7A52铝合金微动磨损行为研究

利用微动磨损试验机研究7A52铝合金的微动磨损行为,分析不同载荷、振幅、循环次数等参数对摩擦因数和磨损体积的影响,观察分析不同振幅下的磨痕形貌,检测磨痕微区及磨粒的成分组成,探讨其磨损机制.结果表明:7A52铝合金的摩擦因数在不同振幅下的变化趋势不同,微动振幅较大时,实验初期摩擦因数迅速升高,而振幅较小时摩擦因数没有这种现象;磨损体积随着循环次数、振幅、载荷的增加而增加;振幅较小时微动磨损机制主要为磨粒磨损,振幅较大时磨损机制则以黏着磨损和磨粒磨损为主,随着振幅的进一步增加逐渐出现接触疲劳磨损.     

钛合金Ni-P化学镀层中磷含量对镀层形貌、组构及耐磨性能的影响

为了探讨钛合金表面Ni-P化学镀层中磷含量对镀层组构、耐磨性及机理的影响,在TC4钛合金表面制备了不同磷含量的Ni-P化学镀层。借助扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)观察了Ni-P化学镀层的形貌和组织结构,测试了其硬度、磨损量和摩擦系数;探讨了Ni-P化学镀层中磷含量对镀层硬度和耐磨性的影响,初步分析了磨损机理。结果表明:随着Ni-P化学镀层中磷含量的增加,镀层的瘤状结构和晶界逐渐减少,晶粒尺度逐渐增大,并由晶态向非晶态转变;镀层的硬度降低,磨损量增加,摩擦系数降低;低磷Ni-P化学镀层表现出磨料磨损和轻微的黏着磨损特征,中磷和高磷Ni-P化学镀层表现出严重的黏着磨损和磨料磨损特征。     

saline溶液中钛合金扭动微动运行区域研究

在自制的已获专利的恒温扭动磨损腐蚀试验装置上,对TC4钛合金在saline溶液中的扭动微动磨损行为进行了研究,通过扭动三维图、磨损形貌等特征对扭动微动运行区域进行了重点讨论。结果表明,与切向微动类似,在介质中的扭动过程中也出现了微动的3个运行区域,3个区域的摩擦扭矩曲线、扭动三维图、磨斑形貌及损伤机理表现出不同的特征;扭动微动的混合区磨损形貌与切向微动不同,在扭动初期,磨斑表现为典型的微动环特征,随循环次数增加,损伤区域逐渐向心部扩展,并有完全覆盖接触区域,使整个接触区域都发生磨损的趋势。滑移区的Tf-θ曲线受频率影响明显,在低频率时为典型的平行四边形,随频率升高,逐渐变成椭圆形。     

碳纤维增强聚醚醚酮复合材料骨诱导修复植入体制备及微动摩擦学性能

引起植入体无菌松动的主要原因是植入体与骨组织之间的微动磨损。通过层叠法制备了碳纤维(CF)增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料,在模拟体温37℃、模拟体液(SBF)润滑条件下,探究CF/PEEK复合材料的基本力学性能和截面微动摩擦学性能。通过改变法向载荷和位移幅值,建立了摩擦力(Ft)-位移幅值(D)曲线、微动运行工况图和摩擦系数曲线,通过三维白光干涉仪、扫描电子显微镜(SEM)对CF/PEEK复合材料进行磨损机制探究。结果表明：随着法向载荷的减少和位移幅值的增加,微动由部分滑移区、混合区向滑移区转变。摩擦系数曲线整体较为平稳,摩擦系数随着法向载荷的增加而降低,随着位移幅值的增加而增加,磨损体积随着载荷和位移幅值的增加而增加。且CF/PEEK复合材料截面也有较好的微动性能,磨损机制主要为磨粒磨损和疲劳磨损。通过对复合材料截面摩擦学特性分析,为CF/PEEK复合材料替代金属植入体提供一定的理论基础。     

