树脂基摩擦材料耦合机理研究

目的提高树脂基摩擦材料的机械性能和摩擦磨损性能。方法利用纤维的协同耦合效应制备混杂纤维增强材料,通过正交实验法设计配方,探究混杂纤维对摩擦材料性能的影响。借助扫描电镜对磨损表面和磨屑的微观形貌进行分析,使用能谱分析其元素组成,以探究摩擦材料的耦合机理。结果混杂纤维含量从8%增加到10.5%,摩擦材料的洛氏硬度和剪切强度分别维持在50～75 HRB、11.5～16.5 MPa适宜范围内,其中S3试样的洛氏硬度最大,为71 HRB,S4试样的剪切强度最大,为16.1 MPa。混杂纤维的交叉耦合效应决定了摩擦材料的机械性能。碳纤维在接触表面形成一层转移膜,发挥着润滑降温的作用,对摩擦材料的摩擦系数及磨损率均影响最大。结论转移膜的形成可有效缓解热衰退现象。适宜含量的混杂纤维可使摩擦表面形成连续的转移膜,且粒径细小的磨屑可提高转移膜的自洁性,从而降低摩擦材料的磨损率。磨损机理也由磨粒磨损和粘着磨损转变为多种机理综合的磨损形式。     

矿钻轴承摩擦副EX30钢与55SiMoV钢渗碳淬火后的耐磨性能

矿用牙轮钻头牙爪和轴承滚柱组成的滚动摩擦副的低耐磨性是轴承系统早期失效的主要原因。分别对牙爪大滚道用钢EX30和滚柱用钢55SiMoV设计不同的渗碳表面碳含量及淬火表面硬度,通过摩擦副的正交磨损试验和显微组织观察分析剥落磨屑的形貌,确定影响摩擦副耐磨性的主次因素和最佳耐磨性的渗碳淬火质量指标匹配。结果表明,影响摩擦副耐磨性的主次因素依次为EX30钢表面碳含量,55SiMoV钢淬火硬度,EX30钢淬火硬度;最佳耐磨性的匹配为EX30钢表面碳含量为1.0%~1.1%且表面硬度为58~59 HRC,55SiMoV钢表面碳含量为0.80%~0.90%且表面硬度为59~60 HRC;磨损形式为表面接触疲劳浅层剥落。     

铍含量对钛基非晶复合材料摩擦行为的影响

通过真空电弧熔炼制备了一系列钛基非晶复合材料和钛基非晶合金,研究了合金中铍元素的含量对整体合金摩擦行为的影响。随着合金中铍元素的减少,非晶复合材料中的枝晶体积分数逐渐增加,整体合金的摩擦系数降低,但是合金的磨损率升高。所有材料的磨损表面都展现出了磨粒磨损的磨损机制,并且磨屑的尺寸随着枝晶体积分数的升高而逐渐降低。     

WC/铁基表面复合材料摩擦磨损特性研究

为了获得质优价廉的耐磨材料,作者采用铸渗法制造WC增强金属基表面复合材料,研究了WC颗粒含量(质量分数)对渗层在干摩擦磨损条件下的摩擦磨损性能的影响.结果表明:当WC颗粒含量为45%时,摩擦系数与耐磨性最好;用SEM观察磨痕形貌,发现试样的磨痕最为平整、光滑,且塑性变形较轻;磨损机制主要以剥层、撕裂和塑性变形为主;表明添加适量的增强颗粒能有效地降低摩擦副之间的犁沟和粘着效应.     

铍含量对钛基非晶复合材料摩擦行为的影响（英文）

通过真空电弧熔炼制备了一系列钛基非晶复合材料和钛基非晶合金,研究了合金中铍元素的含量对整体合金摩擦行为的影响。随着合金中铍元素的减少,非晶复合材料中的枝晶体积分数逐渐增加,整体合金的摩擦系数降低,但是合金的磨损率升高。所有材料的磨损表面都展现出了磨粒磨损的磨损机制,并且磨屑的尺寸随着枝晶体积分数的升高而逐渐降低。     

