干摩擦工况下Si3N4/PTFE配副材料摩擦磨损特性与转移膜形成分析

为使全陶瓷轴承在干摩擦工况下可靠运转,选用四氟乙烯(PTFE)材质的保持架为全陶瓷轴承提供润滑.利用Rtec销/盘摩擦磨损试验机,以PTFE盘与氮化硅(Si3 N4)销为摩擦副,研究Si3 N4/PTFE在不同载荷和转速条件下的摩擦磨损性能,通过SEM对Si3 N4表面的转移膜形貌进行观察,分析转移膜形成原因.结果表明...     

热处理方式对GCr15钢与Si_3N_4副干摩擦磨损性能的影响

对GCr15钢进行网带炉热处理和盐浴炉热处理,在自制的快速磨损试验装置上,以Si_3N_4陶瓷球为对偶件,研究不同热处理方式对GCr15钢干摩擦磨损性能的影响;利用白光共焦三维形貌轮廓仪和扫描电子显微镜观察磨损表面形貌,结合SPIP三维图形分析软件计算GCr15钢体积磨损量。研究表明:与盐浴炉热处理相比,GCr15钢网带炉热处理后与Si_3N_4陶瓷球在多组试验条件下的平均干摩擦体积磨损量更小,磨损性能更优;两种热处理方式的磨损失效原因均为疲劳磨损,但网带炉热处理后GCr15钢的磨损性能提高,试验后磨损表面相对较光滑、疲劳裂纹较少,表面的局部塑性变形减小。     

HIP-Si3N4陶瓷/45#钢副干摩擦和水润滑下摩擦学性能

利用MPX-2000型盘销式摩擦磨损试验机考察了HIP—Si3N4陶瓷／45^#钢副在干摩擦和水润滑下的摩擦磨损性能；用扫描电子显微镜观察了试件表面的磨损状态；采用X射线电子能谱仪分析了摩擦表面的化学成分：结果表明：干摩擦条件下，HIP—Si3N4陶瓷的磨损速率比45^#钢小，45^#钢发生粘着磨损，HIP—Si3N4陶瓷发生了脆性断裂和脱落；水润滑条件下，摩擦表面产生了Si(OH)4反应膜，降低了磨损，主要是化学腐蚀磨损。     

WC-Al2O3复合材料与Si3N4陶瓷和YG6硬质合金配副时的摩擦磨损行为

采用真空热压烧结技术制备了WC-15%Al_2O_3(质量分数)复合材料,分别以Si_3N_4陶瓷和YG6硬质合金为配副,在载荷40,80N下进行了干滑动摩擦磨损试验,研究了复合材料的摩擦磨损性能。结果表明:与Si_3N_4陶瓷配副时复合材料的摩擦因数较高且波动较大,与YG6硬质合金配副时摩擦因数较低且相对稳定;与Si_3N_4陶瓷配副时,复合材料的磨损率在较低载荷下高于与YG6硬质合金配副时的,在较高载荷下则低于与YG6硬质合金配副时的;在载荷40,80N下,复合材料的磨损机制均主要为疲劳磨损,伴随着微裂纹、脆性断裂和晶粒拔出等特征。     

干摩擦条件下WC-Ni/SiC摩擦副的摩擦磨损性能研究

在MMU-10屏显式材料端面摩擦磨损试验机上采用环-环接触摩擦方式,研究了WC-Ni硬质合金与SiC陶瓷材料异配对摩擦副在干摩擦条件下的摩擦磨损性能,并与WC-Ni/WC-Ni硬质合金自配对摩擦副的摩擦磨损性能进行对比.利用扫描电子显微镜与能谱仪对摩擦副的磨损表面进行了观察和分析.结果表明:在相同试验条件下,对比WC-Ni/WC-Ni硬质合金自配对摩擦副,WC-Ni/ SiC摩擦副的摩擦因数稍低点;WC-Ni/ SiC摩擦副的磨损机制主要为磨粒磨损,而WC-Ni/WC-Ni摩擦副磨损机制为粘着磨损兼氧化磨损;由于WC-Ni/WC-Ni摩擦副的磨损表面发生氧化反应和焊合效应,配对效果劣于WC-Ni/ SiC摩擦副.     

