铜基粉末冶金材料/铬青铜摩擦副中的电弧侵蚀机制

以铜基粉末冶金材料/铬青铜为摩擦副,在销-盘式摩擦磨损试验机上进行载流摩擦学特性研究。在多种条件下试验,探讨载流条件下铜基粉末冶金/铬青铜摩擦副中的电弧侵蚀机制。结果表明:载流摩擦下销试样磨损形式主要以机械磨损、电流和机械综合作用下的磨损、电弧侵蚀为主;电弧对铜基粉末冶金材料的侵蚀主要是熔融材料的黏着磨损、磨粒磨损,电弧作用下材料表层的疏松化、材料的蒸发与转移、材料的熔融积瘤。     

氩气流量对非平衡磁控溅射Ti/WS2复合薄膜结构和摩擦学性能的影响

采用非平衡磁控溅射技术制备Ti/WS_2复合薄膜。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、纳米压痕仪和摩擦磨损试验机分别对复合薄膜的微观形貌、成分、硬度以及摩擦磨损性能进行测试,研究氩气流量对Ti/WS_2复合薄膜微观形貌和摩擦学性能的影响。结果表明:随着氩气流量增加,Ti/WS_2复合薄膜的疏松结构明显改善,薄膜致密度得到了提高,且Ti/WS_2复合薄膜的(002)晶面择优取向增强;随着氩气流量的增加,Ti/WS_2复合薄膜的摩擦因数呈现逐渐降低趋势,磨损率逐渐减小,且磨损机制由明显的磨粒磨损特征转变为轻微的磨粒磨损特征,呈现出较好的耐磨性。     

Si/MoS2及C-Si/MoS2涂层在不同湿度条件下摩擦磨损性能

为了改善传统MoS_2涂层的摩擦学性能,利用中频直流磁控溅射技术在硅片和304不锈钢上沉积Si/MoS_2和2种不同碳含量的C-Si/MoS_2复合薄膜,利用扫描电镜(SEM)配备的EDS设备对薄膜的成分及厚度进行表征,利用真空摩擦磨损试验机(CSM)测试不同湿度条件下Si/MoS_2和C-Si/MoS_2的摩擦磨损性能。结果表明:2种不同碳含量的C-Si/MoS_2含有相似的Si含量,Si在薄膜中以单质的形式存在;Si/MoS_2薄膜随着湿度的增加,摩擦因数持续增加,同Si/MoS_2薄膜相比,掺碳量49.08%(原子分数)的C-Si/MoS_2薄膜摩擦性能得到优化,仅在24%湿度下摩擦因数高于纯Si/MoS_2薄膜;含碳量为49.08%的C-Si/MoS_2薄膜磨损程度最小,这是因为C在摩擦过程中易剪切滑移,与MoS_2耦合润滑,优化了薄膜的摩擦学性能;真空下,Si/MoS_2薄膜及C-Si/MoS_2薄膜的磨损机制为黏着磨损,而在不同湿度条件下,由于水蒸气和氧气的作用,Si/MoS_2薄膜及C-Si/MoS_2薄膜均会发生氧化磨损及磨粒磨损。     

铜基粉末冶金/铬青铜摩擦副载流摩擦磨损的电弧侵蚀特性研究

在销/盘式载流摩擦磨损试验机上,对铜基粉末冶金/铬青铜摩擦副载流摩擦磨损的电弧侵蚀特性进行了研究,探讨了电弧对铜基粉末冶金材料的载流摩擦学特性的影响.利用方差分析表,采用F检验法对电流、载荷、速度3种因素进行了显著性检验.结果显示电流对电弧能量的大小有影响,载荷、速度对电弧能量有显著影响;随着速度的增加,电弧的强度和发生频率均增大;低速下,主要是磨粒磨损和粘着磨损,高速下,主要是电弧侵蚀和粘着磨损.     

