AS41镁合金在不同温度的摩擦学行为

研究了AS41镁合金在不同温度时的力学和摩擦学性能及摩擦学机理。研究结果表明:随着试验温度升高,AS41镁合金的抗拉强度和屈服强度降低、延伸率增大;当温度超过150℃时,抗拉强度和屈服强度显著下降。随着载荷增大,不同试验温度的摩擦因数均呈减小趋势,而磨损率则呈增大趋势;随着滑动速度增大,不同试验温度的摩擦因数变化不大,而磨损率则呈增大趋势。在不同载荷和滑动速度下,均呈现试验温度越高,摩擦因数越小,磨损率越大的现象;在试验温度较高时,导致磨损机制由轻微磨损向严重磨损转换的载荷减小。在载荷为50N时,不同温度AS41镁合金的磨损机理分别是:室温时主要为氧化磨损和磨粒磨损,150℃时为剥层磨损和黏着磨损,而200℃时主要为材料塑性变形引起的熔融磨损。     

双粗糙面滑动过程摩擦因数的变化分析

采用W-M函数建立具有分形特征的三维双粗糙面接触模型,考虑了接触界面间的黏着效应,在滑动速度、法向载荷及界面剪切强度等参数变化下,运用有限元方法探讨了粗糙体在滑动过程中摩擦因数的变化情况。结果显示,滑动速度、法向载荷及界面剪切强度等参数对摩擦因数的变化有一定的影响,边界润滑工况下平均摩擦因数为0.28,无润滑工况下平均摩擦因数为0.713,最大界面剪切强度时的平均摩擦因数为0.73;随着界面剪切强度的减小、法向载荷的增大、滑动速度的增加,滑动摩擦因数有所减小。与相关文献结论或实验结果进行比较,证明了上述结果的正确性。分析结果可为摩擦学设计和摩擦材料的制备提供理论参考。     

二硫化钼改性热塑性聚酰亚胺材料稳定摩擦磨损性能

改进MPX-2000摩擦磨损试验机，实现了在线测定材料摩擦磨损性能。实验测定载荷、滑动速度和对偶面粗糙度等工况条件对二硫化铝改性热塑性聚酰亚胺（TPI）基复合材料摩擦磨损性能的影响，结合低真空扫描电子显微镜（FESEM）观察其磨损面形貌的结果分析材料磨损机理。研究表明：在线测定法与传统称重法测定的材料磨损情况基本一致。在线测定结果发现：在材料稳定磨损状况下，随着载荷的增大，材料磨损率增加而摩擦因数降低；随着滑动速度的增大，材料磨损率增加，但其对摩擦因数影响不明显。高速下磨损机理主要是严重的粘着磨损和疲劳磨损：同时发现磨损率与对偶面粗糙度呈非线性关系，经颗粒直径为46um氧化铝砂纸打磨过对偶面，其材料磨损率最低。     

泥沙条件下改性复合材料减振降噪性能研究

为了改善水润滑轴承材料热塑性聚氨酯（TPU）的减振降噪性能,以TPU为基体、聚四氟乙烯（PTFE）为添加剂,通过物理共混的方式制备PTFE/TPU改性复合材料。在RTEC摩擦磨损实验机上模拟泥沙工况,对复合材料进行不同速度和载荷下的摩擦学试验,通过分析复合材料的力学性能、摩擦因数、表面形貌以及振动噪声行为,探讨其摩擦磨损规律与减振降噪性能。结果表明：复合材料的拉伸强度和邵氏硬度均随着PTFE含量的增加而先增加后降低,质量分数8%PTFE改性TPU复合材料表现出最好的力学性能;随着速度与载荷的增大,复合材料的摩擦因数逐渐增大,材料表面损伤、变形、剥落等严重损伤逐渐增多;与纯TPU相比,改性复合材料的摩擦磨损剧烈程度更低,摩擦因数的变化幅度较小且摩擦因数曲线相对光滑,材料微观表面的损伤更少;随着速度与载荷的增大,复合材料的振动响应与辐射噪声现象增大,振动与噪声信号的平均强度增大,频域上的频率分量增多,幅值分量增大,主频向高频转移;PTFE能够改善TPU的摩擦学性能,降低摩擦因数,同时赋予复合材料一定的减振降噪性能,并且效果在高速、高载荷下更为明显。     

硅酸钙颗粒改性树脂基摩擦材料的性能

采用模压成型工艺制备出无机硅酸钙颗粒改性树脂基摩擦材料,利用定速摩擦磨损性能试验机和万能力学试验机分别研究硅酸钙含量对摩擦材料摩擦磨损性能及力学性能的影响,采用扫描电子显微镜观察材料磨损后表面的微观形貌并分析其磨损机制.研究表明:适量硅酸钙的添加能有效地提高材料的内抗剪强度、摩擦因数、热稳定性、恢复性;过量硅酸钙的添加虽然可以提高摩擦因数,但树脂相对含量的减少使得摩擦材料的整体结合强度下降,从而降低了材料的内抗剪强度和耐磨性.随着硅酸钙含量的增加,摩擦材料的磨损机制由黏着磨损转变为磨粒磨损和疲劳磨损的复合磨损机制.     

