纳米复合材料摩擦磨损性能研究进展

介绍了纳米复合材料的组成、分类和制备方法,评述了纳米复合材料的摩擦磨损性能研究进展,总结了纳米复合材料摩擦学性能的主要影响因素,分析了纳米复合材料的摩擦磨损机制,指出了当前纳米复合材料摩擦学研究领域的发展趋势和有待于研究和解决的问题.     

润滑油添加剂对聚合物及其复合材料摩擦磨损性能的影响

利用MHK-500型环-块磨损试验机研究了二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)对几种聚合物及其复合材料-金属摩擦副油润滑摩擦磨损性能的影响。结果表明,液体石蜡中的ZDDP对尼龙66(PA66)及聚酰亚胺(PI)-GCr15轴承钢摩擦副的摩擦系数影响不大,但却使聚四氟乙烯(PTEE)及其复合材料-GCr15轴承钢摩擦副的摩擦系数略有降低。PTEE及其复合材料-GCr15轴承钢摩擦副表面的ZDDP吸附膜具有一定的抗磨作用,它大幅度降低了Pb、PbO及MoS     

碳锌复合材料的摩擦磨损性能

研究了碳纤维增强模用锌合金复合材料在干摩擦条件下的摩擦磨损特性。试验结果表明:该复合材料的摩擦磨损性能比单一锌合金的有明显改善,且碳纤维取向明显影响着该复合材料的这些特性,其中以Ⅱ型纤维取向的性能为最佳。扫描电镜对磨痕观察发现,磨痕上裸露的纤维数目与该材料的摩擦磨损性能有直接的关系。本文还对影响该材料摩擦磨损性能的因素进行了分析和讨论。     

PTFE复合材料高温摩擦磨损性能研究

研究了高温条件下不同填料填充的PTFE复合材料的摩擦磨损性能,并与常温下的摩擦磨损性能进行了比较.结果表明青铜粉、纤维填充的复合材料在高温下表现出与常温相反的摩擦磨损规律;碳类填充复合材料在不同温度下则表现出较为稳定的规律;特种塑料改性的PTFE复合材料,具有极好的综合性能.     

SiC颗粒增强ZA27基复合材料的摩擦磨损性能

用环－块式磨损试验机研究了同一体积分数（１０ｖｏｌ％）、５￣８０μｍ粒径ＳｉＣ颗粒增强ＺＡ２７基复合材料的摩擦磨损特性。发现复合材料的耐磨性为未增强基体的１５倍以上;中等尺寸（１０,２０μｍ）的颗粒对耐磨性具有最佳增强效果。     

纳米石墨/铝基复合材料的摩擦磨损性能

采用粉末冶金和热压烧结的方法制备了纳米石墨/铝基复合材料,分析了纳米石墨加入量对复合材料摩擦磨损性能的影响.结果表明:纳米石墨的加入量为1%时,在基体中易于分散,可以显著降低复合材料的摩擦因数;但随着纳米石墨含量的增加,材料的磨损量也相应增大.     

SiCp／Al复合材料摩擦磨损性能研究

对ＳｉＣｐ／Ａｌ复合材料在干滑动摩擦条件下的摩擦磨损性能进行了研究，给出了载荷、速度以及体积分数对该复合材料摩擦磨损性能的影响规律，并对该复合材料的磨损机理进行了探讨。     

聚酰亚胺对聚四氟乙烯基自润滑复合材料摩擦磨损性能的影响

研究了不同聚酰亚胺(PI)含量的聚四氟乙烯(PTFE)基自润滑复合材料的摩擦磨损性能,并分析了干摩擦和预浸油润滑两种条件下的磨损表面形貌和磨损机理.研究表明:PI的加入在于摩擦状态下能显著提高复合材料的减摩性能,并且随着含量的增加效果更加明显;但其抗磨损作用并不明显,其磨损量取决于复合材料的协同作用,而玻璃纤维和MoS2减磨作用明显;在预浸油润滑条件下,由于油润滑占主导地位,复合材料基体减摩效果不能充分体现.     