掺铜TiN涂层和离子液复合润滑体系对铜/铜摩擦副载流摩擦学性能的影响

通过多弧离子镀技术在铜基体上制备了TiN及其掺杂原子分数10%和12%铜的涂层，用1-辛基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐(OMImNTf₂)和1-十二烷基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐(C₁₂MImNTf₂)2种离子液作为润滑剂，研究了涂层与离子液组成的复合润滑体系对不同电压(0.5,1 V)下铜/铜摩擦副的载流摩擦学性能的影响。结果表明：在电压相同条件下，TiN涂层与OMImNTf₂复合润滑体系具有较好的协同润滑效果，TiN涂层与C₁₂MImNTf₂复合润滑体系具有较好的导电性能；在掺铜TiN涂层和2种离子液复合润滑体系下摩擦副的摩擦因数和接触电阻差别很小。当电压由0.5 V增大到1 V时，在TiN涂层、掺杂原子分数10%铜的TiN涂层与C₁₂MImNTf₂组成的复合润滑体系下摩擦副的摩擦学性能更稳定。掺杂原子分数12%铜的TiN涂层的摩擦副具有最小的摩擦因数和接触电阻。     

MoS2/Al薄膜涂层磨损性能研究

采用磁控溅射法在304不锈钢表面制备双元复合涂层MoS₂/Al。采用EDS、扫描电子显微镜(SEM)、三维表面轮廓仪、摩擦磨损试验机等设备对涂层的摩擦学行为进行研究。结果表明，涂层的平均摩擦系数随着载荷的升高呈现下降趋势。载荷为2N时涂层的摩擦系数最高，达到0.34左右，载荷为20N时涂层的摩擦系数最低，约为0.21。对比单元MoS₂涂层可以发现，铝元素的加入提高了涂层的韧性与涂层的摩擦性能，MoS₂/Al复合涂层的破坏机制主要为裂纹的萌生和涂层的片状剥落。     

非平衡磁控溅射制备Cr掺杂DLC复合薄膜的高温摩擦学性能

元素掺杂是提升DLC薄膜摩擦学性能和耐温性能的重要途径。采用直流磁控溅射技术在304不锈钢基体表面沉积了含氢DLC薄膜,同时利用射频磁控溅射技术完成Cr元素的掺杂,研究Cr元素掺杂对DLC薄膜的力学性能及摩擦学性能的影响。采用纳米压痕仪测试薄膜硬度并利用划痕试验测试膜基结合力,采用拉曼光谱分析薄膜sp²和sp³键含量的变化和转移膜的生成。采用UMT多功能摩擦磨损试验机评价薄膜在常温和高温环境下的摩擦磨损性能,并利用扫描电镜观察磨损表面,分析其磨损机制。结果表明,Cr元素掺杂会显著提高薄膜的膜基结合力,但会使薄膜硬度有一定的下降。常温摩擦学性能测试显示,DLC薄膜的摩擦因数随着Cr含量的增加呈现出先下降后上升的趋势,在Cr质量分数为3.34%时达到最低;但薄膜的磨损率随Cr含量的增加略有升高。高温摩擦学性能测试表明,Cr元素掺杂显著改善了DLC薄膜的高温摩擦学性能,未掺杂的DLC在150℃以上摩擦时会失效,Cr元素掺杂使薄膜在250℃下也能保持较低的摩擦因数和较长的抗磨寿命。Cr元素的加入能够提高DLC薄膜的膜基结合力,降低摩擦因数,并提高薄膜...     

石墨含量对石墨/铜复合材料载流摩擦磨损性能的影响

以石墨/铜复合材料和QCr0.5铜合金为摩擦副,在自制的销盘摩擦磨损试验机上进行不同电流密度下的摩擦磨损试验,考察石墨含量对石墨/铜复合材料载流摩擦磨损性能的影响。结果表明:随着石墨含量的增加,石墨/铜复合材料的摩擦因数下降,载流效率和磨损率先下降后升高,石墨质量分数为10%时,载流效率最高,为12.5%时磨损率最低;随着电流密度的增加,石墨/铜复合材料的摩擦因数和载流效率下降,磨损率逐渐增加;石墨/铜复合材料在载流摩擦过程中存在黏着磨损、磨粒磨损和电弧烧蚀,电流密度较大时,电弧烧蚀比较严重。     

