石墨含量对铜基材料摩擦磨损性能的影响

探讨了石墨含量对铜基材料摩擦磨损性能的影响和材料的摩擦磨损机理。结果表明：不含石墨时，材料的摩擦系数和磨损率均较大，磨损主要为粘着磨损；添加石墨后，材料的摩擦系数和磨损率均显著降低，且随石墨含量增加，摩擦系数逐渐降低，在一定石墨含量范围内（＜３．５％），磨损率也逐渐减小，这与材料的强度、硬度有关。材料的磨损以应变疲劳磨损为主。随载荷增加，摩擦系数和磨损率均增加。     

不同成分对C/C-SiC材料摩擦磨损行为的影响与机理

采用温压-原位反应法制备C/C-SiC复合材料,研究了SiC、石墨和树脂炭成分对C/C-SiC材料摩擦磨损行为的影响及其机理.结果表明:SiC在摩擦表面摩擦膜的形成过程中起骨架作用,提高SiC的含量有利于提高摩擦系数,降低磨损率;树脂炭在材料中具有粘结各成分和提高摩擦系数的作用,但其成膜性较差,易增大磨损率;石墨粉在制动过程中起润滑作用,适量石墨粉有助于形成稳定的摩擦膜降低磨损率;摩擦表面摩擦膜的形成有利于减少C/C-SiC材料的磨损率.     

石墨增强体对SiC/Gr/Al复合材料干摩擦磨损性能的影响

采用挤压铸造技术制备不同粒径石墨颗粒增强的40%SiC/5%Gr/Al复合材料,研究了石墨颗粒对摩擦系数和磨损率的影响.结果表明,随着石墨的加入,复合材料的摩擦系数降低,磨损抗力提高170～340倍.另外,石墨颗粒粒径的增加也导致磨损抗力的提高,这是由于在干摩擦的过程中形成由铁的氧化物、石墨及SiC等组成的具有润滑性质的薄膜.     

热压法制备20％Grp／6061Al复合材料及其摩擦磨损特性研究

采用快速升温热压法制备了20%Grp/6061Al(质量分数,下同)复合材料并研究其摩擦磨损特性,通过光学显微镜和SEM分别观察了样品的组织结构及磨痕形貌,采用XRD分析了复合材料的相组成.研究表明快速升温热压能避免有害的界面反应,得到石墨颗粒分布均匀、界面干净且结合良好的Grp/6061Al复合材料,复合材料具有良好的摩擦磨损性能,T6处理能显著降低复合材料的摩擦系数和磨损率.在60 r/m转速、1 N～7 N载荷下,复合材料的摩擦系数随载荷的增大而减少,磨损量增大.T6热处理强化了界面结合,有利于石墨膜形成,降低了复合材料的摩擦系数,也显著减少了磨损率.热处理后,复合材料摩擦系数可达到0.16,磨损量平均减幅达50%,采用的最大载荷7 N下磨损率可减少到4.7×10-4 mm3/m.     

铜包石墨对酚醛树脂基复合材料摩擦学性能的影响

目的 提高石墨与酚醛树脂的界面结合强度,改善酚醛树脂基复合材料的摩擦学性能。方法 用高温浸渗法制备铜包石墨,并制备铜包石墨-酚醛树脂基复合材料。通过摩擦磨损实验,研究铜包石墨对酚醛树脂基复合材料摩擦学性能的影响,并对比相同成分铜/石墨混合填充酚醛树脂基复合材料的摩擦学性能。通过扫描电子显微镜、能谱仪和光学显微镜对摩擦磨损表面进行分析,研究材料摩擦磨损机理。结果 石墨表面经过金属铜处理后,金属铜由分散的聚集态转变为附着态,制备的铜包石墨颗粒整体分散度高、形状好。铜包石墨-酚醛树脂基复合材料中石墨与基体界面结合紧密,保持了酚醛树脂的连续相结构,摩擦磨损表面相对平整,复合材料平均比磨损率为3.98×10^?6 mm³/(N.m),瞬时摩擦系数波动幅度小,摩擦磨损机理以粘着磨损为主。相同成分制备的铜/石墨混合填充酚醛树脂基复合材料的界面结合度较差,摩擦磨损表面有较多裂痕,复合材料平均比磨损率为7.80×10^?6 mm³/(N.m),瞬时摩擦系数波动幅度大,摩擦磨损机理以磨粒磨损和粘着磨损为主。结论 石墨通过表面金属铜处理,不仅能提高与基体界面结合强度,还能同时有效提高酚醛树脂基复合材料的耐磨性能和摩擦稳定性。     

