石墨烯/TiAl基高温自润滑材料的摩擦磨损性能研究

在Ti-Al-Cr-Nb自润滑复合材料的基础上,采用粉末冶金真空热压烧结技术制备了添加Al_2O_3、石墨烯的石墨烯/钛铝合金高温自润滑复合材料,并考察了600℃高温下石墨烯含量对Ti46Al2Cr7Nb1Al_2O_3/(62%BaF_2-38%CaF_2)高温自润滑复合材料摩擦磨损性能的影响。研究结果表明:随着石墨烯含量的增加,复合材料的摩擦系数和磨损率先降低后增加;当石墨烯的含量为0.5vol%时,TiAl基复合材料的摩擦系数最小,磨损率最低;摩擦系数随载荷和转速的增大而降低;该石墨烯/TiAl合金复合材料的磨损机理主要为磨粒磨损和粘着磨损。     

GF/PTFE自润滑纤维复合材料磨损性能热衰退研究

针对高频摆动关节轴承摩擦热对自润滑纤维复合材料摩擦磨损性能的影响,研制了高频使用条件下的玻璃纤维增强聚四氟乙烯(GF/PTFE)自润滑纤维复合材料,利用MYB～500高频高载摆动摩擦磨损试验机,对其进行不同摩擦温度下的摩擦磨损性能测试,研究摩擦热作用下材料自润滑性能和磨损性能衰退特征,分析磨损产物和摩擦表面以及不同摩擦温度下材料的磨损机理。结果表明,摩擦热对材料自润滑性能影响显著,适当的摩擦温度范围能够保证材料的自润滑性能,摩擦温度和摩擦因数之间互为耦合作用,对材料的磨损性能具有一定的影响;高摩擦热作用于自润滑过程及机理的改变,造成材料的磨损性能衰退现象。因此,不同温度下材料的磨损特征具有明显的差异化,其中低摩擦温度下(60～120℃)材料自润滑性能优异,磨损率很低;140℃摩擦温度条件下材料摩擦磨损性能开始衰退;材料在高摩擦温度下(140～180℃)的磨损初期自润滑性能良好、磨损轻微,而中后期磨损严重。微观分析表明,低摩擦温度下材料的磨损机理以轻微粘着和疲劳磨损为主;高摩擦温度下材料的磨损以片状剥落、纤维剪切破坏为主,且磨损面局部损伤特征明显,磨损严重。     

SiCp增强铝基复合材料与芳纶纤维增强摩擦材料摩擦副摩擦学特性与模型研究

对 Si Cp含量为 2 0 % (vol% )的铝基复合材料和芳纶纤维增强摩擦材料组成的摩擦副在干摩擦条件下的摩擦学特性进行了试验研究。试验表明 :摩擦副的摩擦系数受 Kevlar增强摩擦材料的热分解温度所控制 ,当温度低于2 0 0℃时 ,摩擦系数随滑动速度和温度增大而增大 ,并处于较高水平 ;当温度高于 2 0 0℃时 ,摩擦材料发生热分解 ,摩擦系数急剧下降到较低水平。摩擦材料具有磨损量和磨损率随滑动速度增加而减小的明显特征 ,摩擦副具有良好的耐磨性。建立了描述该摩擦副摩擦特性的数学模型。并用其解释了实验中的摩擦学现象。     

不同工况下镍基自润滑材料的摩擦磨损性能

采用复压复烧工艺制备以Ni-Cu合金为基体的石墨自润滑复合材料,在Rtec高温摩擦磨损试验机上开展不同温度、载荷、介质环境条件下的摩擦磨损试验,利用三维形貌仪观察圆盘试样的磨损形貌并得出其材料的Archard磨损率。结果表明：随着载荷增大,摩擦因数略有减小,稳定性提高,磨损痕迹越来越明显;随着温度升高,摩擦因数先减小再增大,稳定性降低,磨损情况越来越严重;水介质环境下,摩擦因数变大,稳定性降低,磨痕宽度和深度明显变大;温度和介质环境对磨损率的影响更加明显,常温(25℃)水介质、高温(300℃)干摩擦、常温干摩擦工况下所得磨损率之比约为81∶37∶1。     

