添加n-SiC的多元PTFE复合材料研究

利用热压烧结法制备了不同含量n-SiC微粒填充的多元聚四氟乙烯（PTFE）复合材料，采用M-200环块磨损试验机在干摩擦条件下测定了复合材料的摩擦磨损性能。结果表明：n-SiC微粒显著地提高了复合材料的耐磨性；当n-SiC质量百分数为3％时，耐磨性为JS复合材料的17．81倍。     

磁场条件下不同组织45钢摩擦磨损性能研究

研究了磁场条件下不同组织45钢的摩擦磨损性能。结果表明,无论是退火45钢还是淬火45钢,在一定磁场范围内都能使摩擦系数减少,磨损率降低。退火45钢受磁场影响较大,而淬火45钢受磁场影响较小。二者磨损机制均为无磁场时主要为磨粒磨损,有磁场时主要为粘着磨损。     

特高压输电线路磁场对电力金具材料摩擦磨损的影响

目的 通过分析特高压直流线路工频磁场环境对电力金具材料磨损行为的影响,探究其磨损机理,为联接金具的磨损失效预测提供理论依据。方法 分析线路实际运行参数,计算工频磁场强度,采用自制电磁线圈与M-2000型磨损试验机相结合,通过分组控制变量法研究额定工况下金具材料的磨损过程,以及不同磁场强度下材料的磨损行为。结果 在磁场环境中材料的磨损程度远小于无磁场情况下。在0~800 A/m范围内,随着磁场强度的增加,摩擦因数稍降低,质量损失量和磨损率呈下降趋势。在不同磁场强度下磨损试样均呈现越贴近摩擦接触表面区域其显微硬度越高,且随着纵深向后呈递减趋势。在无磁场情况下,磨损接触表面的犁沟较深,遍布锯齿型边缘的凹坑和山脊型微凸峰。在磁场环境中试样的接触表面和磨屑表面更加光滑平整,且氧含量明显升高。结论 在无磁场情况下,接触表面为严重的磨粒磨损和黏着磨损。在磁场环境中,磨损试样在短时间内经历了初期磨合阶段和磨损加剧阶段,从而加速过渡到稳定磨损阶段,由严重的磨粒磨损和黏着磨损加速向轻微磨损转变。稳定阶段的主要磨损机制为氧化磨损,并伴随着轻微的磨粒磨损、黏着磨损,以及两摩擦副与磨屑“阻隔层”之间的三体磨损。工频磁场环境对试样磨损起到了一定的减摩作用,磨损程度减轻。     

磁场下W-20Cu复合材料的干摩擦学性能

采用水热合成法制得纳米W-Cu复合粉末,并在1 050℃经热压烧结制备出W-20Cu复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)分析了W-20Cu的组织形貌、磨损形貌及磨屑,并在室温下与7075铝合金配副进行磁场干摩擦磨损试验。结果表明:水热合成-热压烧结法制得的W-20Cu复合材料的硬度达215HB,电导率为45%IACS。不加磁场时,W-20Cu复合材料销磨损面黏附较厚的高含Al层,磨屑呈螺旋状,磨损机制主要为粘着磨损;随着磁场强度的增加,黏附层变薄,销的磨损程度略微减弱而环的磨损加剧,摩擦副的摩擦因数有减小趋势,磨屑逐渐呈细小的碎片状及粒状,磨损机制主要为粘着磨损和轻微的氧化磨损。     

硅含量对新型铝锡硅合金摩擦磨损性能的影响

借助环－块式摩擦磨损试验机,在干摩擦及油润滑状态下,研究了含Ｓｉ量１％－５％的新型Ａｌ－１０Ｓｎ－Ｓｉ三相合金及传统的Ａｌ－２０Ｓｎ两相合金的摩擦磨损２性能及行为。     

