润滑条件下三维编织炭复合材料的摩擦学特性

采用MM-200型摩擦磨损试验机研究了润滑条件下三维编织炭/环氧复合材料的摩擦磨损性能,探讨了载荷及滑动速度等外界因素的影响;并采用XL30 ESEM电子显微镜观察磨损表面形貌,分析了其磨损机理.结果表明,润滑条件下复合材料的摩擦磨损性能远优于干摩擦,且磨合期较短;随着载荷的增加,复合材料的摩擦系数和比磨损率降低,但滑动速度对摩擦磨损性能的影响很小;润滑条件下的磨损机理主要是磨粒磨损.     

三维编织碳/环氧复合材料的摩擦磨损性能研究

采用RTM工艺制备了不同纤维体积比的三维编织碳／环氧（C3D／EP）复合材料。采用MM－200摩擦磨损试验机对其摩擦磨损特性进行了研究,并对C3D／EP复合材料的磨损机理进行了分析。结果表明,纤维体积比载荷和滑动速度对复合材料的摩擦系数和磨痕宽度均有明显的影响;C3D／EP复合材料的磨损机理主要为疲劳磨损和粘着磨损,当载荷或速度较小时,以疲劳磨损为主,反之则以粘着磨损为主。     

高速摆动条件下PTFE编织复合材料干摩擦热行为研究

利用自制高速摩擦实验机,以聚四氟乙烯(PTFE)编织复合材料为研究对象,与不锈钢9Cr18Mo配副,进行高速摆动下的干摩擦实验,研究摩擦热的影响因素及变化规律;利用扫描电子显微镜对摩擦表面进行观察,分析其磨损机制.结果表明:摩擦温度随载荷增加而升高,在摩擦初期摩擦温度随频率增加而降低,之后又随频率增加而升高,并最终达到...     

三维编织超高分子量聚乙烯纤维-碳纤维混杂增强环氧树脂复合材料摩擦磨损性能

以超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)-碳纤维(CF)三维混杂编织体为增强体,环氧树脂(ER)为基体,通过树脂传递模塑(RTM)工艺制备了三维编织混杂复合材料,研究了其摩擦磨损性能了,并采用混合正压力模型对摩擦系数进行了预测。结果表明,在纤维总体积含量一定的情况下,随着CF体积含量的增加,复合材料的摩擦系数增大,而其比磨损率降低。UH_3D/ER复合材料的磨损机制以粘着磨损为主,CF_3D/ER复合材料则以磨粒磨损为主,混杂复合材料的磨损机制主要取决于CF与UHMWPE纤维的相对含量 ,通过调节UHMWPE纤维和CF的体积比例可实现对复合材料摩擦磨损性能的有效调控。采用的计算模型可较好地预测UH_3D/ER的摩擦系数。     

水润滑条件下氧化锆颗粒及碳纤维共混增强聚醚醚酮复合材料的摩擦性能研究

通过熔融共混法制备了碳纤维(CF)和氧化锆颗粒(ZrO_2)共混增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料,并对其水中的摩擦学性能进行了研究。实验结果表明,该混杂增强复合材料在水中具有优异的摩擦学性能,其摩擦系数随载荷的增加无明显变化,而磨损率则随着载荷的增加而逐渐降低。该材料在水中的磨损机制主要表现为轻微的磨粒磨损和疲劳磨损,碳纤维是复合材料耐磨性得到增强的主要原因,其作为复合材料摩擦面表层的主要承载相,承担了两摩擦面之间的大部分载荷,并保护聚合物基体免于受到对磨副的严重磨损。氧化锆颗粒的加入则有效抑制了摩擦过程中碳纤维的破损与脱落,从而使得混杂增强PEEK复合材料比单纯碳纤维增强的PEEK复合材料具有更加优异的耐磨性能。但过多颗粒的加入会加剧疲劳磨损,从而降低材料的耐磨性。     

颗粒增强金属基复合材料的干摩擦性能与磨损机理

颗粒增强金属基复合材料(PMMC5)具有优良的耐磨性，在摩擦磨损领域有着广阔的应用前景。本文评述了近年来关于PMMCs干摩擦磨损行为的研究结果，从材料因素和外部条件两个角度分析了各种因素对材料耐磨性、摩擦系数和配偶件磨损的影响，总结了不同条件下复合材料的磨损机制，并提出了设计摩擦磨损性能优良的PMMCs体系的可能途径。     

微量润滑条件下Si3N4陶瓷 白口铸铁的摩擦学性能研究

采用块 盘式摩擦磨损试验方法,在MG 200摩擦磨损试验机上对Si3N4陶瓷 白口铸铁摩擦副进行了微量润滑条件下的摩擦磨损试验,同时根据试件的SME照片和能谱成分分析了摩擦磨损机理,为陶瓷材料的制备及减少磨损提供理论依据。试验和分析结果表明：微量润滑条件下Si3N4陶瓷的磨损率和摩擦系数要比干摩擦条件下小得多;Si3N4陶瓷的磨损率随载荷的增大而增大,滑动速度对磨损率的影响要小于载荷对其的影响;Si3N4陶瓷 白口铸铁的摩擦系数随速度的增大而减小,载荷的变化对摩擦系数的影响不大;Si3N4陶瓷的磨损是化学磨损、机体物质脱落和磨粒磨损共同作用的结果,其中化学磨损起主导作用。     