多绳摩擦提升机树脂基摩擦衬垫的摩擦学行为

采用CFT往复摩擦磨损试验机研究多绳摩擦提升机树脂基摩擦衬垫在干摩擦条件及不同载荷和滑动速度下摩擦因数的变化规律,采用扫描电镜(SEM)对摩擦衬垫试样的磨损形貌进行观察分析。试验结果表明：不同树脂基摩擦衬垫摩擦因数变化规律具有一致性,即摩擦因数随载荷与滑动速度的增加而减小;由于摩擦衬垫的成分不同,其摩擦因数的主要影响因素不同;磨损形式也由于材料的不同出现黏着磨损、疲劳磨损以及热磨损;载荷对摩擦衬垫磨损的影响比滑动速度更显著。     

高水基液压阀陶瓷摩擦副摩擦学性能研究

为选择适合的高水基乳化液液压阀摩擦副材料,探讨ZrO2与不同结构陶瓷组成的摩擦副在高水基乳化液润滑状态下的摩擦磨损特性。采用摩擦磨损试验机,在不同载荷和滑动速度下,研究在高水基乳化液介质中4种不同陶瓷材料（ZrO2、Al2O3、Si3N4和SiC）分别与ZrO2配副的摩擦学性能,并探讨不同组合陶瓷摩擦副的磨损机制。结果表明：在高水基乳化液中,各陶瓷的摩擦因数均随着滑动速度的增大而降低,其中Al2O3陶瓷的摩擦因数最小;ZrO2、Al2O3和Si3N4陶瓷的摩擦因数受载荷的影响较小,SiC陶瓷的摩擦因数则随着载荷的增大而骤增;各陶瓷的磨损体积都随着速度和载荷的增大而增大,其中Al2O3/ZrO2陶瓷摩擦副的磨损体积最小,其磨损机制以磨粒磨损和微疲劳磨损为主。研究表明,在不同工况下,Al2O3与ZrO2陶瓷配副的摩擦因数和磨损体积均为最低值,更适合作为高水基乳化液液压阀的摩擦副材料。     

工况条件对微型汽车离合器摩擦副摩擦因数的影响

分析了影响摩擦因数的因素,设计了一套试验方案,在高温摩擦磨损试验机上研究了工况条件对微型汽车离合器摩擦副摩擦因数的影响规律.结果表明:微型汽车离合器摩擦副的摩擦因数随工作载荷和滑动速度的增加先减小,然后逐渐趋于稳定;随着温度的上升,摩擦副的摩擦因数先下降,当温度上升到摩擦片的软化温度时,摩擦因数开始回升,当温度继续上升到摩擦片的分解温度时,摩擦因数又开始下降.     

γ射线辐照前后高强石墨的摩擦学行为及其磨损机制

将硬度和强度不同的两种高强石墨进行γ射线辐照,将辐照前后的石墨与SA 508钢组成摩擦副进行摩擦试验,研究了载荷和润滑条件对高强石墨摩擦学行为的影响,并基于磨损形貌分析了磨损机制。结果表明:硬度、抗压强度较低的高强石墨在低载荷下干摩擦时的摩擦因数小,摩擦稳定;硬度、抗压强度较高的高强石墨在中等载荷下干摩擦时的摩擦因数小,摩擦稳定;在湿摩擦条件下,硬度、抗压强度较低的石墨在低载荷下的摩擦因数和磨损量均较小,在较高载荷下的摩擦因数和磨损量均较大;经大剂量γ射线辐照后,高强石墨的硬度、抗压强度、抗折强度和摩擦学性能基本不变;高强石墨在干摩擦条件下的磨损机制以磨粒磨损为主,伴有疲劳磨损,在湿摩擦条件下的磨损机制以磨粒磨损和冲刷磨损为主。     