LaF3与MoS2对镍铬基复合材料摩擦学特性的影响

利用粉末冶金方法制备了含不同LaF3和MoS2添加量的Ni-Cr基自润滑复合材料,对其组织和摩擦学性能进行了研究。结果表明,LaF3和MoS2的质量分数分别为5%和20%时,试样的摩擦磨损性能最好,即协同效应最优,从室温至700℃摩擦学测量表明复合材料具有较低摩擦因数;XRD、SEM、XPS、金相分析表明:摩擦作用下,在试样表面形成MoS2膜及在对偶件表面上形成MoS2转移膜是其减摩机制,高温下(400～700℃),MoS2受热氧化分解,Mo元素同基体生成氧化物NiMoO4、S元素与基体生成硫化物共晶体及与LaF3协同作用是复合材料摩擦因数进一步降低的原因。     

纳米ZrO2增强CoCrW基复合材料的制备及高温摩擦学性能研究*

采用粉末冶金技术制备纳米级ZrO_2陶瓷颗粒增强的CoCrW基复合材料,使用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪等分析复合材料的微观形貌和物相组成,通过球-盘式高温摩擦试验机,研究复合材料与Si_3N_4球配副在室温至1 000℃下的摩擦学性能。结果表明:ZrO_2陶瓷颗粒显著提高了复合材料的硬度;复合材料摩擦因数随温度的升高先小幅下降然后升高,并随温度的进一步升高而减小,磨损率随着温度的升高先增大后下降并趋于稳定,其中含ZrO_2复合材料在高温下具有更低的摩擦因数和磨损率,表明ZrO_2陶瓷颗粒显著提高了复合材料的高温耐磨性能。在低温下ZrO_2陶瓷颗粒增强CoCrW基复合材料表现出不同程度的磨粒磨损和塑性变形,高温下的磨损机制为氧化磨损。     

镍-铬基自润滑复合材料的制备及性能

利用粉末冶金法制备出了组织均匀、致密的镍-铬基自润滑复合材料,对其组织和性能进行了研究.结果表明:室温下,当MoS2和LaF3的质量分数分别为20%和5%时,复合材料的摩擦磨损性能最好,即协同效应最优;摩擦因数随着载荷的增大而降低,随着转速的增大先降低后增大.摩擦过程中下,其减摩机理是复合材料表面MoS2膜的连续生成和对偶面上形成的转移膜.适量LaF3的加入,有助于提高复合材料的耐磨性.     

La2O3对铜基自润滑复合材料高温摩擦磨损性能的影响

为进一步提高铜基自润滑复合材料的硬度和高温摩擦磨损性能,采用粉末冶金热压法向铜-石墨烯-WS2复合材料中引入La2O3增强相颗粒,并对铜-石墨烯-WS2复合材料和La2O3增强铜-石墨烯-WS2复合材料在不同温度下的摩擦磨损性能进行对比研究。结果表明:复合材料烧结过程中各组元没有发生分解或互相反应,烧结后材料结构致密并且各组元均匀分布于基体中,La2O3增强相的引入在提高复合材料硬度的同时会降低材料热导率;室温下2种复合材料摩擦因数和磨损率比较相近,而高温下石墨烯和WS2的氧化导致Cu-RGO-WS2复合材料摩擦磨损性能下降,而La2O3则能发挥增强相作用和高温自润滑作用,使Cu-RGO-WS2-La2O3复合材料的高温摩擦磨损性能更优异。室温下铜-石墨烯-WS2复合材料的磨痕处仅发生了轻微的塑性变形,而La2O3增强铜-石墨烯-WS2复合材料的磨损机制主要是磨粒磨损;高温下铜-石墨烯-WS2复合材料的磨损机制为黏着磨损,而La2O3增强铜-石墨烯-WS2复合材料的磨损机制则为磨粒磨损和疲劳磨损。     