不同基体炭结构的C/C复合材料摩擦表面特性和摩擦磨损机理

与表面镀Cr的40Cr钢配副进行滑动摩擦实验后,在JSM 6360LV扫描电镜上观察6种具有不同基体炭结构的C/C复合材料的磨损表面形貌。结果表明:完全光滑层(SL)炭结构的C/C复合材料摩擦表面在任何载荷下均难以形成完整的磨屑膜;完全粗糙层(RL)炭结构、粗糙层/树脂炭(RL/RC)的材料摩擦表面在低载荷时能形成较厚的磨屑膜,在高载荷时表面摩擦膜均很薄;完全RC结构试样摩擦表面在低载荷时完整、致密,在高载荷时有显著的磨屑膜剥落;RL/SL/RC、SL/RC结构试样在低载荷时的表面摩擦膜薄,而高载荷时,RL/SL/RC材料的基体炭磨损比SL/RC的严重;RL/SL或SL炭在摩擦中的损伤呈现阶梯状磨损形貌,RL炭在摩擦后难以分辨出原始形貌,RC炭在部分摩擦表面则为条纹状磨损形貌;RL/SL/RC、SL/RC结构的C/C复合材料摩擦形貌的稳定性高,材料耐磨性好,在一定载荷范围内有利于降低材料的摩擦因数和体积磨损。     

镀铜石墨含量对Fe-25Cu基摩擦材料组织结构及摩擦性能的影响

目的 为改善石墨与铜铁基摩擦材料的结合方式,探究不同含量的镀铜石墨对铜铁基摩擦材料组织结构的影响,并研究加入不同含量的镀铜石墨时,摩擦材料的摩擦性能和摩擦机理。方法 采用热压烧结法制备Fe-25Cu基摩擦材料,利用扫描电镜、X射线衍射等表征手段进行表征,并利用摩擦磨损试验机测试摩擦材料的摩擦性能,分析摩擦因数。摩擦试验后的材料利用扫描电镜进行表面观测,分析摩擦磨损机理。计算材料摩擦后的磨损量,以此分析镀铜石墨含量对摩擦材料的影响。结果 相同转速下随着镀铜石墨含量的增加,平均摩擦因数降低,当镀铜石墨的质量分数为9%时,摩擦因数曲线最平稳;随着镀铜石墨含量的增加,摩擦因数逐渐降低,磨损率先减少后增加。当加入9%的镀铜石墨时,该材料的摩擦性能最好,此时材料的摩擦因数为0.436,磨损率最低为0.023 mm;黏着磨损和磨粒磨损是添加镀铜石墨的摩擦材料的主要摩擦机理。结论 在Fe-25Cu基摩擦材料中镀铜石墨与基体的结合情况优于石墨与基体的结合,同时加入镀铜石墨Fe-25Cu基摩擦材料的摩擦因数高,磨损量小。     

基于分子动力学理论制备含氮磷硼酸酯添加剂及其摩擦学性能

利用分子动力学(MD)理论设计合成了一种新型含氮磷硼酸酯极压抗磨添加剂NBPE,分别采用元素分析仪和红外光谱仪(FTIR)对分子结构进行表征。采用热重分析法(TG)和饱和蒸汽法分别考察化合物的热稳定性与水解稳定性;采用四球摩擦磨损试验机考察NBPE的含量对润滑油摩擦学性能的影响;利用立式万能摩擦磨损试验机研究不同润滑条件下钢-铜摩擦副的摩擦磨损性能;利用扫描电子显微镜(SEM)观察试样表面磨痕形貌,利用能谱分析仪(EDS)分析磨斑表面附着物组成。结果表明:NBPE是一种具有良好热稳定性、水解稳定性和优异的极压、抗磨性的润滑油添加剂;添加剂在金属表面发生摩擦化学反应形成摩擦化学产物是提高其极压、抗磨性能的根本原因;当润滑油中NBPE的含量为0.15%(质量分数)时,润滑油具有最佳的极压、抗磨性能,其油膜强度提高了148%,磨斑直径降低了23.2%;在钢-铜摩擦过程中,摩擦因数和铜磨损率分别降低了59.4%和45.2%,获得光洁度较好的铜表面。     