氧化铝颗粒增强铜基复合材料的摩擦磨损性能

利用粉末冶金法制备了Al_2O_3颗粒增强铜基复合材料,分析了Al_2O_3含量和转速对复合材料耐磨性能以及摩擦因数的影响。结果表明:复合材料的磨损量随Al_2O_3含量的增加先减小后增大,Al_2O_3体积分数为15%时耐磨性能最好;磨损量以及摩擦因数随着转速的增大先增大后减小,在400 r·min~(-1)时的磨损最严重,摩擦因数最大;磨损主要机制是粘着磨损和磨粒磨损。     

颗粒增强铝基复合材料摩擦磨损性能研究

对颗粒增强铝基复合材料及其基体与 4 0Cr钢摩擦材料组成的摩擦副的摩擦磨损特性进行了对比试验研究 ,并采用SEM对颗粒增强铝基复合材料及其基体磨损表面进行了观察 ,探讨了其磨损机理。试验表明 :复合材料具有较稳定的摩擦系数、低的磨损率 ;复合材料的主要磨损形式是磨粒磨损 ,基体材料的主要磨损形式是粘着磨损。     

SiC颗粒增强铝基复合材料的摩擦磨损机制研究

SiC颗粒增强铝基复合材料是一种性能优异的高速摩擦材料,作为刹车材料必将在陆上运输领域得到广泛应用。但SiC颗粒增强铝基复合材料的摩擦磨损性能强烈地依赖于实验条件和制备工艺。综述了各种因素对SiC颗粒增强铝基复合材料摩擦磨损性能的影响,总结了SiC颗粒增强铝基复合材料摩擦磨损机制,并指出了SiC颗粒增强铝基复合材料需进一步深入研究的问题及新的研究方向。     

填料种类对聚苯酯基复合材料摩擦学性能的影响

在聚苯酯(Ekonol)中分别添加不同种类的填料,制备出一系列性能不同的Ekonol基复合材料,研究了填料的形态、性质对Ekonol复合材料摩擦磨损性能的影响,分析了磨损面、对磨面转移膜形貌,并探讨了摩擦磨损机制。结果表明,在填料的填充量相同时,层状固体润滑剂聚四氟乙烯(PTFE),由于从本质上改善了非熔融Ekonol的内部粘结,且协助形成较为连续、平滑的转移膜,对Ekonol摩擦学性能的改善最为明显;其次为纤维状填料。相比于尺寸细微的六钛酸钾晶须,粗大的玻璃纤维(GF)或碳纤维(CF)之间相互交错,对Ekonol起到了较好的承载骨架作用,更为有效提高Ekonol的摩擦学性能。GF比CF与Ekonol之间的亲和性较好,对应于GF/Ekonol复合材料的摩擦学性能优于CF/Ekonol复合材料;纳米颗粒填料对Ekonol有着弥散增强作用,但对Ekonol摩擦学性能的改善效果最差。     

浸锑石墨摩擦磨损特性研究

为使石墨产品能够应用于高温及重载条件下且能表现出良好的的耐磨性和自润滑性,使用机械加压工艺将熔融锑浸入石墨坯料气孔中制得浸锑石墨复合材料,并对浸渍前后样品的微观结构、摩擦磨损性能进行了研究,评价了浸锑石墨浸渍后磨损量及润滑性能的变化。结果表明,浸锑后磨损量减少96.6%,摩擦因数降低了45%,证明浸锑后石墨材料的摩擦磨损性能有所提高。     

聚合物填充聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损性能

采用机械共混-冷压成型-烧结的工艺制备了PEEK、PPS填充PTFE基粘弹．摩擦型阻尼材料,用环-块式磨损试验机研究了在干摩擦条件下的摩擦磨损性能;用扫描电子显微镜观察磨损表面形貌和内部组织结构。结果表明：混合填充PEEK和PPS时,2种填充物的比例对材料的摩擦因数影响不大,当二者含量相近时,摩擦因数最大;填充物对磨损性能的影响与对摩擦因数的相同;随着PEEK含量的增加和PPS含量的减少,材料的磨损方式由疲劳剥落磨损为主转变为犁削、粘着磨损;PTFE含量的增加,使得复合材料的摩擦因数减小,而磨损有所增大。综合考虑认为,PTFE与适当比例的PEEK／PPS混合填充,具有合适的摩擦因数和较好的耐磨性,能够满足特殊工况下阻尼材料的需要。     