TiAl基高温自润滑材料的机械和磨损性能研究

以Ti44Al2Cr8Nb0.5B0.5Al2O3合金粉末为基体材料,添加固体润滑剂62%Ba F2-38%Ca F2共晶体,采用真空热压烧结技术制备抗磨减摩、耐高温、轻质的Ti44Al2Cr8Nb0.5B0.5Al2O3/(62%Ba F2-38%Ca F2)高温自润滑复合材料。研究在600℃高温下、相同接触压力和滑动速度的工况下,62%Ba F2-38%Ca F2共晶体含量对Ti44Al2Cr8Nb0.5B0.5Al2O3/(62%Ba F2-38%Ca F2)高温自润滑复合材料的摩擦磨损性能的影响以及室温工况下,对硬度、相对密度、抗拉强度、延伸率和冲击韧性的影响。结果表明:随着62%Ba F2-38%Ca F2含量增加,复合材料的相对密度逐渐减小,抗拉强度、冲击韧性、硬度以及延伸率均减小,摩擦系数逐渐减小,磨损率先降低后升高。当62%Ba F2-38%Ca F2体积分数为11%时复合材料的磨损率最低,摩擦系数较小,且其机械性能较好。     

自润滑Ti-48Al-2Cr-2Nb/62％BaF2-38％CaF2复合材料的制备和摩擦磨损性能

通过真空热压烧结的方式制备Ti-48Al-2Cr-2Nb/62％ BaF2-38％CaF2自润滑TiAl基复合材料.研究不同转速、不同载荷对该自润滑TiAl基复合材料的摩擦系数和磨损率的影响.研究表明:在一定的转速条件下,Ti-48Al-2Cr-2Nb/62 ％BaF2-38％CaF2复合材料的摩擦系数及磨损率随载荷的增加而降低;在一定的载荷条件下,其磨擦系数及磨损率随着转速的升高而降低.     

钢背衬碳纤维织物/环氧复合材料干摩擦特性研究

研究了钢背衬碳纤维织物/环氧复合材料在环-环端面干摩擦状态下的摩擦学特性,考察了MoS2与石墨粉及其配比、衬层厚度、法向载荷对衬层干摩擦性能的影响,用扫描电子显微镜对衬层的磨损表面及对偶件45^#钢环表面进行了观察与分析。结果表明：厚度为1.5mm的试环衬层在摩擦过程中主要表现出粘结磨损特性,而含20%（质量分数）MoS2粉的0.6mm衬层表现出疲劳磨损与磨粒磨损特性。摩擦因数-时间特性曲线表明MoS2粉在降低衬层摩擦因数的同时能够抑制环氧树脂向对偶钢环表面的粘结;石墨对衬层的减摩效果优于MoS2粉,但摩擦温升引起树脂向偶件表面转移增多使得减摩效果大大降低;质量分数为33%的MoS2与石墨粉衬层表现出最佳的摩擦学性能,衬层摩擦因数具有随载荷先减小后上升的趋势。     

Effect of particle size on tribological behavior of Ni3Al matrix high temperature self-lubricating composites

The Ni₃Al matrix high temperature self-lubricating composites with different particle size were fabricated by the powder metallurgy technique. The effect of particle size on the mechanical and tribological properties of the composites was investigated in this paper. The results showed that the coarse particle composite exhibited the lowest friction coefficient and wear rate compared to the fine particle ones at a wide temperature range from room temperature to 1000 °C. The reason for the low wear rate was that the coarse bulk phase could provide better deformation resistance and higher load bearing capacity than the fine microstructure.     

Effect of particle size on tribological behavior of Ni3Al matrix high temperature self-lubricating composites

The Ni₃Al matrix high temperature self-lubricating composites with different particle size were fabricated by the powder metallurgy technique. The effect of particle size on the mechanical and tribological properties of the composites was investigated in this paper. The results showed that the coarse particle composite exhibited the lowest friction coefficient and wear rate compared to the fine particle ones at a wide temperature range from room temperature to 1000 °C. The reason for the low wear rate was that the coarse bulk phase could provide better deformation resistance and higher load bearing capacity than the fine microstructure.     

