纳米凹土纤维对碳钢摩擦副的润滑及原位修复效应

以纳米凹土纤维为原料采用机械球磨法制备了一种摩擦改性剂,利用往复摩擦磨损试验机评价了其对碳钢摩擦副的润滑及原位修复作用,借助扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)及纳米压痕仪(nano-indenter)对自修复层进行了表征,探讨了其减摩抗磨及自修复机理。结果表明,纳米凹土纤维具有优异的减摩抗磨性能且与载荷和速度的匹配有关;在50 N、1.0 m/s时具有较低的摩擦系数及磨损率,分别较基础油降低约58%和81%。凹土纤维参与了摩擦表面复杂的理化作用,诱发形成了较为均匀连续的"多孔"修复层,厚约1.52μm;表面较为光滑平整,主要由Fe、C、O、Si及微量的Mg、Al元素构成,具有较高的纳米力学性能,有效地降低了摩擦磨损。     

纳米坡缕石润滑油添加剂对45~#钢摩擦副的抗磨及自修复性能

制备的纳米坡缕石粒子经KH550表面修饰后分别按质量分数为2%,4%添加到150N基础油中,采用MMU-10G摩擦磨损试验机考察其作为润滑油添加剂对45#调质钢摩擦副的抗磨减摩和自修复性能。利用电子天平测定试样的失重量以表征其耐磨性能和自修复效果,用光学显微镜和SEM对摩擦表面形貌进行观察和分析,借助EDX测定摩擦表面成分的变化。结果表明:试样在纳米坡缕石添加剂为2%的润滑油体系中自修复作用微弱,磨损率下降有限,减磨仅发生在初期磨合阶段;而试样在坡缕石添加剂为4%的润滑油体系中总磨损量比纯基础油体系下降了26.5%,经成分和形貌分析,该试样表面生成了含坡缕石特征元素呈斑状分布的自修复膜层,耐磨性和自修复效果最好。     

润滑添加剂的磨损自补偿摩擦学效应

过去研究自制的润滑添加剂EDT,对磨损的测量采用测长法,不能反映摩擦表面是否成膜,也无法判断其是否具有磨损自修复功能.为此,用面/面接触的摩擦试验方式研究了添加剂EDT的磨损自补偿修复效应、减摩效应和抑制油温温升效应,并与传统的极压抗磨添加剂T202的摩擦学性能作了对比.结果表明:EDT在摩擦副的动、静件摩擦表面均形成了磨损自修复膜,形成了负磨损,且磨损量随时间的延长趋于稳定;磨损自修复膜具有减小和稳定摩擦系数的作用:摩擦系数极低并随时间的延长基本稳定,在294 N载荷下运行240 min时其值为0.0116,比N46-T202的值降低了64.5%.磨损自修复膜具有减小摩擦发热、抑制油温上升的作用:油温温升为15℃,比N46-T202的降低了68.1%.     

矿物质润滑油添加剂对齿轮作用效果的研究

本文以含矿物质润滑油添加剂油润滑条件下的减速箱齿轮为对象,通过扫描电镜、原子力显微镜、纳米压痕仪、显微共焦拉曼等仪器测试分析,研究了这种添加剂对齿轮的作用效果.结果发现齿轮表面点蚀坑的微裂纹被填补,在表面形成了新物相,且表面粗糙度降低,硬度提高.齿轮表面形成的新物相含碳量很高,具有SP2、SP3的碳化学键.这种添加剂在磨损过程中引起了摩擦表面复杂的物理化学变化,形成新物相填补了裂纹,并逐渐在摩擦表面形成修复层,具有减摩抗磨和动态磨损自修复的作用.     