粘结PTFE基固体润滑涂层在油润滑下的摩擦学性能

为了使粘结固体润滑涂层广泛应用于高新技术领域,探讨了不同滑移速度和载荷下聚酰亚胺粘结聚四氟乙烯（PTFE）基固体润滑涂层干摩擦和油润滑时的摩擦磨损性能,并对涂层与油复合润滑的机理进行了初步探讨。结果表明：随载荷、滑移速度变化,该粘结固体润滑涂层千摩擦和油润滑下的摩擦系数均变化不大;油润滑下涂层的摩擦系数明显低于干摩擦下...     

Si3N4陶瓷-冷激铸铁在微量润滑条件下的摩擦学特性

利用MG-200型高速高温摩擦磨损试验机,采用块-盘式实验方法,对Si3N4陶瓷-冷激铸铁摩擦副从室温到150℃进行了微量润滑摩擦磨损实验,得到了该摩擦副的摩擦系数和Si3N4陶瓷的磨损率.同时根据试件的SEM照片和能谱成分分析了摩擦磨损机理,并与无润滑时所得实验结果进行了比较.结果表明:微量润滑条件下Si3N4陶瓷的磨损率和摩擦系数要比无润滑条件下小的多;Si3N4陶瓷的磨损率随载荷和温度的增大而增大,滑动速度的影响要小于载荷的影响;该摩擦副的摩擦系数随环境温度的提高而增大,随速度的增大而减小,载荷的变化对其影响不大;Si3N4陶瓷的磨损是化学磨损、机体物质脱落和磨粒磨损共同作用的结果,其中化学磨损是引起其他两类磨损的主要原因.     

类金刚石薄膜在干摩擦、油和脂润滑条件下的摩擦学性能分析

通过钢/类金刚石(DLC)薄膜摩擦副在干摩擦4、122油和L252脂润滑条件下的球-盘摩擦学试验,对比分析润滑条件、载荷、速度对DLC膜摩擦系数的影响,利用原子力显微镜分析膜层磨损性能,研究润滑条件对膜层磨损寿命的影响。结果表明:油、脂润滑下DLC膜最大静摩擦系数分别减小了17%和38%;从0～2000 r/min转速范围内,DLC膜摩擦系数随转速增加而减小,油润滑下相比干摩擦DLC膜摩擦系数小15%～48%,脂润滑下相比干摩擦DLC膜摩擦系数在0～500 r/min转速范围小,超过500 r/min后干摩擦DLC膜摩擦系数小;油和脂润滑条件下,DLC膜层的磨损程度明显降低,磨损率相比干摩擦条件下分别减小了7.4倍和15.5倍。     

连续制动条件下泡沫陶瓷/金属双连续相复合材料的摩擦磨损性能EI北大核心CSCD

为解决履带式特种车辆机械制动器过热失效问题,采用挤压铸造法制备SiC/Cu和SiC/Fe双连续相复合材料,研究两种材料在连续紧急制动工况和连续高温制动工况下的摩擦磨损性能。结合扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)、三维形貌仪等手段分析摩擦因数、温度和磨损率的变化规律,揭示相应的磨损机理。结果表明:在连续紧急制动实验中,接触表面经历了摩擦膜形成和层间断裂过程,摩擦因数随接合次数增加略微下降,并趋于稳定。在前40次接合中,SiC/Cu和SiC/Fe摩擦副的磨损率整体下降。在40~60次接合中,SiC/Cu摩擦副黏着磨损、氧化磨损和疲劳磨损加剧,磨损率升高。而SiC/Fe摩擦副以磨粒磨损为主,磨损率较低。在连续高温制动实验中,摩擦因数在前6次接合中逐渐升高,制动时间逐渐缩短。在第6次接合后,摩擦副边缘区域出现的黏着磨损和疲劳磨损导致力矩下降,摩擦因数和制动时间均呈先降后升趋势。连续高温制动过程中以严重的黏着磨损为主,SiC/Cu和SiC/Fe摩擦副的磨损率均随接合次数增加而升高。     

三维编织复合材料悬臂梁的振动特性

基于三维四向和五向编织复合材料的细观结构和单胞模型, 对三维四步法矩形截面编织复合材料悬臂梁的振动阻尼性能进行了理论分析, 研究了编织角、 纤维体积分数等工艺参数对材料振动阻尼特性的影响, 并与实验结果进行了对比。对三细胞模型进行了改进, 采用混合律得到了材料的总体刚度, 进而得到一阶固有频率。此外, 还分别计算了一个周期内不同走向纱线和基体振动消耗的能量, 以及总振动能量, 得到了材料的损耗因子。结果表明, 对于三维四向和五向编织复合材料, 一阶固有频率随编织角的增加而减小, 随纤维体积分数的增加而增大; 而损耗因子随编织角的增加而增大, 随纤维体积分数的增加而减小, 并表现出明显的非线性变化规律。      