磁场条件下钢轨材料的摩擦磨损性能试验研究

基于HSR-2M高速往复摩擦磨损试验机,试验研究在永磁体磁场条件下,法向载荷、往复速度等参数对钢轨材料摩擦性能的影响,通过磨痕形貌分析其磨损机制,并与无磁场条件下的结果进行对比。试验结果表明:磁场的引入可以在一定程度上减小钢轨材料的摩擦因数、磨损率;增大滑动速度对摩擦因数和磨损率均有减小作用,增大载荷能够降低摩擦因数,但磨损率增加;磁场能够提高钢轨材料在摩擦过程中的磨损性能。无磁场时,钢轨材料磨损形式为典型的磨粒磨损,摩擦系统的磨损率和摩擦因数较大;有磁场时,磨损形式主要为黏着磨损,摩擦因数和磨损率较小。     

短切玻璃纤维增强尼龙材料的摩擦与磨损

在环块式磨损试验机上研究了载荷、速度以及润滑介质等因素对自制短切玻璃纤维增强尼龙材料摩擦学行为的影响 ,利用扫描电镜对其磨损机理进行分析。发现 :材料的摩擦系数随载荷的增加而下降 ,达到最小值后 ,又随载荷的增加而持续上升 ,随着速度的增加 ,材料的摩擦系数增加 ;材料的磨损量则随载荷、速度的增加而持续增加 ;材料的磨损以粘着、疲劳为主。在润滑条件下 ,复合材料的摩擦系数大大降低 ;油润滑条件下 ,材料基本无磨损 ,但水润滑条件下 ,材料的磨损量反而比干摩擦条件下大。     

Effects of sliding velocity and applied load on the tribological mechanism of amorphous poly-ether–ether–ketone (PEEK)

In this work, the effects of sliding velocity and applied load on the tribological characteristics, i.e. friction coefficient and wear rate, of an amorphous poly-ether–ether–ketone (PEEK) coating was examined. Friction tests were performed on a ball-on-disc apparatus. Based on analyses of the worn tracks, a comprehensive attempt is made to approach the tribological mechanism of amorphous PEEK. A hypothesis is proposed that the tribological behaviour of the amorphous PEEK is closely related to its viscoelastic behaviour. The sliding velocity plays significant roles on the tribological characteristics by influencing the interface temperature and strain rate of the PEEK surface layer involved in the friction process. The applied load influences the tribological performance by varying the strain range in the surface layer.     

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。     

一种新型摩擦材料在水润滑下的摩擦学性能研究

采用环块式摩擦磨损实验研究了一种新型摩擦材料在水润滑状态下不同载荷与转速对试样摩擦学性能的影响,并对比干摩擦条件下的摩擦学性能变化,借助磨损表面形貌观察分析其磨损机理。实验结果表明:水润滑条件下,摩擦系数随着载荷的增大而减小,随着转速的提高先增加后减小;磨损率随着载荷与转速的提高都减小。相同载荷与转速下,干摩擦时磨损机理以磨粒磨损和黏着磨损为主,而水润滑条件下水形成边界润滑,磨损机理以磨粒磨损和轻微的黏着磨损为主;水润滑条件下摩擦系数和磨损率均低于干摩擦,主要是由于水起到了润滑和冷却的作用,阻止了转移膜的形成,并在材料表面形成水膜起到了边界润滑的作用。     

稀土化合物改性复合材料在油润滑下的摩擦学性能

以竹纤维为增强相,通过稀土化合物改性制备一种树脂基复合材料;采用环块式摩擦磨损实验,研究稀土化合物改性复合材料在油润滑状态下载荷、转速对试样摩擦学性能的影响,以及稀土化合物改性对复合材料试样摩擦学性能的影响;比较干摩擦状态和油润滑状态下复合材料的摩擦学性能,观察和分析试样磨损表面形貌,探讨其磨损机制。实验结果表明:油润滑条件下,稀土化合物改性复合材料的摩擦因数和磨损率都随着载荷的增大而增加;较高载荷下摩擦因数随着转速的增大先增加后减小,而磨损率则呈现逐步增加的趋势;稀土化合物的改性使竹纤维和基体界面结合更为紧密,提高摩擦因数的同时降低了磨损率;在油润滑作用下,试样磨损由干摩擦时的磨粒磨损和疲劳磨损转变成为轻微的疲劳磨损;在油润滑状态下,复合材料处于边界润滑状态,故摩擦因数和磨损率均低于干摩擦。     

Tribological Behavior of NiAl–1.5 wt% Graphene Composite Under Different Velocities

The progress in aerospace field requires a new NiAl matrix composite that can stand against wear and decrease the energy dissipation through decreasing friction. In this study, the tribological behavior of NiAl–1.5 wt% graphene composite is investigated at room temperature under a constant load of 12 N and different sliding velocities. The results show that the friction coefficient and wear rate increase with increasing sliding velocity from 0.2 to 0.4 m/s due to the adhesion between the sliding bodies and tearing of the graphene layer. The friction coefficient and wear rate tend to decrease at a sliding velocity of 0.6 m/s as a result of severe plastic deformation and grain refinement of the worn surface. However, at 0.8 m/s the friction coefficient reaches a minimum value and the wear rate increases and changes the wear mechanism to fatigue wear. It can be concluded that various wear mechanisms lead to different tribological performance of NiAl–1.5 wt% graphene composite.     