纳米金属/层状硅酸盐复合润滑添加剂的摩擦学性能

采用机械化学法制备了纳米铜/蛇纹石复合润滑材料,利用微动摩擦磨损试验机考察了其作为润滑油添加剂的摩擦学性能,借助纳米压痕仪（nano-in-denter）、扫描电子显微镜（SEM）、能量色散谱仪（EDS）及光电子能谱仪（XPS）对磨损表面进行了表征,探讨了减摩抗磨机理。结果表明复合润滑材料具有优异的摩擦学性能,其摩擦因数及磨损率分别较基础油降低约16.4%和69.2%。复合润滑剂颗粒参与了摩擦界面复杂的理化作用,形成了致密光滑的保护膜,主要由Fe、Si等元素组成,具有较高的微观力学性能,提高了摩擦表面的磨损抗力,显著地降低了摩擦磨损。     

SiO2/ZnO复合纳米粒子的摩擦学和修复性能

用化学方法制备了SiO2/ZnO复合纳米添加剂,通过四球机和环-块试验机分别考察了其在矿物油中的抗磨减摩和修复性能.用扫描电镜观察分析磨斑表面的形貌,并探讨其润滑和修复机理.结果表明:SiO2/ZnO复合纳米粒子添加剂具有优良的减摩、抗磨和修复性能.其润滑和修复机理是由于SiO2/ZnO复合纳米粒子在摩擦表面沉积并在接触区的高温高压下熔融铺展形成低剪切强度的表面膜,由于这层膜的剪切强度比较低,可以减少摩擦界面的粘着磨损,故表现出良好的减摩抗磨和修复性能.     

含纳米碳酸钙粒子润滑油的摩擦学性能研究

研究了将粒径约为40nm的纳米碳酸钙粒子作为添加剂加入40CD润滑油中,采用四球摩擦磨损试验机测定含纳米碳酸钙粒子的润滑油的摩擦学性能;利用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪观察与分析磨斑表面形貌、元素的状态等.结果表明,含0.6%纳米碳酸钙的润滑油具有最佳的抗磨减摩性能;文中对抗磨减摩机理进行了探讨.     

油溶性纳米铜对Al2024-GCr15钢摩擦副的摩擦学效应

将实验室合成的纳米Cu添加剂按质量分数1%加入到参比油中,使用SRV型微动摩擦磨损试验机考察了油溶性纳米铜添加剂对Al2024-GCr15钢摩擦副润滑过程中摩擦磨损行为的影响,并对摩擦副的磨损表面进行了分析.结果表明:油溶性纳米Cu添加剂有很好的抗磨减摩性能,能够明显地提高SJ15W/40汽油机油的品质,是一类比较优异的抗磨减摩添加剂.其抗磨减摩机理为软金属纳米颗粒(纳米Cu颗粒)在摩擦过程中由于物理、化学和电化学等的作用沉积到摩擦表面,在负载作用下铜、铝磨粒熔合、共晶重组并"焊接"在摩擦副上形成弥散分布的突起,从而起到抗磨减摩效果.     

碳-碳双键修饰纳米SiO2及其摩擦学性能

采用两步法将可聚合碳-碳双键以化学键形式键接到纳米SiO2表面合成可反应型功能化Si02.通过红外测试,透射电镜(TEM),润湿性实验和分散性等实验评价表面修饰效果,采用四球摩擦磨损试验机和往复摩擦磨损试验机考察了纳米SiO2作为汽油机油添加剂的摩擦磨损行为.结果表明:修饰后的纳米SiO2可直接分散于基础油等油性介质中,并具有良好的分散稳定性;作为润滑油添加剂表现出优异的抗磨减摩性能,并对磨损表面起到一定的修复作用.     

脂肪酰基氨基酸在矿物润滑油中的摩擦磨损特性

通过摩擦磨损试验研究了月桂酰基谷氨酸、月桂酰基甘氨酸和月桂酰基丙氨酸对HVI350矿物润滑油摩擦磨损性能的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)分析了磨斑表面形貌和表面膜化学特征。结果表明,在一定浓度范围内,三种脂肪酰基氨基酸均可改善矿物润滑油的抗磨减摩性能,其抗磨减摩机制是氨基酸在摩擦表面形成具有抗磨减摩作用的吸附膜和摩擦化学反应膜。     