三维编织碳纤维复合材料电阻率的估算

从影响材料电阻率的主要因素——碳纤维体积分数入手,主要分析了材料的电阻率这一电气特性,根据材料表面测量的数据,估算出材料内部碳纤维的体积分数。再根据多个试件测量的数据,拟合出材料的碳纤维体积分数和电阻率的关系曲线。根据估算出的碳纤维体积分数,估算出材料的电阻率。利用三维编织碳纤维复合材料的编织角和花节长度,估算出材料的电阻率。根据材料的电阻率这一电气特性,便于以后对材料进行涡流无损检测分析。      

Friction and wear behavior of carbon nanotubes reinforced polyamide 6 composites under dry sliding and water lubricated condition

The friction and wear behavior of carbon nanotube reinforced polyamide 6 (PA6/CNT) composites under dry sliding and water lubricated condition was comparatively investigated using a pin-on-disc wear tester at different normal loads. The morphologies of the worn surfaces and counterfaces of the composites were also observed with scanning electron microscopy (SEM). The results showed that CNTs could improve the wear resistance and reduce the friction coefficient of PA6 considerably under both sliding conditions, due to the effective reinforcing and self-lubricating effects of CNTs on the PA6 matrix. The composites exhibited lower friction coefficient and higher wear rate under water lubricated condition than under dry sliding. Although the cooling and boundary lubrication effect of the water contributed to reduce the friction coefficient of the composites, the adsorbed water lowered the strength of the composites and also inhibited the formation of transfer layers on the counterfaces resulting in less wear resistance. With the increasing normal loads, the friction coefficient of the composites increased under the dry sliding and decreased under the water lubricated condition, owing to inconsistent influences of shear strength and real contact areas. The specific wear rate of the composites increased under both sliding conditions.     

三维网络Al2O3增强球墨铸铁基复合材料摩擦磨损性能

采用SRV摩擦磨损试验机研究了球墨铸铁及三维网络Al2O3增强球墨铸铁基复合材料的干摩擦磨损性能,测量了球墨铸铁和复合材料在不同摩擦频率及载荷下的摩擦系数和磨损率;用扫描电镜观察磨损表面形貌,并分析了三维网络Al2O3对复合材料磨损机制的影响.结果表明:陶瓷与金属基体之间具有良好界面结合的三维网络Al2O3/球墨铸铁复合材料,其摩擦系数随载荷和摩擦频率的变化保持稳定;复合材料的耐磨性能远优于球墨铸铁,而且随着摩擦频率和载荷的增加,复合材料的抗磨损性能明显提高.这是由于复合材料中陶瓷与金属相之间三维空间结构和良好的界面结合有利于摩擦载荷的传递;金属基体中的石墨减摩作用保持摩擦系数的稳定;三维陶瓷骨架在磨损表面形成硬的微突体并起承载作用,制约了基体的塑性变形和高温软化,有利于磨损表面氧化膜的留存.     

三维四向编织复合材料的黏弹性能

基于均匀化理论建立了预测具有微观周期性结构复合材料黏弹性能的力学模型。利用此模型并结合有限元法分别研究了纤维束和三维编织复合材料的黏弹性能。通过对计算结果的分析, 给出了三维编织复合材料黏弹性能随工艺参数变化的规律。结果表明, 三维编织复合材料编织方向的黏弹性效应随编织角的增大而增强, 随纤维体积比的增大而减弱, 此规律与实验结论一致。     

Friction and wear behavior of three-dimensional braided carbon fiber/epoxy composites under lubricated sliding conditions

The friction and wear characteristics of three-dimensional (3D) braided carbon fiber-epoxy (C_3D/EP) composites under lubricated sliding conditions against a quenched medium-carbon steel counterface were studied. Wear tests were performed under different loads at two velocities. Comparative wear tests under dry conditions were carried out to investigate the influence of lubrication. Tribological properties of the C_3D/EP composites with various fiber loadings and two different fiber-matrix adhesion strengths were assessed. It was found that the lubricated contact promoted lower wear rates and friction coefficients. Compared to dry sliding, the tribological performance of the C_3D/EP composites under lubrication was less dependent on fiber content, fiber-matrix bonding, load, and velocity than dry sliding. The worn surfaces of the C_3D/EP composites were analyzed by scanning electron microscopy (SEM) to explore the relevant mechanisms.     

三维编织玄武岩/环氧树脂复合材料在温度场下的高应变率压缩试验

研究了三维编织玄武岩长丝纤维束增强环氧树脂复合材料在23、60、90、120、150、210℃温度场下和不同应变率范围(1 300~1 600、1 600~2 000、2 000~2 300s-1)内的面外/面内冲击压缩响应特征。结果表明:试验温度高于或低于树脂玻璃化温度决定面外/面内冲击压缩的应力-应变曲线走势特征,即使试验条件(温度和气压)一致,面外冲击压缩与面内冲击压缩应力-应变曲线也存在较大差异。温度和应变率对压缩模量、峰值应力、破坏应变、比能量吸收均有不同程度影响。面外和面内压缩的破坏模式存在较大差异,受温度效应和应变率效应影响。