结晶器铜板等离子喷涂镍-石墨涂层的耐磨性

为提高连铸结晶器铜板的使用寿命和铸坯质量,采用超音速等离子喷涂技术在结晶器铜板材料Cr-Zr-Cu基体上制备镍-石墨自润滑涂层,利用扫描电镜(SEM)对喷涂粉末和涂层的组织形貌进行表征,通过球-盘式摩擦磨损实验研究载荷和温度对镍-石墨自润滑涂层、摩擦系数、磨损量的影响,并对涂层的磨损机制进行分析.结果表明:利用超音速等离子喷涂制备的镍-石墨涂层与基体结合良好,结构致密;涂层的摩擦系数和磨损量均随着载荷的增加而增加,不同载荷下涂层的磨损机制均是磨粒磨损,且随着载荷增加,磨粒磨损加剧;涂层的摩擦系数随着温度的增加而增加,且磨损机制均为氧化磨损,但是温度为225℃时,以石墨的润滑作用为主,温度为425℃时,石墨相被氧化镍覆盖,石墨的润滑作用降低,以氧化镍的润滑作用为主.镍-石墨涂层能显著降低Cr-Zr-Cu基体的摩擦系数和磨损量,提高结晶器的耐磨性能.     

钛基表面CNTs/Ti激光熔覆层的摩擦磨损研究

将碳纳米管引用到金属基复合材料中,使材料无论在硬度、强度、热稳定性及磨损性能等都得到提高,使金属基复合材料的研究逐渐受到重视。首先,对激光加工形成的不同深度、宽度及间距的沟槽表面进行摩擦磨损实验,得到最优结构参数;其次,采用电化学沉积法,在TC4钛合金表面制备了一层均匀致密的CNTs预覆层;最后利用光纤激光器在TC4钛合金表面加工最优结构进行表面改性,并对表面进行了摩擦磨损实验。研究了在激光作用下,表面CNTs涂层对熔覆层磨损性能的影响。实验结果表明:随着CNTs含量的增加,摩擦系数呈现先减小后增大的趋势,经过激光熔覆CNTs加工的钛合金表面,其耐磨性能显著提高,磨损系数可达0.3,为未处理试样的32%,硬度最高可达410 HV,提升了35%左右。     

40Cr表面电子束Al合金化的表面性能分析

利用强流脉冲电子束对40Cr材料进行表面Al合金化,对比分析了其合金化前后的表面粗糙度和表面硬度,对合金化前后的样品进行了微动摩擦磨损实验,并对摩擦磨损实验过程的摩擦系数和磨损量进行了考察分析。实验结果证明40Cr表面电子束Al合金化对试样表面粗糙度的影响具有两面性,40Cr表面电子束Al合金化后样品硬度有所提高,经电子束合金化的样品摩擦系数在磨损初期都很小,随着摩擦磨损的进行摩擦系数出现突变现象,增大后的摩擦系数与原始样品相当。40Cr材料表面经电子束Al合金化后,微动摩擦性能得到提高。     

不同载荷下碳化钽/灰铸铁表面复合材料的摩擦磨损行为及机理

为了节省资源,降低成本并制备具有优异摩擦磨损性能的碳化物表面复合材料,采用原位反应方法制备了碳化钽/灰口铁(TaC/Fe)表面复合材料。通过扫描电镜(SEM)和磨损试验分析了其组织结构,重点研究了增强相颗粒TaC的形貌特征与分布特点,同时研究了该复合材料与45钢配副时的摩擦磨损特性,并分析了载荷对摩擦系数和磨损量的影响,分析了其摩擦磨损机理。结果表明:TaC/Fe复合材料增强层分为2层,组织结构均匀,表现出较典型的梯度复合特点;复合材料摩擦系数随载荷的增加逐渐降低,下降趋势逐渐变缓;复合材料磨损量随载荷的增加而下降,总体磨损量较小;复合材料的磨损机制主要包括黏着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损、硬质颗粒的脆性断裂和剥落。     

激光熔覆MoNbTaVW难熔高熵合金涂层微动磨损性能

研究了采用激光熔覆技术制备的MoNbTaVW难熔高熵合金涂层在不同载荷(10N、20N、30N)、不同微动磨损幅值(50μm、150μm、250μm)、不同循环次数(5 000、10 000、15 000)下的微动磨损性能及微动磨损机制。结果表明:所制备的MoNbTaVW难熔高熵合金涂层由Fe₇Ta₃型HCP固溶体相、FCC固溶体相及(Fe,Ni)基体相组成,其中FCC相为未熔的高熵合金粉末。根据正交实验极差分析可知,微动磨损幅值对磨损体积的影响最大,微动磨损载荷对磨损体积的影响次之,微动磨损循环次数对磨损体积的影响最小,其中MoNbTaVW难熔高熵合金涂层在15 000次、20N、250μm微动磨损条件下的磨损体积达到最大值;微动磨损载荷对摩擦系数的影响最大,微动磨损幅值对摩擦系数的影响次之,微动磨损循环次数对摩擦系数的影响最小,其中MoN bTaVW难熔高熵合金涂层在10 000次、30 N、150μm微动磨损条件下的摩擦系数达到最大值。MoNbTaVW难熔高熵合金涂层的微动磨损机制主要为氧化磨损和黏着磨损,磨损产生的磨损碎片主要为Ta、...     