表面粗糙度对铜基粉末冶金/铬青铜摩擦副载流摩擦磨损性能影响的研究

以铜基粉末冶金/铬青铜摩擦副为对象,应用销盘式摩擦磨损模拟试验,研究载流条件下摩擦副的表面粗糙度对摩擦学特性的影响规律.结果表明:表面越粗糙,越易起弧,形成更高的电弧能量,磨损形式主要是磨粒磨损、电弧侵蚀;表面越光滑,燃弧时间越长,电弧能量越高,摩擦因数越低,磨损形式主要是黏着磨损、电弧侵蚀;表面粗糙度有一个最佳值,在这个表面粗糙度下电弧能量最小、质量磨损率也最小.     

波动载荷对C/C复合材料/铬青铜摩擦副载流摩擦磨损性能的影响

借助于HST-100高速载流摩擦磨损试验机,研究载荷的波动大小对C/C复合材料/铬青铜摩擦副载流摩擦磨损性能的影响,利用扫描电镜对磨损表面进行观察分析。结果表明:随着载荷波动的加剧,平均电流逐渐减小,载流效率降低,离线率和电弧能量逐渐增大;C/C复合材料的摩擦因数和磨损率均呈现先减小然后增大的趋势;摩擦过程中的磨损机制逐渐由磨粒磨损转变为磨粒磨损、电气磨损共同作用。     

石墨烯/MoS2复合涂层多环境下的摩擦学性能

以MoS2作为润滑剂,以石墨烯(GE)作为润滑添加剂,采用喷涂法在GCr15钢样片表面制备不同含量的GE/MoS2复合涂层.利用HSR-2M型高速往复式摩擦磨损试验机测试涂层在干摩擦及海水环境中的摩擦磨损性能,并分析了磨痕形貌及磨损机制.结果表明:添加适量石墨烯可明显改善MoS2涂层的摩擦磨损性能,且海水环境中涂层的摩...     

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。     

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。     

选择性激光熔化技术制备的Cu-10Sn合金的载流摩擦学性能

为提高Cu-10Sn合金接触线的力学及载流摩擦学性能,利用选择性激光熔化（SLM）技术制备Cu-10Sn合金,分析Cu-10Sn合金的组织结构及硬度等,研究不同载荷和电流对Cu-10Sn合金的载流摩擦学行为的影响;利用扫描电子显微镜对摩擦表面进行微观分析,揭示其磨损机制。试验结果表明：与载荷为10 N时相比,30 N时摩擦副的平均摩擦因数增大,接触电阻和电弧能量降低,磨损加剧;Cu-10Sn合金与GCr15球对摩,合金表面被氧化,铜元素被转移并粘附于对摩球上形成黏着磨损;与纯机械摩擦行为相比,载流条件下Cu-10Sn合金表面磨痕加深,黏着物、氧化物的数量明显增加,摩擦因数和磨损体积发生显著变化;小载荷小电流下磨痕表面出现电弧烧蚀现象;而电流为10 A时,磨损表面形成的氧化膜的润滑作用,减缓了材料的磨损。在无电流条件下磨损机制主要为疲劳磨损和黏着磨损;而在载流条件下,电化学氧化和黏着磨损显著增强。研究结论为SLM技术制备的铜锡合金应用于接触线等电传导接触材料提供参考。     

MoS2/WS2复合薄膜的环境适应性和摩擦学性能

湿热大气环境对MoS2润滑薄膜的摩擦学性能有严重的劣化作用。采用非平衡磁控溅射技术成功制备了WS2掺杂MoS2复合薄膜,研究发现,MoS2基体中掺入少量WS2可以诱导MoS2沿（002）晶面择优生长,薄膜结构变得更加致密,显著抑制腐蚀介质的渗透和扩散,使MoS2/WS2复合薄膜展现出高盐雾耐蚀性、小摩擦因数和低磨损率。成分优化的MoS2-1.6%WS2（原子分数）复合薄膜在经历4天的盐雾试验后仅表层被氧化,仍能保持0.16的小摩擦因数和3.80 × 10-6 mm3/（N·m）的低磨损率。     

