5w+ND)/ZK60镁基复合材料。研究了(Mg2B2O5w+ND)/ZK60镁基复合材料在不同载荷和转速下的干摩擦磨损性能。结果表明:干摩擦条件下,材料的摩擦系数随着滑动距离的增加会经历跑和阶段和稳定阶段;材料的质量磨损率随着转速的增大而降低,随着载荷的增大而增大,且基体镁合金的质量磨损率始终低于复合材料。随着摩擦载荷和转速的增加,材料的摩擦系数减小,然后逐渐趋于平稳。混杂增强的镁基复合材料相比基体合金具有更低的摩擦系数。     

(Al2O3-SiO2f+Grp)/ZL109混杂增强复合材料的抗咬合性能

为提高ZL109合金的耐磨损性能,用挤压铸造法制备了硅酸铝短纤维(Al2O3-SiO2f)和石墨颗粒(Grp)混杂增强ZL109复合材料.采用SRV摩擦磨损试验机研究了石墨颗粒含量和运动频率对该混杂复合材料的抗咬合性能的影响.结果表明:单一20%Al2O3-SiO2f增强复合材料的咬合载荷较基体合金有大幅度提高,混杂Grp后复合材料的咬合载荷进一步提高,且其含量为5%～8%时咬合载荷最大;复合材料的抗咬合性能比基体合金提高2倍以上,运动频率越高,提高幅度越大,当运动频率为100 Hz时,经20%Al2O3-SiO2f 5%Grp混杂增强的复合材料其抗咬合性能的提高幅度最高达12倍.Al2O3-SiO2f和Grp混杂增强可以显著改善ZL109合金的抗咬合性能.     

新型纳米Al2O3强化铜基复合材料的制备及其摩擦学性能

纳米复合材料是目前的研究热点,采用热压烧结法制备了纳米Al2O3颗粒强化铜基复合材料。采用阿基米德排水法测试了复合材料的致密度,采用硬度计测试其硬度,采用表面三维形貌仪测量其磨损体积并观察磨痕的三维形貌;采用摩擦磨损试验机研究了复合材料的摩擦磨损性能并分析其磨损机制;采用扫描电镜及能谱仪观察复合材料磨损前后的表面形貌、分析磨痕的化学成分;研究了工艺参数及Al2O3含量对复合材料性能的影响。结果表明:复合材料的最佳热压制备工艺为热压温度900℃,热压压力27.5 MPa,保温时间2 h,所得铜基复合材料的相对致密度达99.03%;随Al2O3含量增加,复合材料的硬度增加,耐磨性先升高后降低;Al2O3含量为2%时,复合材料磨损量最少,相对耐磨性为3.13,硬度较纯铜提高了35.5%;随Al2O3含量的增加,铜基复合材料的磨损机制从以黏着磨损为主转变为以磨粒磨损为主。     

铜基纳米Al2O3复合刷镀层组织形貌及耐磨性研究

在紫铜基体上分别制备了普通快速铜镀层和纳米Al2O3/快速铜复合刷镀层,采用扫描电镜、金相显微镜、显微硬度计、摩擦磨损实验机对比研究了两种镀层的表面形貌、截面组织形貌、显微硬度和耐磨性。结果表明,纳米Al2O3颗粒的加入显著改变镀层组织形貌与性能。与普通快速铜镀层相比,纳米铜基复合刷镀层表面平整,组织更加细化致密,显微硬度增大,摩擦系数降低,减弱了磨损面的犁削效应和粘着效应,耐磨性优于普通快速铜镀层。     

不同电解液对2A12铝合金微弧氧化膜耐磨性能的影响

研究在40g/L Na2Si O3溶液中添加8g/LNa2WO4,并在混合电解液中加入ZrO2颗粒,在2A12铝合金基体上原位生长微弧氧化陶瓷膜。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对陶瓷氧化膜微观形貌、元素含量、相组成进行分析,通过摩擦磨损实验检测微弧氧化膜的耐磨性。实验结果表明,添加8g/L Na2WO4生长的陶瓷膜由α-Al2O3和mullite相组成;10N载荷下摩擦,氧化膜致密层完好耐磨;在40g/L Na2Si O3、8g/L Na2WO4混合电解液中添加150g ZrO2制备ZrO2-Al2O3复合陶瓷膜,由α-Al2O3、t-ZrO2和m-ZrO2相组成,30N载荷下摩擦4200s致密层未见脱落。