MoS_2和石墨对Ni-Cr基复合材料摩擦学性能的影响

用粉末冶金方法制备Ni-Cr基自润滑复合材料,研究了固体润滑剂MoS_2和石墨对复合材料的机械性能和摩擦学性能的影响。结果表明,随着MoS_2含量的增加,复合材料的显微硬度明显降低;MoS_2添加量从10%(质量分数,下同)增加到15%,复合材料摩擦系数和磨损率的变化并不明显。随着石墨含量的增加,复合材料的显微硬度呈逐渐降低的趋势,在400℃和800℃的摩擦系数呈升高趋势,石墨添加量为10%时室温摩擦系数最小。同时添加5%MoS_2和10%石墨时,复合材料的摩擦系数保持在0.48-0.65,石墨与MoS_2之间存在着协同效应,但是磨损率比添加单一润滑剂时高一个数量级。     

石墨/CNTs增强铝基混杂复合材料的微观组织与摩擦磨损性能

采用粉末冶金法制备了石墨/碳纳米管(CNTs)增强铝基复合材料,研究了石墨和碳纳米管对复合材料摩擦磨损性能及硬度的影响,并利用扫描电子显微镜观察了复合材料的显微组织、磨损表面形貌。结果表明:仅添加石墨的复合材料摩擦系数明显降低,而磨损率、硬度有少量降低;但是将石墨和碳纳米管混杂加入到复合材料中后,材料的摩擦系数明显降低,磨损率急剧升高,且材料的硬度随碳纳米管含量增加而逐渐下降。仅添加石墨的复合材料磨损形式主要是磨粒磨损和犁沟磨损,而添加石墨和碳纳米管的复合材料主要是剥层磨损。     

新型铜基受电弓滑板材料的制备与性能

以弥散强化铜为基体, 镀铜石墨为润滑组元, 采用真空加压烧结方法成功制备了新型石墨/铜受电弓滑板材料。研究了烧结温度对材料致密度的影响; 对比分析了不同类型铜基体对石墨/铜复合材料性能的影响; 考察了石墨质量分数为6%、8%、10%和12%时, 石墨/弥散强化铜复合材料(Graphite/ODS-Cu)的导电性、冲击韧性及摩擦系数。结果表明: 烧结温度对材料致密度影响较大, 石墨/弥散强化铜复合材料在加压烧结温度达到950 ℃后全致密; 采用弥散强化铜为基体, 提高了滑板的力学性能, 当石墨含量为10%时, 其导电性能下降不明显, 但是冲击韧性远远高于采用普通铜粉为基体的样品; 石墨含量对滑板的性能影响较大, 样品的导电性和冲击韧性随着石墨含量的增加而急剧下降, 在石墨含量增加到10%时, 其电阻率和冲击韧性分别为0.65 μΩ·m和6.8 J·cm^-2; 摩擦系数随着石墨含量的增加而降低, 在石墨含量为10%时, 其摩擦系数为0.231。     

压力浸渗制备石墨/铝复合材料及其热学性能

采用压力浸渗法制备了石墨/铝复合材料,研究了不同体积分数鳞片石墨对复合材料热学性能和组织的影响。结果表明,加入石墨片明显提高复合材料水平热导率,同时降低复合材料热膨胀系数和密度。当复合材料中石墨体积分数从23.9%增加到73.4%,复合材料水平热导率从234 W/(m·K)提高到402 W/(m·K),同时热膨胀系数降低至5×10-6/K,兼顾高热导率和低热膨胀系数的特点。     

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。     

石墨表面镀Si对石墨/Al复合材料热物理性能的影响

研究了石墨粒径及表面镀Si处理对石墨/Al复合材料热物理性能的影响。结果表明:在盐浴过程中石墨表面形成了SiC层,这不仅增强了石墨-Si/Al复合材料的界面结合力,而且抑制了Al4C3相的产生。随着石墨鳞片体积分数从50%增加到70%,复合材料X-Y方向的热导率从492 W/(m·K)增加到654 W/(m·K),而且体积分数为50%的镀Si石墨/Al复合材料抗弯强度达到了81 MPa,相比未镀覆的提高了53%,是理想的定向导热电子封装材料。随着石墨粒径从500μm减小到150μm,石墨-Si/Al复合材料X-Y面方向的热导率由654 W/(m·K)降低到445 W/(m·K),但Z方向的热导率和复合材料抗弯强度变化不明显。     

