在点线接触条件下钢/钢摩擦副的干摩擦高温减摩抗磨性能的研究

用多功能SRV实验机评价了钢/钢摩擦副在干摩擦条件下的的高温减摩抗磨性能,并对高温磨损机理进行了探讨.结果表明,钢/钢摩擦副的高温摩擦系数随着实验负荷的增加呈下降趋势,而随着实验时间的延长呈增长趋势.钢/钢摩擦副的线接触高温摩擦系数明显比点接触时的高温摩擦系数大,SPHC/GCr15摩擦副的高温摩擦系数明显高于GCr15/GCr15摩擦副的高温摩擦系数.钢球在点接触条件下的磨损随实验负荷的增加呈线性增长趋势,而钢柱在线接触条件下的磨损随实验负荷的增加呈线性降低趋势.在相同负荷下,SPHC/GCr15摩擦副的磨损要较GCr15/GCr15摩擦副的磨损略微大.钢/钢摩擦副在高速度下的磨损机理主要是磨粒磨损,而在较低速度下主要是磨粒磨损和粘着磨损.     

"摩圣"(PBC)技术及其摩擦磨损特性

采用液压高精度材料试验机考察了GCr15钢平面-球面接触摩擦副在机油和摩圣机油2种介质润滑下的摩擦磨损性能.用激光扫描显微镜(LSM)观察了磨痕表面形貌并测量了磨损体积.结果表明摩圣具有较好的抗摩擦磨损性能,缩短了磨损过渡阶段的持续时间,减轻了表面粘着磨损、剥落损伤,减弱了磨粒磨损,降低了金属磨损体积损失;载荷与位移幅值增加,摩圣的抗摩擦磨损能力增强.     

水/油润滑条件下PTFE复合材料的摩擦学性能

将碳纤维(CF)和锡青铜粉(Cu)分别添加到聚四氟乙烯(PTFE)中制备了两种PTFE复合材料,并将其与42CrMo钢环形成摩擦副,研究了两种PTFE复合材料在干摩擦、水润滑和油润滑条件下的摩擦学性能,并用扫描电子显微镜观察了两种复合材料的磨损表面形貌,分析了磨损机理。结果表明:在干摩擦和油润滑条件下,随着碳纤维含量的增加,CF/PTFE复合材料的摩擦因数增大,磨痕宽度减小;两种PTFE复合材料在干摩擦条件下的摩擦因数最大,油润滑条件下的摩擦因数最小;而且在油润滑条件下,两种PTFE复合材料的磨痕宽度最小;水润滑条件下的摩擦因数比干摩擦的的要小,但磨痕宽度比干摩擦时的要大;CF/PTFE复合材料的磨损机理主要为疲劳磨损,犁沟形貌不明显;Cu/PTFE复合材料的磨损机理主要为磨料磨损,犁沟形貌明显,伴有疲劳磨损。     

不同摩擦条件下MoS2-Ti3SiC2的摩擦学性能

采用热压烧结法制备MoS2添加量为4%(质量分数)的Ti3SiC2复合陶瓷,并研究其与GCr15钢在干摩擦和油润滑条件下的摩擦磨损特性及磨损机制.结果表明,Ti3SiC2复合陶瓷与GCr15钢在干摩擦时,随时间的变化,占主导地位的磨损机制发生了变化,从以磨粒磨损为主转变为以粘着磨损为主.摩擦系数为0.176～0.283,磨损率最大为2.657×10-6mm3·N-1·m-1.油润滑条件下摩擦系数为0.062～0.134,磨损率在10-7～10-6mm3·N-1·m-1之间.复合陶瓷的干摩擦系数略高于单相Ti3SiC2的摩擦系数0.17.     

不同测试条件下TiN薄膜的摩擦学特性研究

采用电弧离子镀技术在45#钢衬底表面沉积了TiN薄膜.用显微硬度计测试了薄膜的硬度,用球一盘式摩擦磨损试验机评价了在不同测试条件下(干摩擦,水润滑,油润滑)TiN薄膜的摩擦学性能,用表面轮廓仪测试了磨痕处的磨痕轮廓,用配有能谱仪(EDS)的扫描电镜(SEM)观察和测试了磨痕形貌和磨痕处主要化学元素组成.结果表明,相对于干摩擦,水润滑和油润滑条件下,TiN薄膜的摩擦系数和磨痕深度都有明显降低的趋势.干摩擦条件下,薄膜表现为磨粒磨损和氧化磨损;水润滑条件下,薄膜表现为疲劳磨损,水对薄膜起到边界润滑作用;油润滑条件下,薄膜几乎无磨损,油起到流体润滑作用.     