考虑摩擦升温的铁路列车制动摩擦块高温磨损机制演变∗

铁路列车制动摩擦块的高温磨损对列车制动安全影响显著,现有对于制动摩擦块高温磨损的研究一般通过环境温度控制来模拟制动界面高温条件,而在摩擦生热条件下对制动摩擦块高温磨损机理及演变规律的研究较少。在多模式制动性能试验台上进行摩擦拖曳制动试验,利用显微特征观测仪器、界面几何特征测量设备等,对制动摩擦块的高温磨损机理和演变进行分析探讨。结果表明,在摩擦生热条件下,当制动界面温度从室温上升至460℃时,摩擦块的主要磨损机制依次为磨粒磨损、氧化磨损和黏着磨损。当磨损机制以磨粒磨损为主时,摩擦块表面的缺陷数量多但尺寸小,摩擦因数与常温下接近;当氧化磨损占主导时,形成的氧化膜会提高耐磨性,摩擦块表面损伤较轻。此时,界面接触状态较好,摩擦因数较高,制动性能有所提高;当高温导致摩擦块材料发生软化和塑性流动时,摩擦块接触平台尺寸较大且极为平整,软化的材料充当润滑剂使摩擦因数下降、制动性能降低。同时,塑性流动会造成材料延展性能耗尽和表面材料撕裂,摩擦块表面严重的局部损伤导致接触界面状态较差,磨损机制以黏着磨损为主。在更接近于真实制动工况的条件下进行研究,揭示了摩擦升温过程中铁路列车制动摩擦块高温磨损机制的演变...     

直流稳恒磁场条件下45钢的磨损性能研究

常温下,采用改进后的MPV-1500型摩擦磨损试验机,研究了直流稳恒磁场对45钢销/W18Cr4V环干滑动磨损性能的影响.结果表明:随外磁场强度的增加,试样销的磨损质量损失先降低后增加;无磁场条件下,磨损表面呈现深沟状形貌,并出现凹坑,施加磁场后,磨损表面犁沟较浅,磨面较为平坦,随磁场强度逐渐增大,磨损表面存在粘着.     

层流等离子体点状淬火面积比对轮轨材料磨损性能的影响

目的 运用层流等离子体点状淬火工艺,提高轮轨材料的耐磨性,并探究最佳的表面处理面积比率.方法 采用层流等离子体点状淬火方式,对高速轮轨材料进行表面处理,利用MJP-30型滚动接触磨损试验机,对4组不同点状淬火面积比(0％、15％、30％、45％)的轮轨试样进行滚动接触磨损试验,利用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、硬度计等对轮轨试样进行磨损形貌表征和耐磨性分析.结果 层流等离子体点状淬火可获得板条状马氏体组织,轮轨材料表面硬度提升200％以上,磨损率降低80％以上.当面积比为30％时,轮轨材料的磨损率最小,相比于未处理试样,总磨损率下降约89.2％,车轮的磨损率降低约89.6％,钢轨降低约88.7％.对磨损试验后的轮轨试样进行表面损伤分析和截面显微组织观察,结果表明,点状淬火试样表面损伤显著减轻,剥离和裂纹主要集中在淬火过渡区域,淬火区域可以显著抑制材料的塑性变形,淬火区和基体结合层可抵抗裂纹的进一步扩展.当面积比为30％时,轮轨试样的耐磨性能最佳.结论 层流等离子体点状淬火可有效提高轮轨材料的耐磨性,最佳的淬火面积比为30％左右.     

脉冲磁场对YG6硬质合金力学性能及耐磨性的影响

为探索脉冲磁场对硬质合金力学性能和耐磨性的影响,将YG6硬质合金试样用强度为0.5～3 T的脉冲磁场进行处理,并进行了力学性能检测与销盘式摩擦磨损实验。结果表明,0.5 T到3 T的脉冲磁场对YG6硬质合金的维氏硬度影响较弱,且会导致断裂韧性有5%～8%的下降。试样的横向断裂强度随磁场强度的增加先升高后降低,峰值在磁场强度为1.5 T时取得,相比未处理试样提高约8%。经强度为1 T和1.5 T的脉冲磁场处理后,YG6硬质合金的耐磨性有较显著增强,摩擦磨损实验过程中的摩擦系数降低且更加平稳,磨损轨迹光滑,不再有明显的塑性擦伤与颗粒破碎、剥落。     