高分子聚合物材料微动摩擦磨损行为

组合密封中塑料环的耐磨特性对其密封性能有重要作用,为优选合适对摩材料,研究超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、聚四氟乙类(PTFE)+40%铜粉、PTFE+7%碳纤维、PTFE+7%碳纤维+5%MoS₂、聚醚醚酮(PEEK)5种高分子聚合物材料与QT500对摩的微动摩擦磨损性能。从中筛选出PTFE+7%碳纤维、UHMWPE 2种材料进行不同微动行程、润滑条件下的对比试验。结果表明：无论是在干摩擦还是油润滑条件下,UHMWPE材料的平均摩擦因数随着微动行程的增大而增加,PTFE+7%碳纤维材料达到稳定状态时摩擦因数随着循环次数的波动较小。综合试验结果,当微动行程小于等于0.2 mm时建议选用PTFE+7%碳纤维,微动行程大于0.2 mm时建议选用超高分子量聚乙烯材料。     

微米氧化铝/尼龙复合材料在不同条件下的滚滑摩擦磨损行为研究

以微米氧化铝(Al2O3)为增强剂,尼龙1010为基体,进行氧化铝/尼龙复合材料在干摩擦和水润滑条件下的滚滑动摩擦磨损实验。通过实验发现,水能降低氧化铝/尼龙复合材料的摩擦因数,但增大了磨损量。水润滑时,尼龙1010材料的摩擦因数为0.09,为干摩擦时的45%;氧化铝/尼龙复合材料的平均摩擦因数为0.1195,比尼龙增加了24.7%,是干摩擦时的42%。水润滑时尼龙1010的磨损量为干摩擦时的2.5倍,复合材料平均磨损量为干摩擦时2.8倍。     

SiC和石墨颗粒混杂增强铜基复合材料的摩擦磨损性能

采用粉末冶金方法制备了SiC和石墨混杂增强铜基复合材料,研究了该复合材料在不同载荷条件下的摩擦磨损性能,并通过观察磨损表面形貌,研究其磨损机理。结果表明:在摩擦过程中,SiC颗粒作为载荷的主要承载单元,起到了较好的硬质承载支点的作用,石墨颗粒则发挥了较好的自润滑减摩效果,二者协同作用明显提高了铜基复合材料的耐磨性;该复合材料的磨损机理主要以磨粒磨损为主。     

超声波电机摩擦和磨损特性探究

超声波电机是以摩擦力作为驱动源的新型电机。阐述了其摩擦磨损机制,从力学的角度分析了超声波电机产生非线性的原因:一是定子与转子之间基于摩擦的非线性接触,使得超声波电机系统具有跳跃、滞后等特性;二是温度、磨损等导致电机材料特性和电机输出特性的变化。指出只有提高超声波电机的线性度和稳定性,才能提高它的输出功率,延长其使用寿命。     

剑麻纤维和低密度聚乙烯填充聚甲醛复合材料的摩擦磨损性能

通过双螺杆挤出熔融共混的方法制备剑麻纤维(SF)和低密度聚乙烯(LDPE)共同填充的聚甲醛复合材料,在HT-500型高温摩擦磨损试验机上考察其干滑动摩擦条件下的摩擦磨损性能,并通过扫描电子显微镜(SEM)观察其磨损表面形貌,分析磨损机制。结果表明:添加适量的LDPE能显著降低POM的摩擦因数和磨损率,当LDPE质量分数为5%时,复合材料的摩擦因数下降21.7%,磨损率降低10%;随SF质量分数的增加,POM/5%LDPE/SF复合材料的摩擦因数和磨损率呈现先增大后减小再增大的趋势,当SF质量分数为5%时,复合材料摩擦磨损性能优异,在转速为1 120 r/m in,恒定载荷为8 N的实验条件下,其稳定摩擦因数为0.16,磨损率为1.61×10-6mm3/(N.m)。纯POM磨损方式以黏着磨损为主,POM/5%LDPE/SF复合材料以疲劳磨损为主,伴随有转移膜的剥落。     

搅拌摩擦焊接头摩擦磨损性能研究

在MM-200型摩擦磨损试验机上分别试验了LF2铝合金搅拌摩擦焊接接头焊缝区和母材的摩擦磨损性能。通过测定失重量和摩擦力矩的波动情况,得出了在不同的工艺参数条件下试样的抗磨损性和摩擦因数的变化规律。实验结果表明：搅拌摩擦焊接头的摩擦磨损性能明显优于母材,当正压力从50N增加到106N时,母材的失重量增加近6倍,母材的失重量在同等垂直载荷的情况下是焊缝的10-20倍。实验还表明搅拌摩擦焊接接头的摩擦力矩较小并且波动平缓。搅拌摩擦焊接头区域的磨损机制从磨粒磨损方式转变为疲劳磨损方式。