V含量对TaVN薄膜微观结构与摩擦学性能的影响*

为探讨V元素改善TaN薄膜摩擦学性能的机制,利用磁控溅射仪在304不锈钢基体上和单晶Si片制备不同V含量的 TaVN薄膜。使用X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计、表面综合性能测试仪表征和分析薄膜的结构及性能。结果表明：TaVN 薄膜为面心立方结构,不同V含量的TaVN薄膜均在（111）晶面呈现择优取向;随着V含量的增加,TaVN 薄膜（111）晶面出现向大角度偏移的现象;不同V含量的TaVN 薄膜在扫描电子显微镜下的表面光滑平整无孔隙,膜层与基体间界面清晰,截面呈明显的柱状晶结构;随着V含量的增加,TaVN 薄膜硬度先升高后降低,当TaV靶材中V原子分数为15%时,硬度最高;随着V含量的增加,摩擦因数降低,其原因是在摩擦的过程中,薄膜中的V元素氧化形成具有自润滑效果的Magnéli 相氧化物V2O5;随着V含量的增加,TaVN 薄膜磨损机制由磨粒磨损、黏着磨损和氧化磨损转变为磨粒磨损和氧化磨损。     

浸酚醛树脂石墨/SiC密封材料摩擦学特性研究

采用UMT-3多功能摩擦磨损试验机研究了3种国产典型浸酚醛树脂石墨与SiC陶瓷配对副在干摩擦和油润滑条件下的摩擦学特性,结果表明：干摩擦下,摩擦因数随载荷p与速度v的乘积（pv值）的增大呈下降趋势;pv值较小时,磨损机理主要为轻微黏着磨损和磨粒磨损,pv值较大时则变为严重黏着磨损、磨粒磨损和疲劳磨损;相同条件下的磨损率受速度的影响比受载荷的影响更大;油润滑下,摩擦因数保持在0.1左右,磨损机理主要为黏着磨损和疲劳磨损;pv值增至5 MPa·m/s时,干摩擦下3种浸渍石墨摩擦副表面最大温升为21.1 ℃,油润滑下最大温升为14.9 ℃且H1石墨温升均最低。综合考虑浸渍树脂石墨的力学性能、摩擦学特性和端面温升,推荐石墨化度为45%～55%。     

不同载荷下Ekonol/G/MoS2/PEEK复合材料的摩擦学性能

用模压方法制备了Ekonol／G／MoS2／PEEK复合材料,对其在不同载荷下的摩擦学性能进行了研究,并用SEM对磨损表面进行了观察和分析,在此基础上探讨了复合材料的磨损机理。结果表明：复合材料的摩擦因数与载荷的大小无关;随着载荷的增大,复合材料的磨损量增加,耐磨性降低,且磨损机理由粘着磨损向磨粒磨损发生转变。     

模拟矿井环境下的PEEK/SiO2/CF-MoS2复合材料摩擦行为研究*

为改善聚醚醚酮（PEEK）在矿井工况下的摩擦性能,选用纳米二氧化硅（SiO2）、二硫化钼（MoS2）和短切碳纤维（CF）为增强填料制备PEEK/SiO2/CF-MoS2复合材料,并探究PEEK/SiO2/CF-MoS2复合材料在不同工况条件下的滑动与滚动摩擦学性能;通过模拟滚轮罐耳在矿井环境下的运行方式,分析其磨损形貌和磨损机制。结果表明：PEEK/SiO2/CF-MoS2复合材料在不同载荷条件下均具有良好的减摩和耐磨特性;滑动摩擦在水介质工况下及滚动摩擦在干摩擦工况下,复合材料的摩擦因数和磨损率最低,其磨损机制均以磨粒磨损为主。与矿井常用的聚氨酯材料的对比,PEEK/SiO2/CF-MoS2复合材料的摩擦学性能更为优异。     

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。