摩擦次表层结构演变对40Cr钢油润滑摩擦学行为的影响

为探究摩擦变形层组织结构演变及应变硬化特性与材料摩擦磨损行为间的联系,采用盘-销摩擦磨损试验机,在研究油润滑条件下40Cr钢/GCr15钢摩擦副摩擦学性能的基础上,采用扫描电子显微镜(SEM)、超景深三维金相显微镜(OM)和显微硬度计等对40Cr销试样磨损表面形貌及摩擦诱发的变形层组织结构和性能进行了分析。结果表明:随着磨损时间延长,试样的磨损机理由轻微粘着磨损发展为轻微粘着+局部轻度剥落的复合磨损;磨痕截面的塑性变形程度和硬化效应随磨损时间的延长逐渐上升,近表层局部区域形成湍流状结构并逐渐向表层迁移剥离,湍流状结构是循环摩擦接触过程中应变局域化和剪切失稳机制共同作用的结果,其发展和剥离过程与材料稳定磨损状态下的高磨损率密切相关。     

浸植物油激光凹坑填充试件表面的摩擦磨损性能

为研究浸植物油激光凹坑填充PI/5%PTFE 45钢表面的摩擦磨损性能,采用激光焊接机在45钢试件表面制备凹坑织构,将PI、PTFE混合粉末填充至凹坑内,选用蓖麻油、大豆油、玉米油浸渍凹坑填充试件,制得浸植物油凹坑填充试件,并进行销盘式摩擦磨损试验,通过观察磨损表面,测量表面磨痕宽度和深度及摩擦系数、磨损量、表面微观形貌表征浸油凹坑填充试件表面的摩擦磨损性能。结果表明：与凹坑填充试件相比,浸植物油凹坑填充试件的摩擦学性能更好;与浸玉米油和浸大豆油凹坑填充试件相比,浸蓖麻油凹坑填充试件表面的磨损量分别降低了94.12%、85.29%,表面磨损最轻微;与大豆油和玉米油相比,蓖麻油的黏度、饱和脂肪酸比例最高,而且蓖麻油酸存在2个极性基团,蓖麻油的上述特点提高了浸蓖麻油试件表面的抗磨和承载能力,因此浸蓖麻油试件表面呈现出较好的摩擦学性能。     

凹坑体积对中碳钢织构表面摩擦磨损特性的影响

为了改善高速钢表面的摩擦磨损性能,采用钻削加工的方法,在45钢表面加工出不同深度的凹坑织构,进行凹坑织构表面与GCr15的摩擦磨损试验,测量了摩擦系数和磨损量,观察了试件磨痕表面,分析了凹坑体积对织构表面摩擦磨损性能的影响。结果表明:凹坑织构表面的摩擦系数和磨损量首先随着凹坑体积的增加而减小,当凹坑体积达到某一值后,摩擦系数和磨损量不再随着体积的增加而减小;凹坑织构的容屑作用有助于提高织构表面的摩擦磨损特性; 45钢在磨损过程中存在磨屑的搭桥覆盖现象,影响了凹坑的容屑能力,限制了凹坑织构表面耐磨性能的提高。     

690合金在去离子水和干态下的微幅冲击磨损行为研究

在小载荷冲击实验台上,通过改造夹具,实现了管/平面接触方式,以模拟蒸汽发生器中传热管与抗震条发生的微幅冲击磨损。以690合金传热管和405不锈钢为试验材料,在不同的冲击载荷和润滑条件(干态与去离子水中)下进行了微幅冲击磨损试验,通过分析磨痕面积、微观形貌、断口形貌和磨损区硬度等,探讨了690合金受微幅冲击磨损和失效机理。研究结果表明:在干态环境下,小载荷时690合金的磨损机制主要为氧化和剥落。随着载荷的增大,其损伤机制为氧化磨损和疲劳磨损;在去离子水环境条件下,小载荷时,损伤轻微;随着载荷的增大,其损伤机制为疲劳磨损。水介质显著的延缓了材料的开裂时间。     