尼龙1010/n-SiO2复合涂层摩擦学性能研究

探讨了纳米SiO2（n-SiO2）对火焰喷涂尼龙（Nylon）1010涂层干摩擦磨损性能的影响，采用MRH-3型环-块摩擦磨损试验机对不同n-SiO2含量的尼龙1010涂层的干摩擦磨损性能进行了测试；并利用扫描电子显微镜（SEM）对复合涂层的磨损表面进行观察。结果表明：n-SiO2的加入能明显提高尼龙涂层的耐磨性，降低摩擦因数，疲劳磨损、粘附磨损及犁切现象明显减轻，当n-SiO2含量为1．5％时复合涂层综合性能较好。     

激光表面织构微坑形貌及面积占有率对氮化气缸套摩擦学性能的影响

针对氮化气缸套由于自身存在表面应力高、易变形等使其难以满足高强化内燃机气缸套要求的问题,以氮化气缸套-PVD活塞环为研究对象,采用Nd-YAG脉冲激光器在氮化气缸套表面进行织构化处理,研究脉冲激光参数对气缸套表面微织构微坑形貌及面积占有率对摩擦副摩擦磨损性能的影响,并分析其影响机制。发现织构微坑直径随激光能量密度、脉冲次数、离焦量增加而增大,而微坑深度随能量密度、脉冲个数、离焦量的增加呈先增大后减小的趋势。不同面积占有率织构对气缸套-活塞环摩擦副均具有减摩耐磨作用,与无织构缸套摩擦副相比,微织构气缸套的摩擦因数降低10.07%～1.58%;磨损量降低26.71%～46.19%;微织构气缸套对应的活塞环试样磨损量降低10.12%～50.19%;微织构气缸套的拉缸时间提高了2.1～2.8倍。最低摩擦因数和磨损量及最佳抗拉缸性能均在面积占有率为10%的织构摩擦副获得。微织构改善气缸套摩擦副摩擦磨损性能的机制为贮存润滑油,减少摩擦副接触面积以及捕捉磨屑,减小磨粒磨损。获得了高强化条件下氮化气缸套织构化对其摩擦学性能的影响规律,可为开发高强度内燃机提供试验支持。     

圆坯凝固末端电磁搅拌电磁场的数值模拟

以某厂圆坯凝固末端电磁搅拌器为研究对象,建立了圆坯凝固末端电磁搅拌的三维数学模型。利用有限元软件ANSYS对电磁场的分布规律进行了数值模拟,研究了不同工艺参数对磁感应强度和电磁力分布规律的影响。研究结果表明：当电流频率为8 Hz,电流强度从100 A增加到400 A时,搅拌器中心处的磁感应强度从19.5 mT提高到77.9 mT,中心横截面上切向电磁力的最大值从115 N/m3提高到1 837 N/m3。当电流强度为300 A,电流频率从4 Hz增加到12 Hz时,搅拌器中心处的磁感应强度从60.3 mT下降到55.6 mT,中心横截面上切向电磁力的最大值从550.2 N/m3提高到1 501.8 N/m3。     

Effect of Axial Magnetic Field on the Microstructure and Mechanical Properties of CrN Films Deposited by Arc Ion Plating

CrN films were deposited on the high-speed-steel substrates by arc ion plating. The effect of an axial magnetic field on the microstructure and mechanical properties was investigated. The chemical composition, microstructure, surface morphology, surface roughness, hardness and film/substrate adhesion of the film were characterized by X-ray photoelectron spectroscopy, X-ray diffraction, scanning electron microscope(SEM), surface morphology analyzer, Vickers microhardness test and scratch test. The results showed that the magnetic field puts much effect on the microstructure,chemical composition, hardness and film/substrate adhesion of the Cr N films. The N content increases and Cr content decreases when the magnetic flux density increases from 0 to 30 m T. All of the Cr N films were found to be substoichiometric. With an increase in the magnetic flux density, the film structures change in such way: Cr_2N →Cr_(2-N)+CrN→CrN+Cr_2N→CrN.The SEM results showed that the number of macroparticles(MPs) on the film surface is significantly reduced when the magnetic flux density increases to 10 mT or higher. The surface roughness decreases with the magnetic field, which is attributed to the fewer MPs and sputtered craters on the film surface. The hardness value increases from 2074 HV_(0.025) at 0 mT(without magnetic field) and reaches a maximum value of 2509 HV_(0.025) at 10 m T.The further increase in the magnetic flux density leads to a decrease in the film hardness. The critical load of film/substrate adhesion shows a monotonous increase with the increase in magnetic flux density.     