石油钻机盘式刹车副材料的摩擦磨损性能研究

为提高深井石油钻机盘式刹车副的摩擦学性能和使用寿命,研制开发了新型刹车盘表面堆焊材料和无石棉刹车块摩擦材料,并通过变温摩擦磨损性能实验,研究了刹车副的摩擦学性能。研究表明,刹车副具有良好的变温摩擦特性和高温抗热衰退性能,高温下的摩擦因数比较稳定;刹车块和刹车盘的磨损率均随温度的升高而增大,但刹车盘表现出相对稳定的耐磨性能。载荷对刹车副的摩擦因数影响不大,变化比较平稳;刹车块和刹车盘的磨损率均随载荷的增大而增大,但刹车块表现出相对稳定的耐磨性。刹车副的摩擦因数随滑动速度的增加而增大,并趋向平稳;但速度对刹车块和刹车盘的磨损率影响不大,变化相对稳定。研制的刹车副材料能够满足石油矿场钻机作业的要求。     

Effects of Normal Load,Sliding Speed,and Surface Roughness on Tribological Properties of Niobium under Dry and Wet Conditions

The effects of normal load, sliding speed, and surface roughness on the friction and wear of high-purity niobium (Nb) during sliding without and with an introduction of water were systematically investigated. Increasing the normal load or sliding speed decreased the friction of the Nb under the both dry and wet conditions because the increased wear of the Nb decreased the interfacial shear strength between the steel ball and Nb by promoting the surface roughening and the production of wear debris. However, the Nb tested at the lowest sliding speed under the lowest normal load with water exhibited the lowest friction and wear due to the formation of oxide layer on the wear track. The friction and wear of the Nb tested under the dry condition decreased with increased surface roughness because the higher interfacial shear strength between the steel ball and smoother Nb resulted in the earlier breakdown of the native oxide layer and direct contact between the steel ball and Nb. However, increasing the surface roughness of the Nb increased its friction and wear under wet conditions, probably due to the easier breakdown of the oxide layer that formed on the rougher surface during sliding. The tribological results clearly showed that the introduction of water during sliding had a significant influence on the tribological properties of the Nb.     

基于田口方法的PEEK/AISI 630在海水环境中的磨损敏感性试验研究

海水液压元件摩擦副材料的表面粗糙度、接触载荷、滑动速度等因素对其摩擦磨损性能具有重要影响,而各因素之间又存在着摩擦磨损交互作用。基于田口方法对PEEK/AISI 630摩擦副进行摩擦磨损试验设计,研究了摩擦副的表面粗糙度、接触载荷和滑动速度对其磨损交互性、敏感性的影响。采用极差分析确定3因素在PEEK/AISI 630摩擦学行为中的相互关系和影响主次顺序;利用方差分析得到3因素对摩擦系数、磨损率影响的显著程度和贡献率;最后,对试验数据进行回归分析,从而获得表面粗糙度、接触载荷、滑动速度分别与摩擦系数、体积磨损量之间的经验公式(又称回归方程),并对回归模型进行可靠性分析。     

Tribological behaviour of modified polyacetal against MC nylon without lubrication

Compared with other polymers, polyacetal or polyoxymethylene (POM) which is widely used as bearing, guide, gear and other sliding parts, has high strength and stiffness, excellent chemical resistance and superior antifriction and wear resistance. To improve the toughness and self‐lubrication capacity of POM due to its higher crystallizability, other components, which include toughening phase and solid lubricants, are often added to the POM matrix. This paper deals with the friction and wear behaviours of POM which was modified by the toughening phase polyurethane (PU) and filled with polytetrafluoroethylene (PTFE) and silicone oil, during rubbing against MC nylon without liquid lubrication. Friction and wear tests show the tribological performance of the modified POM (M‐POM) with 10 wt% PU is better than those of pure POM and POM blended with PTFE under dry friction. The frictional coefficient of the M‐POM decreases with increasing nominal load. The sliding velocity has a more obvious effect on the tribological properties of the M‐POM than the nominal load. The higher sliding velocity leads to thermal degradation and melting of the experimental polymers because of the frictional heat. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.