非稳态条件下轴承钢的组织均匀性对其摩擦磨损性能的影响

为探究非稳态条件下不同组织轴承钢的摩擦磨损性能,采用光学和扫描电子显微镜(OM和SEM)、X射线衍射仪(XRD)、硬度计对两种GCr15钢的显微组织、残余奥氏体(A')、硬度进行分析,采用UMT-2摩擦磨损试验机进行乏油、干摩擦两种非稳态滑动摩擦磨损试验,通过SEM、三维形貌仪对磨痕形貌进行分析,研究非稳态条件下组织对性能的影响.结果表明:国内的1#GCr15钢组织不均匀,淬-回火后金相组织呈现典型的"黑白区"形貌,且带状和网状碳化物的等级明显高于国外的2#GCr15钢.两种条件下,1#GCr15钢摩擦系数和磨损量均大于2#GCr15钢;乏油条件下两种钢的磨损机制均为磨粒磨损;干摩擦条件下,1#GCr15钢以氧化、黏着、剥落磨损为主;2#GCr15钢以黏着磨损为主,伴随少量氧化磨损.碳化物不均匀导致轴承钢组织不均匀,同时增加淬火开裂倾向,使其表层薄弱区域在摩擦磨损过程中产生裂纹,造成剥落或早期失效.     

电流密度对Ni-W合金镀层摩擦磨损性能的影响

现有的Ni-W合金镀层摩擦磨损性能研究较少涉及镀层制备条件的影响。在不同电流密度下采用脉冲电沉积法在45钢表面制备了Ni-W合金镀层,测试了Ni-W合金镀层在干摩擦及油润滑摩擦条件下的摩擦磨损性能,并观察磨损形貌,分析其磨损机理。结果表明:在干摩擦状态下,随着电流密度增加,Ni-W合金镀层的磨损量逐渐降低,但摩擦系数逐渐升高,45钢的磨损主要是黏着磨损中的擦伤磨损,Ni-W合金镀层主要为磨粒磨损,个别存在少量疲劳磨损;在油润滑摩擦状态下,随着电流密度增加摩擦系数保持稳定,磨损量逐渐降低,Ni-W镀层与45钢的磨损形式均为磨粒磨损,45钢存在少量疲劳磨损。     

聚四氟乙烯/碳纤维增强聚酰亚胺复合体系的摩擦学性能

研究评价了不同PTFE含量的碳纤维增强P1复合材料的力学和摩擦学性能，并分析了在干摩擦和水润滑2种不同条件下的磨损表面形貌和磨损机理。研究表明：PTFE以10%添加时PI/CF/PTFE体系的机械性能最佳，而摩擦学性能以5%添加为佳；随PTFE含量的增加，复合材料的摩擦系数降低，磨损率增加。水润滑下，摩擦系数和磨损率比干摩擦下的都有相应的降低。干摩擦下，材料的磨损均以塑性变形、微观破裂及破碎为主导；水润滑下，这一机制显著减弱，归因于水的润滑和冷却作用。     

轧辊表面CrAlNx涂层的摩擦磨损性能研究

采用真空离子镀的方法在材料为45钢的轧辊表面涂覆Cr Al Nx涂层,优化制备了Cr Al Nx涂层的制备工艺,研究了Cr Al Nx涂层的摩擦性能。通过现代分析手段扫描电子的显微镜(SEM)等方法进行了涂层表面形貌、涂层厚度和磨痕形貌的测试分析,研究结果表明:在GCr15配副件条件下,Cr Al Nx涂层摩擦系数均随速度和载荷的增加而降低,随着加载载荷和滑动速度的增加,GCr15配副件条件下的磨损率增大,其磨损方式主要表现为黏着磨损和磨粒磨损的混合形式。     

不同条件下Al2O3基陶瓷材料的摩擦磨损性能研究

本文对ＡＩ２Ｏ３基陶瓷材料／４５＃钢摩擦副的摩擦系数与４５＃钢／４５＃风的摩擦系数作了对比滑动摩擦试验研究,观测分析了ＡＩ２Ｏ３基陶瓷材料磨痕形貌,并就干摩擦、油润滑状态下ＡＩ２Ｏ３基陶瓷材料的磨损机理进行了分析。结果表明：分别在干摩擦和２０＃机油润滑下,ＡＩ２Ｏ３基陶瓷材料／４５＃钢的摩擦系数均比４５＃钢自配副时的低。在干摩擦条件下,ＡＩ２Ｏ３基陶瓷材料的磨损机理是脆性微剥落和磨粒磨损,油润滑条     

GCr15及G20CrNi2Mo轴承钢材料微观组织和摩擦磨损性能研究

为了探究不同轴承钢在不同载荷和速度下的摩擦磨损性能,使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、洛氏硬度计等对GCr15高碳轴承钢和G20CrNi2Mo渗碳轴承的钢组织、物相及硬度进行了表征,利用UMT摩擦磨损试验机对轴承钢材料进行了不同条件下的干摩擦磨损实验,并分析了其磨损性能.结果表明:在该实验条件下,GCr15高碳轴承钢和G20CrNi2Mo渗碳轴承钢磨擦系数和磨损随着载荷的增加而减少,随摩擦速度的增加而增加;且摩擦速度较低时,GCr15 高碳轴承钢的摩擦磨损性能优于 G20CrNi2Mo 渗碳轴承钢,而当摩擦速度为0. 17 m·s-1时, G20CrNi2Mo渗碳轴承钢磨损性能优于GCr15高碳轴承钢.磨损机制结果表明,两种轴承钢干摩擦机制均为粘着磨损和磨粒磨损,且G20CrNi2Mo渗碳钢表面粘着磨损程度较严重.     