几种极压抗磨剂对Si3 N4陶瓷/GCr15钢副摩擦磨损性能的影响

利用MPX-2000型盘销式摩擦磨损试验机对Si3N4陶瓷与GCr15钢摩擦副在P120、T302、T306、T307、T321 5种极压抗磨添加剂作用下的摩擦磨损性能；采用SHIMADZU SSX-550型扫描电子显微镜观察盘试件的磨损表面形貌。结果表明：5种添加剂对该摩擦副均具有较明显的减摩抗磨作用，但是添加剂对该摩擦副的减摩和抗磨作用效果并不同步，P120的抗磨作用最好，T321的减摩效果最佳；综合考虑减摩抗磨时，添加剂P120的作用效果最佳；添加剂主要是通过物理和化学吸附膜对该摩擦副起到减摩抗磨作用；从SEM照片看，盘试件磨损表面主要表现为擦伤和粘着特征。     

不同状态2A12铝合金与17-4PH不锈钢间的摩擦磨损性能

为给某锁筒机构导向基座和导向杆摩擦副配对选材,研究了轧制态、固溶态、固溶+时效态2A12铝合金与时效态17-4PH不锈钢组成的摩擦副在干摩擦和抹润滑脂润滑条件下的摩擦磨损性能。结果表明：轧制态2A12铝合金的抗拉强度和显微硬度高于固溶态和固溶+时效态,远低于时效态17-4PH不锈钢;在抹润滑脂润滑条件下,轧制态2A12铝合金与17-4PH不锈钢配副的平均摩擦因数以及轧制态铝合金的平均体积磨损率明显低于干摩擦条件下,并且低于相同润滑条件下固溶态和固溶+时效态2A12铝合金;2种润滑条件下3种状态铝合金的磨损机制均以磨粒磨损为主、黏着磨损为辅,不锈钢的磨损机制为轻微磨粒磨损。锁筒机构可以选择轧制态2A12铝合金与时效态17-4PH不锈钢进行配对,通过涂抹润滑脂来减少摩擦磨损卡滞现象。     

M35与GCr15干摩擦磨损性能的研究

在HT-1000型高温摩擦磨损试验机上,对M35高速钢进行干滑动摩擦磨损试验,利用SEM(扫描电镜)观察并分析摩擦面磨损形貌及磨损机理。结果表明,M35高速钢在与GCr15滚动轴承合金钢配副干摩擦条件下,随着速度的增加,摩擦因数先降低后升高,然后再降低。当摩擦热累积达到一定值后,摩擦表面产生严重塑性变形和化学变化,摩擦副表面产生氧化磨损、粘着磨损、磨粒磨损和犁沟磨损,形成转移润滑膜,此时摩擦因数较低,磨损率也相对较低。     

轧制和3D打印316L不锈钢与黄豆对磨的干摩擦磨损性能

3D打印不锈钢部件逐渐在食品机械领域得到应用,其与食品对磨的摩擦学性能需要加以关注。在干摩擦条件下,利用滑动摩擦磨损试验机,研究了黄豆试样分别与轧制和3D打印316L不锈钢配副的干摩擦磨损性能。利用光学相机、扫描电子显微镜、显微硬度计和质构仪,对不锈钢试样表面形貌、不锈钢硬度、黄豆硬度和磨损表面形貌进行了分析。结果表明：3D打印316L不锈钢与黄豆对磨时,摩擦因数的变化趋势较为平缓,第1 h和第6 h的平均摩擦因数分别为1.04和0.68;而对于轧制316L不锈钢,其磨合阶段更加剧烈,第1 h和第6 h的平均摩擦因数分别为1.70和0.46;与轧制工艺相比,3D打印316L不锈钢的耐磨性能更好,其在第1 h的磨痕宽度降低幅度达40%左右;黄豆试样的磨斑边缘和不锈钢磨痕表面均有黑色氧化物粉末出现,3D打印不锈钢磨损表面的黏着形貌和犁沟数量均显著减少;干摩擦条件下轧制316L不锈钢和黄豆配副的磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损,而3D打印316L不锈钢和黄豆配副时,其磨损机制主要为磨粒磨损,这与其表面硬度更高有关。     