润滑条件下Mg2B2O5/6061Al基复合材料摩擦磨损性能研究

采用自制的机械-超声混合搅拌设备制备出Mg2B2O5/6061Al铝基复合材料,复合材料的体积分数为2%。研究了载荷和滑动速度对基体以及复合材料的摩擦磨损性能的影响。实验结果表明,基体和复合材料摩擦系数总体上随着载荷和滑动速度的增加而减小。基体和复合材料的磨损率随载荷和滑动速度的增加而明显的增大,且基体和复合材料均存在一个临界载荷和临界滑动速度。当载荷和滑动速度到达临界值后,磨损率均急剧增大,此时试样摩擦磨损机制由微观疲劳磨损和磨粒磨损向粘着磨损与剥离磨损转变。     

(SiC,Gr)/Al复合材料的热压法制备及其摩擦磨损性能研究

采用快速升温热压法制备（（1-×）SiC-×Gr）20wt.%/Al-0.8Si-1.2Mg-0.4Cu复合材料,研究其与钢球对磨的摩擦磨损规律。结果表明：快速升温热压法可制备致密性较高的（SiC,Gr）20wt.%/Al复合材料,并有效抑制剧烈的界面反应。复合材料与GCr15钢的摩擦系数随载荷波动不大,随×增大而降低。×0.3时,脱落在摩擦面的石墨较少,摩擦系数下降较慢,×〉0.3后,摩擦系数快速减小。×=0.2和0.3时复合材料的磨损率随载荷增加急剧增大,差别最大达7倍,而×0.05或≥0.6时,SiC与石墨颗粒能协调作用,复合材料具有良好的耐磨性,磨损率随载荷变化较小。×=0.6时,复合材料具有最低的磨损率（8.4×10^-4mm^3/m）,处于超轻微磨损状态。     

二硫化钼-石墨-银基复合材料的载流摩擦磨损性能研究

采用粉末冶金法制备了二硫化钼-石墨-银基复合材料。研究了二硫化钼含量对石墨-银基复合材料物理与力学性能的影响。并在自制的摩擦磨损试验装置上考察了复合材料机械摩擦磨损和载流摩擦磨损性能。结果表明：二硫化钼的加入提高了复合材料的密度、硬度、抗弯强度和导电性。在载流和不载流条件下,随着二硫化钼含量的增加,复合材料的磨损率降低,但摩擦系数稍有升高;载流条件下,复合材料的摩擦系数小于未载流条件下的摩擦系数,磨损率比未载流条件下的大。     

A356/SiC_P与列车实用中的有机闸片的滑动摩擦磨损特性

以铝基复合材料作为列车制动盘材料的实用化为目的,选用A356/SiC 20%(体积分数,下同)复合材料和AISI D2工具钢为摩擦材料,以中速列车实用中的有机闸片为对偶材料,进行对比干摩擦磨损试验,并分析比较了磨损特性.结果表明:铝基复合材料在小于200 N(3.98 MPa)的低载荷下,只存在轻微的氧化磨损,耐磨性比实用中的铁合金材料更好;而超过该载荷时,开始发生磨削磨损,磨损量逐步超过铁合金材料,当载荷达到400 N(7.96 MPa)时,由于严重的磨削磨损,磨损量剧增.而铁合金材料则随载荷和滑动速度增加,磨损率缓慢增加;磨损过程中的复合材料的摩擦系数平均值与载荷、滑动速度无关,始终保持0.3～0.4,同时随磨损距离的波动也非常小,而工具钢的摩擦系数平均值则对试验参数的敏感度相对大些,且摩擦系数平均值也比复合材料略小,即摩擦系数方面复合材料具有更好的特性.     