CuO-Al铝热体系超重力熔铸W-Cu梯度复合材料

对添加W颗粒的CuO-Al体系的绝热温度进行了计算分析, 而后在超重力场中点燃添加20%质量分数W颗粒的CuO-Al铝热剂压块, 通过分析获得的W-Cu复合材料显微组织发现, W含量分布不均匀且质量分数较低。将纯W颗粒压片置于CuO-Al-W铝热剂压块底部, 超重力场中燃烧熔铸W-Cu复合材料, 对其进行显微组织、相结构及硬度分布的研究, 结果表明, 沿超重力方向材料底部W含量较低(60%~65%), 中部W含量较高(80%~89%), 顶部W颗粒呈链状、团簇状聚集状态且含量较低(<40%), 结合硬度及相结构的检测结果, 表明合金材料中沿超重力方向W成分呈连续梯度变化, 并对其成型机制进行了初步分析, 认为W成分连续梯度变化是由超重力燃烧熔铸工艺特点所决定的。     

旋转摩擦挤压制备MWCNTs/Al复合材料的组织及磨损性能EI北大核心CSCD

采用旋转摩擦挤压(RFE)法制备多壁碳纳米管增强铝基(MWCNTs/Al)复合材料,分析MWCNTs/Al复合材料的显微组织、硬度和磨损性能。结果表明:用RFE法可制备具有一定形状尺寸的块体MWCNTs/Al复合材料;复合材料的成形质量好,显微组织为经动态再结晶后的细小等轴晶,MWCNTs在铝合金基体中分布均匀。复合材料的硬度随着MWCNTs体积分数增加先增加后降低,当MWCNTs体积分数为4%时,硬度是经RFE加工后基材的1.2倍。MWCNTs在复合材料磨损过程中起润滑作用,有助于降低MWCNTs/Al复合材料的磨损量提高复合材料的耐磨性。随MWCNTs体积分数的增加,复合材料的磨损率降低,当MWCNTs体积分数大于3%后磨损率变化较小。这是由于MWCNTs体积分数的增加,磨损机制发生变化,即由黏着磨损和轻微磨粒磨损转变为剥层磨损和磨粒磨损。     

真空热压烧结制备10vol%TiC/Cu-Al_2O_3复合材料及热变形行为研究

在VDBF-250真空热压烧结炉中,采用真空热压烧结工艺制备了10%(体积分数)TiC/Cu-Al2O3复合材料。利用Gleeble-1500热力模拟实验机,在温度为450~850℃、应变速率为0.001~1s-1、真应变量0.7的条件下,对10%(体积分数)TiC/Cu-Al2O3复合材料高温塑性变形过程中的动态再结晶行为及其热加工图进行研究和分析。结果表明,该材料烧结态致密度为98.53%,显微硬度为158 HV,导电率为48.7%IACS;材料的高温流变应力-应变曲线主要以动态再结晶软化机制为特征,峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加,属于温度和应变速率敏感材料;同时,利用10%(体积分数)TiC/Cu-Al2O3复合材料DMM加工图分析了其变形机制和失稳机制,并最终确定了热加工工艺参数选取范围为变形温度750~850℃,应变速率0.01~0.1s-1。     

Ni含量对钒钛磁铁矿原位合成制备铁基摩擦材料的影响

以钒钛磁铁矿为主要原料,利用选择性碳热原位还原技术真空烧结制备铁基摩擦材料,研究添加合金元素Ni(1%~4%,质量分数,下同)对铁基摩擦材料的微观组织、力学性能及摩擦磨损行为的影响。结果表明:烧结试样由铁基体、润滑相石墨和硬质相(主要为TiC)3种组元构成,其基体组织主要是层片状的珠光体,具有较高强度和硬度。与未添加Ni的试样相比,添加Ni对铁基摩擦材料的组织和性能有不同程度的促进作用。添加少量的Ni(1%~2%)能有效促进材料烧结致密化,材料中的孔隙细小且数量较少,硬质相和石墨均匀分布,硬度和摩擦磨损性能均随着Ni含量的增加大幅度提高。但当Ni含量超过2%时,烧结试样中出现较大的孔洞并且石墨与硬质相均出现偏聚,材料硬度逐渐降低,磨损率和摩擦因数均随Ni含量的增加而有所增大。综合而言,当Ni含量为2%时材料的组织结构和性能均达到最佳。     