改性酚醛树脂陶瓷摩擦材料的摩擦磨损性能

以普通酚醛树脂、硼改性酚醛树脂、三聚氰胺改性酚醛树脂为黏结剂,以陶瓷纤维为增强纤维,制备了3种酚醛树脂陶瓷摩擦材料。对其冲击韧性和硬度进行实验测试,采用摩擦磨损试验机考察其摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪分析其磨损表面形貌及其成分,并探讨其磨损机制。结果表明:硼改性酚醛树脂黏结剂能够提高摩擦材料的硬度,三聚氰胺改性酚醛树脂黏结剂能够提高摩擦材料的冲击韧性,降低摩擦材料硬度;在摩擦过程中三聚氰胺改性酚醛树脂在高温下炭化,在摩擦材料表面形成一层致密的摩擦层,摩擦层的存在使摩擦材料的摩擦因数相对比较稳定,降低了摩擦材料的磨损率。     

基于摩擦磨损实验的双盘直槽研磨方法的研具选材研究

双盘直槽（double-disc and linear-groove, DDLG）研磨方法是以1个平端面研磨盘和1个具有多条直沟槽的研磨盘为对磨研具,对圆柱滚子的滚动面进行精密加工的新方法。在加工过程中,圆柱滚子沿直沟槽连续供料,在2个研磨盘的摩擦力矩驱动下连续自转。研磨盘材料的选择是搭建双盘直槽研磨设备的基础。为了确定适用于双盘直槽研磨方法的研磨盘材料组合,基于摩擦磨损实验展开相关研究。首先,基于摩擦原理,分析了圆柱滚子的运动状态和研磨盘材料的摩擦特性对研磨效果的影响,并确定了研磨盘材料摩擦系数的筛选条件。然后,通过销-盘摩擦磨损实验测试了铸铁、45钢、黄铜、聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene, PTFE）、有机玻璃（polymethyl methacrylate, PMMA）、125%铸铁基固结磨料和125%树脂基固结磨料等多种备选材料在研磨条件下的摩擦系数、耐磨性和排屑性能。最后,搭建了双盘直槽研磨试验台,通过观察圆柱滚子的自转情况来验证基于摩擦磨损实验的研具选材方法的合理性。通过摩擦磨损实验测得,铸铁和45钢的滑动摩擦系数大,磨削效率高,但耐磨性差,适合用作大去除量场合的上研磨盘材料;有机玻璃的滑动摩擦系数大,耐磨性好,磨削效率高,适合用作小去除量场合的上研磨盘材料;聚四氟乙烯的滑动摩擦系数小,耐磨性好,可用作下研磨盘直沟槽材料;固结磨料的滑动摩擦系数变化大且易堵塞,不适合用作研磨盘材料。研究结果可为双盘直槽研磨设备的设计提供可行的研具选材依据。     

氧化铝纤维含量对陶瓷基摩擦材料性能的影响

以工业废渣粉煤灰作为主要陶瓷组分,氧化铝纤维为增强相,采用冷压成型-热压固化两步法制备了氧化铝纤维增强陶瓷基摩擦材料,通过定速式摩擦磨损试验机研究了氧化铝纤维含量对陶瓷基摩擦材料性能的影响规律,并借助SEM观察磨损后样品的表面形貌,揭示了其摩擦磨损机理。结果表明:随着氧化铝纤维含量的增加,陶瓷基摩擦材料的孔隙率与密度不断增加,而硬度则先降低后上升然后再略降低;摩擦系数随氧化铝纤维含量的增加呈现出先降低后上升的趋势,当氧化铝纤维含量为25%时,样品的摩擦系数稳定在0.60左右;添加氧化铝纤维促进了陶瓷基摩擦材料的磨损,且随其含量增加,磨损率总体上呈增大趋势;未添加氧化铝纤维的陶瓷基摩擦材料磨损形式主要为磨粒磨损和接触疲劳磨损,而添加25%氧化铝纤维的陶瓷基摩擦材料磨损形式以磨粒磨损、粘着磨损和纤维的脆性断裂为主。     

Fe3Al基摩擦材料的结构与摩擦磨损性能

采用热压烧结方法制备了一种适用于重载高速工况下的新型Fe3Al金属间化合物基摩擦材料,并对其微观结构、力学性能以及干滑动摩擦磨损性能进行了试验研究.结果表明,Fe3Al金属间化合物基摩擦材料密度低,强度高,摩擦系数高而稳定,高温耐磨性好.不同条件下摩擦磨损机制不同,轻载荷下主要是磨粒磨损和疲劳磨损,表现为微犁沟和凹坑;重载荷下摩擦初中期表现为严重塑性变形、裂纹扩展和疲劳断裂,摩擦后期以氧化磨损为主.     