PA66/Si_3N_4纳米复合材料的摩擦磨损性能

采用双螺杆挤出机熔融共混和注射成型方法制备了PA66/Si3N4纳米复合材料.研究了纳米Si3N4添加量对复合材料的力学性能和摩擦磨损性能的影响.通过对试样磨损表面及其对摩副表面上转移膜的扫描电子显微镜(SEM)观察和X射线光电子能谱(XPS)分析,探讨了其磨损机制.结果表明,纳米Si3N4的加入降低了基体的拉伸强度和弯曲强度,但是在PA66中加入适量的纳米Si3N4颗粒后,摩擦过程中有利于生成较均匀的转移膜,从而降低摩擦因数.同时磨屑里的纳米Si3N4镶嵌到试样摩擦表面,使表面得到局部增强,从而提高其耐磨性能.     

不同湿度环境中钢/铜配副摩擦磨损性能研究

应用QG-700型高温气氛摩擦磨损试验机研究了CrNiMo钢/黄铜配副在不同环境湿度条件下的滑动摩擦磨损性能,利用三维形貌轮廓仪、EDAX能谱分析仪(EDS)分析了其磨损机制。结果表明:随着环境气氛湿度的增加,配副的摩擦因数、销/盘试样磨损率和摩擦温度均呈降低趋势,摩擦学性能得到改善。销试样的磨损机制主要为黏着磨损,环境湿度的增大弱化了配副材料的黏着磨损。     

材料干滑动摩擦磨损性能的研究进展

介绍高温、高速、载流、气氛、磁场等苛刻条件下材料的干滑动摩擦磨损特性的研究方法和研究结果。得到以下几点结论:材料的干摩擦磨损特性与速度、载荷之间存在着对应关系,当pv值超过临界值后,材料的摩擦因数和磨损率发生突变;摩擦面温度的升高会降低材料的干摩擦磨损性能;环境气氛的改变不影响金属摩擦副pv特性的基本规律,但显著影响其摩擦因数和磨损率数值的大小;电流的存在恶化材料的干摩擦性能;施加磁场可显著改善材料的摩擦磨损性能,并且磁场强度是影响材料干摩擦特性的主要因素。     

颗业增强铝基复合材料干摩擦磨损损特性研究

采用自制的干摩摩损试验机研究了3种ZL101－SiCp,Al2O3p复合材料及对比材料与半金属摩擦材料配副的摩擦损性能。结果表明,随接触压力的增加,材料的磨损率增加,随摩擦速度的增加,材料的磨损率减小。ZL101合金的磨损率比复合材料要大近3个数量级。复合材料的磨损率仅为HT250的1／3。随接触压力,速度的增加,材料的摩擦系数降低,复合材料的摩擦系数与HT250的相当,摩擦系数稳定性优于HT250。     

钛合金与陶瓷配副干滑动摩擦磨损性能研究

采用摩擦磨损试验机、超景深显微镜和激光共聚焦显微镜,考察不同载荷和速度下不同硬度钛合金盘与陶瓷球配副的摩擦因数、磨损体积和表面形貌,并探讨其磨损机制。通过极差与方差分析发现:摩擦速度对摩擦因数的影响最大,载荷的影响次之,钛合金基体硬度的影响最小;当载荷为2 N,速度为300 r/min,硬度为HV480时,摩擦因数最小。基于正交试验的最优结果,开展控制变量试验,试验结果表明:载荷小于2 N时,钛合金以磨粒磨损为主,载荷为4 N时,钛合金的磨损形式为磨粒磨损和氧化磨损,载荷为6 N时,钛合金的磨损形式为剥层磨损并伴有严重的氧化现象;摩擦速度50 r/min时,钛合金以磨粒磨损为主,摩擦速度小于100 r/min时,钛合金以磨粒磨损为主,摩擦速度为250 r/min时,钛合金的磨损形式以剥层磨损为主。钛合金的磨损模式在载荷小于2 N时以磨粒磨损为主,在载荷为4N时为磨粒磨损和氧化磨损,在载荷为6 N时为剥层磨损并伴有严重的氧化现象。     