微合金元素Nb对亚共晶灰铸铁摩擦磨损性能的影响

研究了微合金元素Nb对亚共晶灰铸铁摩擦磨损性能的影响。制备4种不同Nb含量摩擦盘试样(0%、0.12%、0.21%、0.33%,质量分数),选用不含石棉的树脂基摩擦材料作为对偶,利用定速式摩擦试验机进行摩擦试验。测试前,采用SEM、TEM和OM对摩擦盘的微观组织结构进行观察。测试结束,利用SEM对摩擦副磨损表面进行分析。结果表明,系统摩擦系数随Nb含量的增加先增大后减小。这与Nb对珠光体基体的细化效果有关。其次,Nb对系统高温工况下摩擦效率有消极影响,这是因为添加Nb后导致石墨组织细化,影响摩擦界面散热效率。再者,摩擦盘耐磨性在Nb含量为0%～0.21%范围内,随Nb含量的增加而提高,当Nb含量为0.33%时,受磨损机制转变影响,出现明显下降。     

缸套-活塞环织构化耦合机理及减摩性能研究

目的在工况恶劣的船舶柴油机中,运用表面织构技术提高缸套-活塞环的表面摩擦性能。方法选用实船上的两种缸套-活塞环材料M与W,加工成销盘样式,利用激光打标机在活塞环销上加工圆形凹坑织构,在缸套盘上加工沟槽织构。将未织构化缸套和活塞环与织构化缸套和活塞环互相配对,在RTEC多功能摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损试验。从摩擦系数、磨损量、磨损形貌、能谱等方面,进行光滑、单一织构与耦合织构减摩性能的对比分析。结果相比于未织构与单一织构化表面,两种材料的耦合织构均拥有最低的摩擦系数,其中M材料的减摩性能最高增强21.52%,W材料最高增强27.29%。耦合织构还拥有最低的磨损量,使M、W材料的抗磨损能力分别提高81.10%、36.14%。耦合织构能显著降低M、W材料磨损后的表面粗糙度,并提升其润滑油滞留能力。织构内部与接触面的Fe、C分布呈现区域性,在缸套表面磨痕处发现少量Cu元素。结论沟槽与凹坑织构的耦合作用能有效增强油膜的形成与稳定能力,沟槽与凹坑织构可储存磨屑,提升磨屑捕集效率,防止磨屑持续划伤表面。缸套材料中的Cu与耦合织构协同作用,吸附在表面磨痕处,形成软膜,提高承载能力,降低磨损与粗糙度。     

Mg-11Y-5Gd-2Zn镁合金干滑动的摩擦磨损行为

采用往复式摩擦磨损试验机对铸态和T6态Mg-11Y-5Gd-2Zn合金进行干摩擦磨损试验,研究载荷（3~15N）、磨擦速度（0.03~0.24m/s）、摩擦温度（25~200 °C）对合金磨损率的影响,并通过扫描电镜观察合金磨损表面形貌和磨屑。结果表明：随着载荷的增加,合金的磨损率几乎呈线性增加;随着摩擦速率的增加,合金的磨损率降低;铸态合金的磨损率高于T6态合金的。Mg-11Y-5Gd-2Zn合金中的Mg12Y1Zn1相、表面氧化相和残留的磨屑影响合金的磨损率。在本试验条件下,磨损机制主要是粘着磨损和塑性变形。     

耐磨材料与使用工况关系研究

研究比较了高锰钢，马氏体球铁和中碳马氏体钢在二体静载和三体动载条件下的磨损特性，从而找出耐磨材料与使用工况关系。结果表明，在静载条件下，马氏体球铁耐磨性最好；在非强烈冲击条件下，中碳马氏体钢耐磨性最好；在强烈冲击条件下，高锰钢耐磨性最好。     

硼酸镁晶须增强6061铝基复合材料的干摩擦磨损行为(英文)

研究搅拌铸造工艺制备的硼酸镁晶须增强6061铝基复合材料在干滑动条件下的摩擦磨损性能。复合材料的体积分数为2%,根据增强体种类,材料分别记为:Al基体、Mg2B2O5w/6061Al、ZnO/Mg2B2O5w/6061Al和CuO/Mg2B2O5w/6061Al;讨论磨损速率和摩擦因数之间的关系。结果表明:在4种材料中,ZnO/Mg2B2O5w/6061Al复合材料的磨损率最低。随着载荷和滑动速度的增大,基体和复合材料的摩擦因数和磨损率降低,摩擦磨损机制由轻微磨损机制转向严重磨损机制。     