T6态A356/SiC与Semi-Metallic Pad的干滑动摩擦磨损特性

选用A356／SiC复合材料与Semi—metallic pad材料进行干滑动摩擦磨损试验,并采用SEM、XRD、EDS等手段分析了复合材料的摩擦磨损特点及磨损机制。铝基复合材料与该pad间表现出非常出色的耐摩擦磨损特性,在1m／s的低滑动速度下,即使载荷增加到700N也几乎不发生磨损;载荷不大于500N时,磨损率与滑动速度无关,保持非常小的范围。只有在高载荷、高滑动速度下才会有较为明显的磨损。摩擦系数则随载荷增大产生无规则变化,而随滑动速度的增加而减少,但变化幅度在0．1之内。复合材料耐磨特性好的主要原因是,磨损过程中磨损面上迅速形成以氧化物和石墨为主的润滑膜,减少磨损。高载荷、高滑动速度下磨损的主要特点为,复合材料表层形成塑性流动层,大的塑性流动变形使得较软的铝合金基体沿磨损方向以片状形式挤出,形成特殊的磨屑。而不易变形的SiC颗粒则留在磨损面上形成SiC聚集区,该区域又能在一定程度上减少进一步的磨损。     

快速凝固Cu-5Ag-0.5Zr-0.4Cr-0.35Nb合金的组织与力学性能

采用快速凝固方法制备了Cu-5Ag-0.5Zr及Cu-5Ag-0.5Zr-0.4Cr-0.35Nb(wt%)合金粉末,采用热等静压将粉末压制成坯料,随后进行热锻、冷轧处理。测试了合金在室温及高温(500 ℃)下的力学性能,并分析了合金的显微组织及断口形貌。结果表明,冷轧态合金具有更优异的室温拉伸性能,冷轧态Cu-Ag-Zr合金抗拉强度为739.3 MPa,伸长率7.1%,这与铜基体中密集的Cu₄AgZr颗粒及纳米级Ag颗粒有关。除Cu₄AgZr颗粒及Ag颗粒外,Cr、Nb元素的添加还生成高温稳定的Cr₂Nb颗粒,同时提高了合金的室温和500 ℃拉伸强度。冷轧态Cu-Ag-Zr-Cr-Nb合金的室温极限抗拉强度和伸长率分别为799.1 MPa与5.3%。因为热锻态合金晶粒尺寸粗大,Ag颗粒尺寸细小,相比冷轧态合金拥有更好的抗高温弱化性能。热锻态Cu-Ag-Zr-Cr-Nb和Cu-Ag-Zr合金的500 ℃抗拉强度分别为186.8和129.2 MPa,而冷轧态Cu-Ag-Zr-Cr-Nb和Cu-Ag-Zr合金在500 ℃抗拉强度分别仅为113.1和95.4 MPa。     

采用Ag-Cu-In-Ti钎料真空钎焊SiO2f/SiO2复合陶瓷与铌

设计了Ag-(15~26)Cu-(13~20)In-(3.1~6.9)Ti活性钎料,分别在780℃/20 min,780℃/40 min和800℃/10 min三种参数下实现了SiO_2f/SiO₂复合材料与铌的连接,分析了接头微观组织,测试了接头室温抗剪强度.其中800℃/10 min钎焊参数下的接头平均抗剪强度最高,达到21.6 MPa;微观分析结果表明,接头中靠近SiO_2f/SiO₂母材界面处形成了厚度约为2μm的连续扩散反应层,靠近铌的界面钎料与母材也形成了良好的结合.该钎焊参数下接头界面物相依次为:SiO_2f/SiO₂→TiO+TiSi₂→TiO+Cu₃Ti→Ag(s, s)+Ag₃In+Cu(s, s)→Nb.     