Evaluation offing surfaces with several coatings for friction, wear and scuffing life

Friction and wear of the sliding components in an automobile cause an increase in both fuel consumption and emission. Many engine components involved with sliding contact are all susceptible to scuffing failure at some points during their operating period. Therefore, it is important to evaluate the effects of various surface coatings on the tribological characteristics of the piston ring and cylinder block surface of a diesel engine. Wear and scuffing tests were conducted using a friction and wear measurement of the piston ring and cylinder block in a low friction diesel engine. The frictional forces, wear amounts and cycles to scuffing in the boundary lubricated sliding condition were measured using the reciprocating wear tester. The tester used a piece of the cylinder block as the reciprocating specimen and a segment of the piston ring material as the fixed pin. Several coatings on the ring specimen were used, such as DLC, TiN, Cr-ceramic and TiAlN, in order to improve the tribological characteristics of the ring. The coefficients of friction were monitored during the tests, and the wear volumes of the piston ring surfaces with various coatings were compared. Test results show that the DLC coating exhibits better tribological properties than the other coatings. The graphite structure of this coating is responsible for the low friction and wear of the DLC film. The TiN and DLC coatings show better scuffing resistance than the other coatings. The TiN and Cr-ceramic coated rings show good wear resistance and high friction.     

活塞环表面织构化镀层的摩擦性能研究

目的以缸套/活塞环为试验对象,研究激光织构化与固体润滑镀层的协同减摩作用。方法采用脉冲激光在活塞环表面进行微孔化处理,利用电脉冲沉积法在微孔内制备具有不同MoS_2微粒浓度的Ni-MoS_2复合镀层,通过往复式摩擦试验研究织构化表面沉积固体润滑剂对活塞环-缸套的影响机制。结果镀液中MoS_2微粒浓度对镀层的硬度和摩擦学性能影响较大,相同电流密度下,电镀液中MoS_2微粒的质量浓度为5g/L时的镀层硬度最高,该浓度下Ni-MoS_2复合镀层在干摩擦下具有最佳的摩擦系数和最低的磨损率。织构化复合镀层可以显著改善接触面间的摩擦性能,相比未织构化摩擦配副,摩擦系数降低约0.2,磨损率下降50%。结论干摩擦条件下,表面织构可以有效地储存摩擦副之间的固体润滑剂和磨粒,在接触表面形成连续润滑膜,减少磨粒磨损。     

La_2O_3填充PA1010复合材料的摩擦磨损性能

采用热挤压方法制备了不同La2 O3含量的尼龙 10 10 (PA10 10 )复合材料。测定了复合材料的密度和硬度 ,在MM 2 0 0型环块试验机上考察了其摩擦磨损性能。用光学显微镜观察了材料表面磨痕和转移膜形貌。结果发现 :La2 O3能显著改善PA10 10的摩擦学性能 ,尤其是填充量为 15 %的PA10 10复合材料减摩耐磨性能最佳 ,其摩擦系数从未填充的 0 .87降到 0 .3 3 ,磨损率降低近 1个数量级。PA10 10的磨损主要表现为严重犁削、粘着、疲劳和塑性变形 ,其转移膜不均匀 ,且有脱落现象。PA10 10 15 %La2 O3复合材料的磨损主要表现为轻微犁削 ,其转移膜薄而致密 ,且均匀光滑。这与二者的耐磨性能相一致     