Friction and wear properties of polyphenyl ester and graphite filler in the carbon fibre‐reinforced ultra‐high‐molecular‐weight polyethylene composites

Ultra‐high‐molecular‐weight polyethylene (UHMWPE) reinforced with carbon fibre (CF) underwent an enhancement of heat and wear resistant with the addition of polyphenyl ester (POB) and graphite, respectively. The effect of graphite content on the tribological properties of the composites was studied. The wear surface was examined using scanning electron microscope (SEM). The results of the sliding wear tests showed that with graphite loading, wear resistance increased and the coefficient of friction was much more stable. In addition, graphite improved the tribological properties of the composite. Hardness, impact strengths and thermal stability of the composites were enhanced. With increased load, the wear rate of the ultra‐high‐molecular‐weight polyethylene+carbon fibre+polyphenyl ester+10 % graphite composite tended to increase, whereas the coefficient of friction decreased. The adherence and plastic deformation were dominant wear mechanisms for the ultra‐high‐molecular‐weight polyethylene+carbon fibre+polyphenyl ester+graphite composites. The formation of a thin and uniform transfer film was observed.     

热压烧结制备SiC增强石墨复合材料及其性能

以天然鳞片石墨为起始原料,SiC颗粒为增强相,采用热压烧结工艺制备了SiC增强石墨复合材料。研究了SiC含量对SiC增强石墨复合材料微观结构、力学性能和摩擦性能的影响。结果表明:SiC颗粒均匀分布在石墨基体中,降低了基体中的孔隙率;随着SiC含量增加,SiC增强石墨复合材料的相对密度和弯曲强度相应增加,开孔率显著降低,当SiC含量达到40vol%时,SiC增强石墨复合材料中形成了SiC网络骨架结构,相对密度达到了94.2%,比商品高强纯石墨材料提高了11.8%,弯曲强度达到了146 MPa,比商品高强纯石墨材料提高了147%;基体石墨保持了层状结构;SiC含量低于40vol%时,SiC增强石墨复合材料的摩擦系数随SiC含量的增加轻微增加,与纯石墨材料的摩擦系数相当,具有良好的摩擦性能。     

石墨的添加对NiCr-W-Ti自润滑复合材料高温摩擦学性能的影响

本文以Ni20Cr合金为基体添加稀有金属Ti、W粉末及石墨后,充分混合,采用机械合金化及热压烧结工艺制备了NiCr金属基复合材料,研究了石墨含量对NiCr金属基复合材料的组织结构和摩擦学性能的影响。在UMT-3高温摩擦试验机上进行了该复合材料同Al_2O_3陶瓷球的滑动摩擦磨损实验,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对复合材料及其摩擦测试后的形貌与结构进行观察分析,结果表明:当所添加石墨的质量分数为3wt.%时,复合材料具有相对较好的力学性能和摩擦学性能;当测试温度低于300℃时,摩擦表面未形成有效的摩擦膜,故磨损率较高;当温度高于500℃时,摩擦层中含有摩擦氧化物,摩擦表面被光滑氧化物所组成的润滑膜覆盖,对磨面具有很好的保护作用,因而磨损率降低。     

Investigations on the effect of friction stir processing on Cu-BN surface composites

The main aim of this investigation focuses on fabrication of copper surface composites through friction stir processing (FSP) reinforced with boron nitride (BN) particles of varying volume fractions (5%, 10%, and 15%). Surface composites developed through single pass FSP were characterized for its microstructural, mechanical and tribological properties. Microstructural characterization indicated that developed surface composites were of good quality with reduced grain size and the SEM characterization confirmed good bonding between copper matrix and BN with uniform dispersion. Micro hardness survey of the developed surface composites showcased minimal deviation in the stir zone with increased trend in respect to the volume fraction of BN. The ultimate tensile strength, yield strength and percent elongation of FSPed composites was found to have reduced when compared with that of pure copper. BN dispersion in surface composite was effective in reducing the ductility and so maximum volume percent (15%) of BN dispersed composite prompt to have higher strength. The wear rate and friction coefficient of the developed surface composite was found decreasing with respect to increase in the dispersion of BN. Amongst the FSPed copper surface composite, specimen with 15?vol% of BN has shown the least wear rate with low coefficient of friction.     