Tribological Analysis of Copper-Coated Graphite Particle-Reinforced A359 Al/5 wt.% SiC Composites

Copper-coated graphite particles can be mass-produced by the cementation process using simple equipment. Graphite particulates that were coated with electroless copper and 5 wt.% SiC particulates were introduced into an aluminum alloy by compocasting to make A359 Al/5 wt.% SiC(p) composite that contained 2, 4, 6, and 8 wt.% graphite particulate composite. The effects of SiC particles, quantity of graphite particles, normal loading, sliding speed and wear debris on the coefficient of friction, and the wear rate were investigated. The results thus obtained indicate that the wear properties were improved by adding small amounts of SiC and graphite particles into the A359 Al alloy. The coefficient of friction of the A359 Al/5 wt.% SiC(p) composite that contained 6.0 wt.% graphite particulates was reduced to 0.246 and the amount of graphite film that was released on the worn surface increased with the graphite particulate content. The coefficient of friction and the wear rate were insensitive to the variation in the sliding speed and normal loading.     

Influence of addition of Grp/Al2O3p with SiCp on wear properties of aluminum alloy 6061-T6 hybrid composites via friction stir processing

Aluminum alloy base surface hybrid composites were fabricated by incorporating with mixture of (SiC+Gr) and (SiC+Al₂O₃) particles of 20 μm in average size on an aluminum alloy 6061-T6 plate using friction stir processing (FSP). Microstructures of both the surface hybrid composites revealed that SiC, Gr and Al₂O₃are uniformly dispersed in the nugget zone (NZ). It was observed that the addition of Gr particles rather than Al₂O₃ particles with SiC particles, decreases the microhardness but immensely increases the dry sliding wear resistance of aluminum alloy 6061-T6 surface hybrid composite. The observed microhardness and wear properties are correlated with microstructures and worn micrographs.     

摩擦条件对化学混杂复合镀层Ni-P-Gr-SiC摩擦性能的影响(英文)

研究化学复合镀层Ni-P-Gr-SiC的摩擦磨损性能,主要研究石墨复合量、载荷及转速对复合镀层摩擦性能的影响。采用SEM和EDAX对磨损表面和截面进行磨痕形貌和成分分析。结果表明,由于石墨和碳化硅两相颗粒的协同作用,复合镀层显示出良好的减摩性能和耐磨性。分析表明,摩擦试样的亚表层形成的富石墨机械混合层对摩擦体系保持良好的摩擦性能起到重要作用,同时碳化硅颗粒的承载作用有效避免富石墨机械混合层在摩擦剪切力作用下的断裂。     

Characterization of the Ti-10Nb-10Zr-5Ta Alloy for Biomedical Applications. Part 2: Wettability, Tribological Performance and Biocompatibility

The Ti-10Nb-10Zr-5Ta alloy, prepared in a levitation melting furnace, was investigated as a possible candidate for replacing Ti6Al4V alloy in medical applications. The sessile drop method, pin-on-disc and in vitro tests were used to analyze wettability, wear resistance, and biocompatibility of the new alloy. The characteristics of the Ti-10Nb-10Zr-5Ta alloy were assessed in comparison to those of the Ti6Al4V alloy. The Ti-10Nb-10Zr-5Ta system was found to have hydrophilic characteristics with similar contact angle as the Ti6Al4V alloy. In all environments (deionized water, simulated body fluid and Fusayama Meyer artificial saliva), the friction coefficient showed a stable evolution versus sliding distance, being similar for both alloys. On overall, the wear resistance of Ti-10Nb-10Zr-5Ta alloy was lower than that of Ti6Al4V for all testing environments. The Ti-10Nb-10Zr-5Ta alloy exhibited good biocompatibility characteristics at in vitro test compared to Ti6Al4V alloy. The cell viability on Ti-10Nb-10Zr-5Ta surfaces was higher than the one observed on Ti6Al4V samples, regardless the number of days spent in osteoblast-like cells culture. A high degree of cell attachment and spreading was observed on both alloys.     