MoS2/石墨溅射涂层在真空中不同载荷下的摩擦磨损行为研究

为改进纯MoS2涂层的耐磨损性能,采用溅射技术合成了添加石墨的MoS2涂层。在球-盘摩擦试验机上,考察了法向载荷对MoS2/石墨溅射涂层真空中的摩擦因数和磨损率的影响,并利用扫描电子显微镜对其磨损形貌进行了分析。结果表明:在真空条件下,涂层的摩擦因数随着法向载荷的增大而减小;磨损率随载荷的增加而增加。涂层在真空中较低载荷下的磨损机制为疲劳磨损;在较高载荷下的磨损主要由塑性变形引起的小板片磨损控制。     

WC-10Co-MoS2@Ni自润滑硬质合金与钛合金的摩擦学性能研究

为探究WC-10Co-MoS2@Ni自润滑硬质合金与TC4钛合金的摩擦学性能，通过热压烧结制备不同含量MoS2@Ni的硬质合金试样，采用扫描电子显微镜、三维轮廓仪、维氏硬度计等分析自润滑硬质合金的组织结构和力学性能，利用往复式摩擦试验机研究干摩擦、切削液环境和深冷环境下硬质合金与钛合金的摩擦学性能。结果表明：随着硬质合金中MoS2@Ni含量的增加，表面孔隙减少，力学性能缓慢下降；在干摩擦、切削液环境和深冷环境下，摩擦因数均随MoS2@Ni含量的增加而降低；钛合金和硬质合金在干摩擦时由于钛合金的黏附，阻碍了MoS2发挥润滑作用，磨损形式以黏着和氧化为主；在切削液环境中磨损形式以磨粒磨损和黏着磨损为主，而在深冷环境下减少了氧化和黏着，其磨损形式主要为磨粒磨损，并伴有分层磨损现象。     

射频磁控溅射法制备MoS2/SiC双层薄膜

采用射频磁控溅射法在室温、500℃的单晶硅和GCr15钢基体上制备了MoS2/SiC双层薄膜,并借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜、摩擦磨损试验机以及划痕仪等研究了薄膜的结构、形貌、成分、摩擦学性能以及薄膜与基体的结合力。结果表明:当衬底温度为500℃时制备的MoS2/SiC双层薄膜表面致密平整,两层薄膜之间界面平直,膜厚约为0.8μm;该双层膜的摩擦因数低,耐磨性好;添加中间层可提高薄膜与基体的结合力。     

Ag-G-MoS2复合材料在不同气氛下的摩擦磨损性能研究

采用粉末冶金方法制备银-二硫化钼-石墨复合材料,考察了不同成分的复合材料在大气与气氛中的摩擦磨损性能,分析讨论了成分改变对材料摩擦磨损性能的影响。实验表明:随着二硫化钼与石墨含量比的增大,复合材料在大气中的减摩性能逐渐减弱,耐磨性由于受到材料力学性能与摩擦机理的共同作用,变化不大,在N2气氛中的复合材料的减摩性增强,硬度增大,磨损率下降。对比结果表明,银-石墨(体积分数为20%)-二硫化钼(体积分数为10%)在不同气氛下的摩擦磨损性能较好且稳定。     

Tribological Behaviors of Self-lubricating Coating Prepared by Electrospark Deposition

Cu/h-BN self-lubricating coating was prepared on AISI1045 steel by electrospark deposition. The friction coefficient and wear rates were measured using the ball-on-disk method, and the tribological behaviors were discussed. Results showed that the friction coefficient decreased with an increase in sliding speed and load. The wear rate decreased with an increase in sliding speed and increased with an increase in load. The self-lubricating coating exhibited much lower friction coefficient and wear rate than the uncoated mild steel under the test condition. SEM micrographs show that the main wear mechanisms of the self-lubricating coating are abrasive wear and fatigue wear.