硬质涂层的微磨粒磨损评价方法

微磨粒磨损试验是最近发展起来的评价涂层耐磨性的方法。比较了通过微磨粒磨损试验和球（销）盘磨损试验评价硬质涂层耐磨性的差别,论述了涂层耐磨性评定结果与涂层零件使用性能之间的关系。被测试的涂层为CrN和CrSiN,工件为高速钢钻头。研究结果表明,用微磨粒磨损试验测得的微粒磨损系数（ka）与镀层钻头的钻孔寿命之间存在一定关系,也即当后。小于某一数值时,镀层钻头的钻孔寿命较高。而用球（销）盘磨损试验法测定的比磨损率则与钻头的钻孔寿命无内在联系。     

冲击载荷的变化对不同含碳马氏体钢动载磨粒磨损系统耐磨性的影响

用２０Ｃｒ、４０ＣｒＳｉ和Ｔ１０三种材料，热处理成近乎单相马氏体组织，分别作为动载三体磨粒磨损试验的上、下耐磨试样，研究了冲击载荷的变化对系统耐磨性的影响。结果表明：在冲击功为１．０Ｊ时，具有高碳马氏体的Ｔ１０钢相互配副时，系统取得最佳耐磨性；当冲击功增加为３．６Ｊ时，具有中碳马氏体的４０ＣｒＳｉ钢的相互配副时，其系统耐磨性最佳。原因在于冲击载荷的变化，改变了磨粒对材料的作用方式，使磨损机制发生变化。     

金属温热成形模具磨损问题的研究进展

从模具磨损机理、模具磨损预测模型和模具磨损预防及使用寿命提高等方面介绍了金属温热成形模具磨损问题的研究进展。在模具磨损机理方面,简述了几个经典的磨损理论并讨论了模具材料因素和工艺条件因素对磨损机理的影响。在模具磨损预测模型方面,介绍了两大类预测模具磨损的模型和方法。在模具磨损预防及使用寿命提高方面,主要从模具材料改性和成形工艺参数优化两个角度,阐述了提高模具耐磨性、减少模具磨损、延长模具使用寿命的一些措施。对于模具磨损研究有一定的参考价值。     

马氏体磨料磨损特性的研究

对20Cr,40CrSi,T8,T10 4种材料所获得的单相马氏体组织二体磨粒磨损、静载与动载三体磨粒磨损的耐磨性进行了研究,结果表明:在各种磨损条件下,马氏体的耐磨性与其固溶碳量的平方根呈抛物线关系,抛物线峰值点所对应的马氏体最佳固溶碳量,其与磨损条件有关,当磨损过程中塑变磨损比例增大时,马氏体最佳固溶碳量降低,而切削磨损比例增大时,则马氏体最佳固溶碳量升高.     

Quantification of tool wear using white light interferometry and three-dimensional computational metrology

Although several wear modes can result from machining, the most common tend to be what are referred to as flank wear and crater wear. Flank wear can be easily measured directly from images of a worn cutting tool, and this is the typical method used to quantify the condition of a tool. On the other hand, crater wear is difficult to quantify, and thus has typically been treated in a qualitative manner. The inability to characterize and compare the two wear modes in a quantitative way is an increasingly important problem as the precision of machining operations improves and cutting moves almost exclusively to the nose radius of cutting tools. This paper introduces a new approach to this problem by proposing a technique to quantify both wear modes for direct comparison. The technique measures the volumetric wear loss in the two regions by comparing three-dimensional wear data obtained by white light interferometry with ideal representations of unworn cutting tools. The resulting wear measurements are compared and related to changes in the cutting process, specifically increases in cutting forces and changes in the topography of machined surfaces.     

微量钒钛对ZG45MnVTi耐磨料磨损性能的影响

以ZG45Mn钢为对比材料,研究了含微量钒钛元素的ZG45Mn VTi钢在冲击载荷下的磨料磨损性能。研究发现:微量钒钛极大地细化了材料的组织,材料的硬度提高了25%,强度提高了50%;在1 J、2 J和3 J的冲击载荷下,以石英砂为磨料,ZG45Mn VTi比ZG45Mn钢的耐磨料磨损性能提高了1倍左右。研究结果表明:微量钒钛对ZG45Mn VTi钢的耐磨料磨损性能的贡献在于因回火马氏体组织的显著细化导致强度、硬度的提高。