Ti-Al-Cr-Nb-V合金激光表面原位TiC颗粒增强涂层及耐磨性研究

分别以高纯石墨粉C和C Nb混合粉末为原料，对Ti-46Al-2Cr-1．5Nb-1V合金进行了激光表面合金化处理，对激光改性层的显微组织以及成分进行了观察与分析，并对该合金原始组织及经C或C Nb激光表面改性层的室温耐磨性能进行了对比分析研究。研究结果表明，C和C Nb激光表面合金化处理后，在合金表面均“原位”形成了TiC颗粒，Nb以固溶原子形式存在于表面改性层中，TiC颗粒的大小，形态及分布强烈取决于激光工艺参数；经C或C Nb激光表面合金化处理后，TiAl合金的室温滑动磨损耐磨性能均有不同程度的提高，其中经C Nb的激光表面合金化后的试样表现出最佳的抗室温滑动磨损性能。     

Tensile,compressive and wear behaviour of self-lubricating sintered magnesium based composites

The graphite (Gr)/MoS₂ reinforced Mg self-lubricating composites were prepared through powder metallurgy. The composites were characterized for microstructure, physical, mechanical and wear properties. Gr/MoS₂ phase in the composites was identified by XRD analysis. Microstructural observation showed that the Gr/MoS₂ particles were homogeneously dispersed within the magnesium matrix. Micro-hardness was measured using an applied load of 5 g with a dwell time of 15 s at room temperature. Hardness of all the composites was measured to be in the range of VHN 29–34. The mechanical properties were studied using micro-hardness, tensile and compression tests. A fractographic analysis was performed using scanning electron microscope. The highest values of hardness, compressive strength and tensile strength were attained using Mg–10MoS₂ composite. A pin-on-disk tribometer was used to measure the friction coefficient and the wear loss of the sintered composites. In addition to that, the friction and wear mechanism of the composites were systematically studied by worn surface characterization and wear debris studies using SEM analysis. The reduced friction coefficient and wear loss were achieved in MoS₂ rather than Gr.     

微合金元素Nb对亚共晶灰铸铁摩擦磨损性能的影响

研究了微合金元素Nb对亚共晶灰铸铁摩擦磨损性能的影响。制备4种不同Nb含量摩擦盘试样(0%、0.12%、0.21%、0.33%,质量分数),选用不含石棉的树脂基摩擦材料作为对偶,利用定速式摩擦试验机进行摩擦试验。测试前,采用SEM、TEM和OM对摩擦盘的微观组织结构进行观察。测试结束,利用SEM对摩擦副磨损表面进行分析。结果表明,系统摩擦系数随Nb含量的增加先增大后减小。这与Nb对珠光体基体的细化效果有关。其次,Nb对系统高温工况下摩擦效率有消极影响,这是因为添加Nb后导致石墨组织细化,影响摩擦界面散热效率。再者,摩擦盘耐磨性在Nb含量为0%～0.21%范围内,随Nb含量的增加而提高,当Nb含量为0.33%时,受磨损机制转变影响,出现明显下降。     

Zr－Nb合金氧化膜物相及结构分析

研究了Ｚｒ—２．５Ｎｂ和Ｚｒ—１．０Ｎｂ—０．５Ｆｅ合金的氧化膜结构。ＸＲＤ分析表明，Ｚｒ—２．５Ｎｂ合金氧化膜主要由单斜型（ＺｒＯ２）Ｍ组成，还存在（ＺｒＯ２）ｘ变态。对Ｚｒ—１．０Ｎｂ—０．５Ｆｅ合金的氧化膜进行了ＴＥＭ分析，得到了清晰的晶粒及孪晶亚结构。