40CrNiMoA钢表面复合强化后高速干摩擦下的磨损性能

采用石墨和Cr12MoV电极分别对40CrNiMoA表面进行强化处理,然后用离子束增强沉积(IBED)涂覆Cu,形成表面复合强化层.选择滑动摩擦速度为100m/s,实验力为20N,考察了40CrNiMoA复合强化后与1Cr18Ni9Ti不锈钢摩擦副在高速滑动干摩擦条件下的摩擦磨损性能,并用SEM观察分析了磨损表面.结果表明:高速滑动干摩擦下,复合强化层具有减摩耐磨性能,Cr12MoV Cu复合强化后比未处理试样的耐磨性提高4倍以上.Cr12MoV Cu和石墨 Cu复合强化后的摩擦系数平均值为0.05左右,而未处理试样为0.1.磨损形式为磨粒磨损和严重的塑性变形,并有少量的剥落,表面存在微裂纹与熔斑.     

二硫化钼填充聚酰亚胺复合材料的摩擦学性能

利用MM-200型摩擦磨损试验机,对不同体积含量MoS2填充聚酰亚胺（PI）复合材料在干摩擦条件下与GCr15轴承钢对摩时的摩擦磨损性能进行了研究,并利用扫描电子显微镜对PI复合材料及其偶件的磨损表面进行了分析。研究发现,添加MoS2可有效降低PI复合材料的摩擦系数,且PI复合材料的摩擦系数随MoS2含量的增大而减小。除PI＋10％MoS2外,其它含量MoS2填充PI复合材料的耐磨性能均明显优于纯PI材料,但当MoS2的含量超过30％后,PI复合材料的磨损率基本不随MoS2含量变化。在较高的载荷条件下,MoS2填充PI复合材料均呈现出良好的减摩耐磨性能。     

Cu-10Cr-0.4Zr原位复合材料的微观组织与性能

制备了Cu-10Cr和Cu-10Cr-0.4Zr合金,并经冷变形形成了原位复合材料,观察了Zr的添加对合金铸态组织、复合材料的纤维形貌,研究了Zr的添加和冷变形率对拉伸强度以及导电率的影响.研究表明,在Cu-10Cr合金中添加的0.4%Zr,Cr析出相的直径由15～80μm细化到10～20μm;在相同的冷拔应变下,Cu-10Cr-0.4Zr复合材料较Cu-10Cr材料具有了更高的基体晶格阻力、更加细小均匀的纤维相以及纤维间距,使得Cu-10Cr-0.4Zr复合材料的强度更高.当冷拔应变达到6.2时,Cu-10Cr-0.4Zr原位复合材料抗拉强度高达1089MPa,而Cu-10Cr材料的抗拉强度仅为887MPa.在相同冷拔应变下,Cu-10Cr材料的导电率比Cu-10Cr-0.4Zr材料中的导电率略高.随着材料冷拔应变的增加,决定复合材料电阻率的基体材料内位错散射电阻转变成界面散射电阻,复合材料的电导率逐渐下降.     

硫酸钙晶须增强树脂基复合摩擦材料摩擦磨损性能的研究

以酚醛树脂(YSM)为树脂基体,以硫酸钙晶须(CSW)为增强材料,以石墨、粉煤灰、重晶石(BaSO4)等作为填料,采用热压成型工艺法制备树脂基摩擦材料,利用扫描电子显微镜对树脂基摩擦材料的磨损表面进行了微观分析。结果表明:随着硫酸钙晶须含量的增加,摩擦材料的耐磨性能增强,摩擦系数稍有减少,热稳定性明显改善;当硫酸钙晶须含量为8%时,树脂基复合摩擦材料摩擦磨损综合性能最佳。