滑动速度对碳纳米管-银-石墨复合材料电磨损性能的影响

采用粉末冶金法制备了碳纳米管-银-石墨复合材料,研究了圆周速度对复合材料摩擦系数、磨损量的影响。结果表明,当压力一定时,随着速度的加快,机械磨损的摩擦系数减小,而电磨损的摩擦系数增大;复合材料的电磨损量远远大于机械磨损的磨损量,电磨损时磨损量在V=10m/s处出现最小值,而机械磨损的磨损量随速度的加快而减小。     

石墨烯的改性及其环氧树脂基复合材料的摩擦磨损性能

以硅烷偶联剂KH560为表面活性剂对石墨烯进行表面改性,以改性石墨烯为增强体,环氧树脂为基体制备了改性石墨烯/环氧树脂复合材料,研究了改性石墨烯含量、载荷对复合材料的摩擦磨损性能的影响。结果表明,硅烷偶联剂KH560成功嫁接至石墨烯表面;改性石墨烯降低了环氧树脂的磨损量和摩擦系数,且改性石墨烯/环氧树脂复合材料的磨损量和摩擦系数随改性石墨烯含量增加均减小,当载荷为150 N、改性石墨烯含量为0.5%时,复合材料的磨损量和摩擦系数分别降低了44.9%和17.4%;随着载荷增加,改性石墨烯/环氧树脂复合材料的磨损量和摩擦系数均减小;低载荷下,纯环氧树脂及改性石墨烯/环氧树脂复合材料的磨损形式主要为疲劳磨损,改性石墨烯能抑制微裂纹的产生及扩展;载荷增加后,纯环氧树脂及改性石墨烯/环氧树脂复合材料的磨损形式主要为磨粒磨损,且复合材料磨损表面的犁沟相对较少。     

CNx薄膜的结构、力学性能和摩擦学性能

采用射频磁控溅射方法制备了非晶CNx薄膜。利用纳米硬度计研究了薄膜沉积过程中基体负偏压对薄膜硬度和弹性的影响。利用X光电子能谱分析了CNx薄膜的结构。另外 ,还研究了在微动摩擦实验中振动频率、振幅和载荷对摩擦系数的影响。     

流变成形压力对Al2Y/AZ91镁基复合材料摩擦磨损行为的影响

采用销盘式摩擦副,在转速为100 r/min干摩擦条件下,结合OM、SEM结果,考察了不同载荷与成形压力对流变成形Al2Y/AZ91镁基复合材料(质量分数2%Y)摩擦磨损性能的影响,并探究耐磨性与材料显微组织、力学性能之间的关系.研究表明:在相同的实验载荷下,随着制备复合材料流变成形压力的增加,材料的磨损质量和摩擦系数减少,本实验条件下最大成形压力为100 MPa时磨损量和摩擦系数最小,摩擦磨损性能较佳;对于在相同成形压力下制备的镁基复合材料,磨损质量随着载荷的提升而增大,而摩擦系数有所降低.当载荷较小时,Al2Y/AZ91镁基复合材料的磨损机制以磨粒磨损为主;随着载荷的增大,磨损机制逐步发生转变;当载荷较大时,磨损机制以剥层磨损为主.     

CNx薄膜的结构,力学性能和摩擦学性能

采用射频磁控溅射方法制备了非晶ＣＮｘ薄膜。利用纳米硬度计研究了薄膜沉积过程中基体负偏压对薄膜硬度和弹性的影响。利用Ｘ光电子能谱分析了ＣＮｘ薄膜的结构。另外，还研究了在微动摩擦实验中振动频率、振幅和载荷对摩擦系数的影响。     

Testing and Characterization of Wear Resistance for Hard Films

比较了测试硬质膜层耐磨性方法(如球-盘磨损试验方法、往复滑动磨损试验法、单向滑动磨损试验法)的各自特点和局限.从摩擦系数、磨损量及磨损机制方面对硬质膜层的耐磨性进行了详细讨论.指出,膜层的摩擦系数与试验参数(载荷、转速、温度等)之间并非简单的线性关系;与磨痕法相比,称重法在磨损量测量方面具有更高的精确度和更广泛的应用;硬质膜的磨损机理可以通过磨损后表面形貌、表面成分并结合摩擦系数和磨损量的变化规律综合分析得出.     