干摩擦条件下3Y-TZP/(Mg,Y)-PSZ陶瓷摩擦副的磨损性能的研究

采用销-盘式摩擦磨损试验机在干摩擦条件下对3Y—TZW(Mg，Y)-PSZ陶瓷摩擦副的磨损性能进行了试验研究。结果表明，3Y-TZP陶瓷的磨损率随着载荷的增加而增大。在低载低速下3Y—TZP陶瓷的主要磨损机制为塑性变形；随着载荷与滑动速度的增加，磨损主要由塑性变形和微断裂造成；在高载高速时，由于对摩偶件(Mg，Y)-PSZ表面的断裂、脱落，形成的磨屑产生磨料磨损对摩擦副表面造成进一步损伤，脆性断裂和磨粒磨损机制是其主要的失效方式。     

极端工况下不同水润滑轴承材料摩擦磨损性能对比研究

在干摩擦工况下模拟水润滑膜严重破坏的极端情况,研究未经改性聚四氟乙烯(PTFE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)和聚醚醚酮(PEEK)3种材料在不同转速和载荷下的摩擦磨损性能。结果表明:干摩擦工况下UHMWPE材料具有优异的耐磨性和良好的自润滑性能,压力对摩擦因数影响比转速大;PTFE材料具有稳定的摩擦因数,压力和转速对摩擦因数影响明显,耐磨性较差;PEEK材料摩擦因数较大,且相对容易受转速和压力变化的影响,但具有良好的耐磨性能。综合分析,在极端工况下UHMWPE的适应能力最好,PEEK次之, PTFE最差。     

环氧树脂聚脲复合材料的摩擦磨损性能研究

利用MM-200型摩擦磨损实验机,研究了环氧树脂/聚脲复合材料在98N载荷下干摩擦条件下的摩擦磨损性能,利用扫描电子显微镜和傅立叶变换红外光谱仪对环氧树脂磨损后的表面形貌、化学键和官能团进行了观察与分析。发现环氧树脂/聚脲复合材料中聚脲颗粒的分布比较均匀,而且形状比较规则,磨损表面部分粒子发生了塑性变形,聚脲颗粒的加入,提高了复合材料的耐磨性。     

干摩擦和水润滑条件下单晶硅的摩擦磨损性能研究

在UMT-2微摩擦试验机上,对单晶硅片进行了干摩擦和水润滑两种状态下的摩擦磨损试验,分析讨论了载荷和滑动速度对单晶硅片的摩擦因数和磨损率的影响规律;运用扫描电子显微镜,观察和分析了其磨损表面形貌。结果表明:干摩擦条件下的磨损机理主要表现为黏着磨损,水润滑条件下的磨损机理主要表现为机械控制化学作用下的原子/分子去除过程;水润滑条件下的摩擦因数和磨损量均较小,最小磨损率仅为10μm3/s;在水润滑条件下,载荷和滑动速度达到一定值时,硅片表面将发生摩擦化学反应,生成具有润滑作用的Si(OH)4膜,即机械作用在一定条件下对化学反应具有促进作用。     

纳米CaCO3半金属摩擦材料摩擦磨损性能的研究

使用定速摩擦试验机研究了纳米CaCO3对半金属摩擦材料性能的影响。结果表明：在半金属材料中，用纳米CaCO3代替普通的CaCO3粉体，在混料过程中，纳米CaCO3粒子粘附在其他颗粒和钢纤维表面上，热压成型过程中，作为粘结剂的树脂材料与这些材料之间的结合强度降低。在摩擦过程中，造成表面颗粒在剪切力的作用下，很容易与基体脱离，从而使得摩擦材料的摩擦因数偏小，而磨损率却大大增加。     

颗粒增强铝基复合材料干摩擦磨损特性研究

采用自制的干摩擦磨损试验机研究了3种ZL101-SiCp、Al2O3p复合材料及对比材料与半金属摩擦材料配副的摩擦磨损性能.结果表明,随接触压力的增加,材料的磨损率增加;随摩擦速度的增加,材料的磨损率减小.ZL101合金的磨损率比复合材料要大近3个数量级.复合材料的磨损率仅为HT250的1/3.随接触压力、速度的增加,材料的摩擦系数降低.复合材料的摩擦系数与HT250的相当,摩擦系数稳定性优于HT250.