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。     

PTFE微粉/CF改性PEEK复合材料的摩擦磨损性能

为解决核电水循环系统中鼓型旋转滤网驱动装置的耐腐蚀问题,本文研究了碳纤维和聚四氟乙烯微粉改性的聚醚醚酮复合材料在干摩擦、水润滑和油润滑条件下的摩擦磨损性能.通过机械共混、高温模压的方法,制备了不同质量分数的聚四氟乙烯(PTFE)微粉/碳纤维(CF)/二硫化钼(MoS_2)/聚醚醚酮(PEEK)复合材料.采用拉伸试验机和塑料洛氏硬度计测试其力学性能,采用摩擦磨损试验机测试了复合材料在干摩擦、水润滑和油润滑条件下的摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜对其摩擦表面形貌进行分析.结果表明:复合材料在水润滑和油润滑时摩擦系数及磨痕宽度均较小,但水润滑时摩擦系数波动幅度较大且磨痕宽度略高;复合材料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,油润滑时摩擦面可形成连续的润滑膜而保持光滑,水润滑时水流冲刷破坏了摩擦面上固体润滑膜的稳定性;CF质量分数增加时,复合材料的洛氏硬度和压缩强度递增,压缩强度达到164 MPa,PTFE微粉质量分数增加时,复合材料的洛氏硬度和压缩强度递减;CF质量分数增加时,复合材料的干摩擦系数及磨痕宽度下降,PTFE微粉质量分数增加时,复合材料的干摩擦系数下降,达到0.17.     

不同速度、载荷下点接触弹流润滑计算

人造织构表面在润滑条件下,较光滑表面提高了润滑性能,减少磨损.为了深入了解织构表面形貌对流体润滑影响的机理,本文提出了规则凹坑表面油膜压力的计算方案和公式,比较了粗糙表面与光滑表面的最小油膜厚度和压力分布.结果表明,低速、低载时,规则凹坑表面具有更大的最小油膜厚度,更接近弹流润滑的典型膜厚,而接触面间的最大油膜压力降低.     

阴极极化对滑移区微动腐蚀行为的影响

研究了45^#、GCr15和0Cr18Ni9钢在水、酸雨和海水介质中的微动腐蚀特性，以及阴极极化作用的影响．结果表明：与干态和水介质的情况相比，在酸雨和海水中这3种钢的摩擦因数降低，阴极极化使摩擦因数升高．在酸雨和海水介质中3种钢的微动腐蚀材料流失量均小于干态，阴极极化显著降低了微动腐蚀损伤和材料流失．在微动腐蚀条件下材料的流失小于干态，微动与腐蚀之间表现出“负”交互作用，是介质及其产生的腐蚀产物膜参与微动过程的原因，从而改变了摩擦副接触区表面状态，减少了摩擦副直接接触．     

带表面防护层复合材料层板的低速冲击及冲击后压缩性能试验研究

对增加了表面防护层的国产碳纤维/增韧环氧树脂CCF300/5228A层板的低速冲击及冲击后压缩性能进行了试验研究。通过落锤式低速冲击试验,得到了各组层板的冲击接触力历程、凹坑深度和内部分层面积等特征,而冲击后压缩试验结果可用来对各组层板的损伤容限性能进行评估。结果表明,同裸板相比,加了表面防护层的层板其分层起始载荷变化不大,但形成同样的1.0 mm凹坑所需的冲击能量增大了24%~46%。而对于内部分层,在一定的冲击能量范围下,加表面防护层的层板的C扫分层面积比裸板减小了20%~50%,而在同样凹坑深度的情况下,层板在加了表面防护层之后分层面积变化不大。冲击后压缩性能与内部分层情况具有较大的关联性,同样冲击能量下分层面积较小的各组带表面防护层板,其冲击后压缩强度和破坏应变相对于裸板的提高在15%~50%之间,而在凹坑深度相同的情况下,二者的冲击后压缩强度和破坏应变相差不大。