硬质膜层耐磨性测试与表征

比较了测试硬质膜层耐磨性方法(如球-盘磨损试验方法、往复滑动磨损试验法、单向滑动磨损试验法)的各自特点和局限.从摩擦系数、磨损量及磨损机制方面对硬质膜层的耐磨性进行了详细讨论.指出,膜层的摩擦系数与试验参数(载荷、转速、温度等)之间并非简单的线性关系;与磨痕法相比,称重法在磨损量测量方面具有更高的精确度和更广泛的应用;硬质膜的磨损机理可以通过磨损后表面形貌、表面成分并结合摩擦系数和磨损量的变化规律综合分析得出.     

硬质膜层耐磨性测试与表征

比较了测试硬质膜层耐磨性方法(如球一盘磨损试验方法、往复滑动磨损试验法、单向滑动磨损试验法)的各自特点和局限.从摩擦系数、磨损量及磨损机制方面对硬质膜层的耐磨性进行了详细讨论.指出,膜层的摩擦系数与试验参数(载荷、转速、温度等)之间并非简单的线性关系;与磨痕法相比,称重法在磨损量测量方面具有更高的精确度和更广泛的应用;硬质膜的磨损机理可以通过磨损后表面形貌、表面成分并结合摩擦系数和磨损量的变化规律综合分析得出.     

电流密度对Ni-W合金镀层摩擦磨损性能的影响

现有的Ni-W合金镀层摩擦磨损性能研究较少涉及镀层制备条件的影响。在不同电流密度下采用脉冲电沉积法在45钢表面制备了Ni-W合金镀层,测试了Ni-W合金镀层在干摩擦及油润滑摩擦条件下的摩擦磨损性能,并观察磨损形貌,分析其磨损机理。结果表明:在干摩擦状态下,随着电流密度增加,Ni-W合金镀层的磨损量逐渐降低,但摩擦系数逐渐升高,45钢的磨损主要是黏着磨损中的擦伤磨损,Ni-W合金镀层主要为磨粒磨损,个别存在少量疲劳磨损;在油润滑摩擦状态下,随着电流密度增加摩擦系数保持稳定,磨损量逐渐降低,Ni-W镀层与45钢的磨损形式均为磨粒磨损,45钢存在少量疲劳磨损。     

碳黑、微珠粉填充UHMWPE摩擦学性能研究

比较了碳黑、微珠粉填充UHMWPE复合材料摩擦学行为,用MM-200型摩擦磨损试验机考察了载荷及对摩偶件粒度对碳黑、微珠粉填充UHMWPE复合材料摩擦磨损性能的影响,利用扫描电子显微镜观察磨损表面形貌并分析了磨损机理.结果表明:碳黑可以提高UHMWPE抗磨损的性能,其耐磨性比纯UHMWPE好;而微珠粉填充UHMWPE的耐磨性比纯UHMWPE差,两种材料填充的UHMWPE磨损量随着载荷的增大而加大;对摩偶件的粒度对两种材料填充UHMWPE复合材料的摩擦磨损性能影响较大,偶件表面粒度增大,它们磨损量显著增大.两种材料填充UHMWPE复合材料的摩擦系数相近,且较纯UHMWPE的摩擦系数大,特别是载荷增大和对摩偶件粒度增大时,UHMWPE复合材料的摩擦系数急剧增大.     

PMMA转动微动摩擦学行为的研究

在新型转动微动试验机上,进行了 PMMA与GCr15钢球(40mm直径)在转动角位移幅值为0.25～ 2.5°和法向载荷为100N的转动微动试验.在摩擦动力学行为研究的基础上,结合磨痕的微观分析,研究了其转动微动磨损机理.结果表明:随转动角位移幅值的增加,PMMA的转动微动会依次呈现三个区域,即部分滑移区、混合区和完全滑移区;相比部分滑移区和完全滑移区,混合区的摩擦系数明显较高;部分滑移区摩擦系数保持在较低水平且损伤轻微,微动的相对运动由弹性变形协调.在混合区和滑移区PMMA的转动微动磨损机制为伴随黏性流动的颗粒剥落和磨粒磨损.研究发现在混合区和滑移区的磨斑中央产生因黏性流动造成的损伤累积所致的材料隆起.