KCJ-15扬雪机搅笼镍基喷熔复合涂层的研究

目的在KCJ-15型扬雪机搅笼NiCrBSiC合金涂层的基础上,添加硬质碳化钨颗粒,并研究其在搅笼基体上的腐蚀、磨损规律。方法制备7组碳化钨颗粒含量不同的镍基复合粉末,分别在不同腐蚀液体中进行摩擦磨损实验,随后选取抗磨性能最佳的一组,分别进行不同载荷和不同滑动速度下的摩擦磨损试验。结果在同一种腐蚀液体中,喷熔层的摩擦系数随碳化钨含量的增加变化不大,磨损率随碳化钨含量的增加先减小后增大,其中浸泡在HCl和NaCl溶液中的试块喷熔层的摩擦系数和磨损率普遍偏高,而浸泡在NaOH和H_2SO_4溶液中的试块喷熔层的摩擦系数和磨损率普遍偏低。随着载荷的增加,喷熔层的摩擦系数和磨损率增大。随着滑动速度的增加,喷熔层的摩擦系数增大,磨损率降低。结论在KCJ-15型扬雪机搅笼NiCrBSiC合金涂层中,添加碳化钨的最佳质量分数在15%~25%之间,此时可获得最佳的抗磨性能。此外,喷熔层的摩擦系数受到腐蚀液体、外部载荷和滑动速度的影响较大,受碳化钨含量的影响较小。     

磁流体极性对钛合金表面织构的摩擦学性能研究

目的 研究磁流体的极性对钛合金光滑表面和织构表面摩擦学性能的影响。方法 以水基磁流体、煤油基磁流体、去离子水和煤油为润滑剂,在UMT?3摩擦磨损试验机上分别进行钛合金光滑表面和织构表面的摩擦磨损实验,得到极性不同的磁性颗粒对不同表面的摩擦因数、磨损量和磨损形貌的影响规律。结果 在光滑钛合金表面,极性磁性颗粒使得摩擦因数下降了8.42%,磨痕宽度下降了8.47%,磨损方式由严重的磨粒磨损和黏着磨损转变为轻微的磨粒磨损。非极性磁性颗粒使得摩擦因数上升了33.94%,磨痕宽度上升了42.20%,磨损方式由轻微的黏着磨损转变为严重的磨粒磨损。在织构表面,极性磁性颗粒的减摩作用进一步增强,而非极性磁性颗粒并没有明显的减摩作用。结论 采用不同极性磁流体润滑时,极性磁性颗粒更容易吸附在钛合金表面,从而增加油膜的厚度和刚度,减小其摩擦因数。     

行波磁场对定向凝固Sn-Cd合金界面形貌的影响

对直径为4 mm的Sn?0.65%Cd合金在行波磁场中进行定向凝固,结果发现其界面形貌是丰富多样的。在向上的行波磁场上,随着磁场强度的增大(B≤10.3 mT),平界面和胞状界面交替转变。当加载向下的弱强度的行波磁场(B=3.2 mT)时,界面形貌由浅胞状向深胞状转变。当磁场强度进一步增大时,界面两侧呈现微弱的不一致,但是在强的磁场下界面形貌大致趋向于平界面(B≤10.3 mT)。这种界面的不稳定性可能归因于行波磁场驱动的流动。另外,在向上的行波磁场中界面形状几乎是水平的,但是在向下的行波磁场中界面形状是倾斜的。     

激光表面织构化对45钢摩擦磨损性能的影响

目的研究表面织构对45钢干摩擦和乏油状态下摩擦磨损性能的影响。方法用激光加工的方法在45钢表面加工出不同面密度的凹坑织构,在UMT-2型多功能摩擦磨损试验机上以球-盘副考察凹坑密度在干摩擦和乏油条件下对45钢摩擦磨损性能的影响。结果在干摩擦条件下,织构密度在4%时,摩擦配副的摩擦系数最小,稳定摩擦系数为0.56。随着织构密度的增大,摩擦系数也逐渐增大,当织构密度增大至16.2%时,配副摩擦系数最大,稳定摩擦系数为0.72。在乏油条件下,织构密度在4%时,摩擦系数为0.39,小于未织构试样摩擦配副。凹坑密度增大后,其摩擦系数大于未织构试样,但是均在0.43左右。在干摩擦和乏油条件下,织构化试样的磨损率都小于未织构试样,并且随着织构密度的增大,磨损率先减小后增加,织构密度在8.1%时,抗磨效果最好。结论表面织构能收集磨粒,储存润滑油,从而起到良好的减磨作用。