CPR/NR和高性能填料对复合摩擦材料力学性能的影响

通过干法热压成型工艺制备性能优异的复合摩擦材料,研究了高性能填料以及改性酚醛树脂与丁腈橡胶质量比(CPR/NR)对复合摩擦材料性能的影响规律。对材料的摩擦磨损性能与力学性能进行了测试,借助热分析仪测试其耐热性能,并利用激光共聚焦显微镜、扫描电镜对表面形貌进行了观察和分析。结果表明,复合摩擦材料的密度、压缩强度、压缩模量、硬度随橡胶含量的减少而增加,冲击强度则呈相反的趋势。橡胶含量的减少,树脂比例的增加,使复合摩擦材料的耐热性得到提高,促进了第二接触面的形成,使摩擦系数与磨损率降低。高性能填料含量较低时,材料表面形成大且连续的第二接触面,第二接触面使摩擦系数、比磨损率降低,复合摩擦材料的主要磨损形式为粘着磨损与磨粒磨损;填料含量的增加会阻碍第二接触面的形成,使材料摩擦系数和比磨损率逐渐增大,材料的磨损形式由粘着磨损、磨粒磨损转变为磨粒磨损和疲劳磨损。     

钛酸钾含量对汽车摩擦材料性能的影响

钛酸钾是替代石棉用于摩擦材料中的一种新兴增强材料。以一种低金属陶瓷配方为基础,采用粉末冶金法制备钛酸钾增强摩擦材料,研究钛酸钾含量(质量分数,%)对摩擦材料的物理性能、力学性能、摩擦磨损性能及制动噪音的影响。结果表明,随钛酸钾含量增加,摩擦材料的气孔率增加,密度降低,pH值增加;洛氏硬度增加,压缩性及内剪切强度降低;摩擦系数稳定性增强,磨损量先降低后增加;噪音发生频次先降低后增加。钛酸钾含量为12%时,磨损量最低,噪音表现最佳。     

工业纯钛TA1的高温摩擦与磨损行为

工业纯钛(TA1)表面塑性剪切抗力较低且氧化膜保护作用有限,在滑动摩擦时会产生严重的磨损行为。经高温氧化处理的TA1圆盘试样通过高温摩擦磨损试验机以及扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析,研究实验温度、氧化膜及富氧α层对TA1摩擦磨损行为的影响规律。结果表明,由于磨屑的润滑作用,在相同的载荷和磨损时间下,有氧化层TA1的摩擦因数范围在0.07~0.3,无氧化层TA1摩擦因数范围在0.55~0.9之间。摩擦磨损实验温度越高,有氧化层的TA1摩擦处的犁沟形貌分布越多、越深。对于无氧化层TA1试样,随温度升高和对磨时间的延长,裂纹更易扩展形成剥层磨损。TA1材料的主要磨损方式为剥层磨损、黏着磨损以及氧化磨损,无氧化膜及富氧α层的TA1材料黏着磨损更为严重。表面硬度和磨损机制不同造成高温下摩擦磨损性能的差异。     

添加微量锡对铜基摩擦材料性能的影响

研究了添加微量锡对铜基摩擦的摩擦性能的影响。结果表明，微量锡对摩擦系数无显著影响，但对磨损有显著影响，当锡含量为０．５０％时，摩擦材料及对偶材料的磨损都较小。     

Fe含量对Cu基金属陶瓷摩擦材料摩擦磨损性能的影响

研究Fe含量对Cu基金属陶瓷摩擦材料的摩擦磨损性能的影响。研究结果表明，随Fe含量由5％增至20％，导致金属陶瓷摩擦材料的磨损缓慢增加。而对偶的磨损急剧减少：当Fe含量大于20％时。金属陶瓷摩擦材料的磨损急剧增加；同时，随Fe含量的增加。金属陶瓷摩擦材料的硬度及摩擦力矩曲线的稳定性得到了提高。