γ射线辐照前后高强石墨的摩擦学行为及其磨损机制

将硬度和强度不同的两种高强石墨进行γ射线辐照,将辐照前后的石墨与SA 508钢组成摩擦副进行摩擦试验,研究了载荷和润滑条件对高强石墨摩擦学行为的影响,并基于磨损形貌分析了磨损机制。结果表明:硬度、抗压强度较低的高强石墨在低载荷下干摩擦时的摩擦因数小,摩擦稳定;硬度、抗压强度较高的高强石墨在中等载荷下干摩擦时的摩擦因数小,摩擦稳定;在湿摩擦条件下,硬度、抗压强度较低的石墨在低载荷下的摩擦因数和磨损量均较小,在较高载荷下的摩擦因数和磨损量均较大;经大剂量γ射线辐照后,高强石墨的硬度、抗压强度、抗折强度和摩擦学性能基本不变;高强石墨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,在湿摩擦条件下的磨损机制以磨粒磨损和冲刷磨损为主。     

稀土化合物改性复合材料在油润滑下的摩擦学性能

以竹纤维为增强相,通过稀土化合物改性制备一种树脂基复合材料;采用环块式摩擦磨损实验,研究稀土化合物改性复合材料在油润滑状态下载荷、转速对试样摩擦学性能的影响,以及稀土化合物改性对复合材料试样摩擦学性能的影响;比较干摩擦状态和油润滑状态下复合材料的摩擦学性能,观察和分析试样磨损表面形貌,探讨其磨损机制。实验结果表明:油润滑条件下,稀土化合物改性复合材料的摩擦因数和磨损率都随着载荷的增大而增加;较高载荷下摩擦因数随着转速的增大先增加后减小,而磨损率则呈现逐步增加的趋势;稀土化合物的改性使竹纤维和基体界面结合更为紧密,提高摩擦因数的同时降低了磨损率;在油润滑作用下,试样磨损由干摩擦时的磨粒磨损和疲劳磨损转变成为轻微的疲劳磨损;在油润滑状态下,复合材料处于边界润滑状态,故摩擦因数和磨损率均低于干摩擦。     

浸渍磷酸盐石墨与9Cr18Mo不锈钢配副的摩擦磨损性能研究

针对航空发动机石墨密封常用的摩擦副浸渍磷酸盐石墨(M234Ao)和9Cr18Mo不锈钢材料,在UMT-TriboLab试验机上进行球-盘、销-盘接触摩擦试验,研究其低速轻载、高速重载工况以及干摩擦、油润滑下的摩擦磨损性能,利用接触式形貌仪、金相显微镜等对摩擦副表面进行观察分析,并分析其磨损机制。结果表明：在油润滑及面-面接触下的摩擦因数和磨损率明显低于干摩擦和点-面接触下;添加油介质可以降低界面摩擦剧烈程度,抑制金属氧化以及降低摩擦因数,特别是在高速重载工况下;M234Ao和9Cr18Mo配副间的磨损机制以磨粒磨损和黏着磨损为主,伴随有犁沟、微裂纹及擦伤现象。     

浸渍石墨配对9Cr18密封摩擦副的摩擦特性

针对无压喷油运行工况下机械密封端面磨损严重问题,基于多功能摩擦磨损试验机开展浸呋喃树脂石墨M180K和浸锑石墨M181D配对9Cr18金属环的摩擦磨损试验。探讨操作工况参数轴向载荷和线速度对浸渍石墨摩擦因数和摩擦扭矩两摩擦特性参数的影响,对比研究不同摩擦状态下线速度对两摩擦特性参数的影响,并基于三维形貌仪采集2种浸渍石墨试验前后的表面形貌。结果表明：低黏油润滑工况,一定范围内提高pv值有助于减小浸渍石墨摩擦因数,但轴向载荷的增加提高了摩擦扭矩;而较大轴向载荷时,增加线速度有助于减小摩擦扭矩;相同操作工况和摩擦状态下,浸锑石墨摩擦因数显著小于浸呋喃树脂石墨对应值且表面磨损轻微;相比而言,浸锑石墨的耐磨性更优异,更适用高参工况。     

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。     

高载荷条件下石墨-石墨摩擦副的摩擦学特性研究

利用研制的高载荷条件下摩擦因数测试装置,研究了石墨/石墨摩擦副在空气、水和油介质中的摩擦学特性。结果表明在4~15MPa范围内,随着载荷的增加,摩擦副在空气、水和油介质中的摩擦因数都逐渐降低;在油介质中摩擦副的摩擦因数最小,在水介质中摩擦因数变化最平稳,在空气中摩擦因数最大,且随载荷的增加变化幅度最大。磨损表面原始形貌对比分析表明,在空气中,摩擦副表面处于边界润滑状态,主要磨损机制是粘着磨损和犁削;水润滑条件下为轻微犁削;油润滑条件下,摩擦副表面处于为边界润滑和流体润滑状态,油中的减摩剂对试样表面有抛光作用。     

碳纤维增强杂萘联苯聚醚砜酮复合材料的摩擦学性能研究

利用MRH-03型环-块摩擦磨损试验机研究不同碳纤维含量的聚醚砜酮(PPESK)基复合材料的摩擦磨损性能,讨论载荷、速度及润滑介质对质量分数10%碳纤维增强复合材料摩擦磨损性能的影响,并用SEM观察材料的断面形貌和磨损表面形貌。结果表明：适量碳纤维的加入可以明显提高材料的摩擦磨损性能,并使得复合材料干摩擦条件下的磨损机制由严重的磨粒磨损和黏着磨损转变为黏着磨损和轻微的磨粒磨损。以质量分数10%碳纤维增强的复合材料为例,随着载荷的增加复合材料在干摩擦条件下的摩擦因数降低,而磨损率先降低后增加,在高滑动速度下复合材料的摩擦因数降低而磨损率增加;而海水润滑介质的加入大大降低了材料的摩擦因数和磨损率,并使得复合材料的磨损机制由干摩擦条件下的黏着磨损和轻微的磨粒磨损转变为轻微的磨粒磨损。     

碳纤维增强杂萘联苯聚醚砜酮复合材料的摩擦学性能

利用MRH-03型环-块摩擦磨损试验机研究不同碳纤维含量的聚醚砜酮(PPESK)基复合材料的摩擦磨损性能,讨论载荷、速度及润滑介质对质量分数10%碳纤维增强复合材料摩擦磨损性能的影响,并用SEM观察材料的断面形貌和磨损表面形貌。结果表明:适量碳纤维的加入可以明显提高材料的摩擦磨损性能,并使得复合材料干摩擦条件下的磨损机制由严重的磨粒磨损和黏着磨损转变为黏着磨损和轻微的磨粒磨损。以质量分数10%碳纤维增强的复合材料为例,随着载荷的增加复合材料在干摩擦条件下的摩擦因数降低,而磨损率先降低后增加,在高滑动速度下复合材料的摩擦因数降低而磨损率增加;而海水润滑介质的加入大大降低了材料的摩擦因数和磨损率,并使得复合材料的磨损机制由干摩擦条件下的黏着磨损和轻微的磨粒磨损转变为轻微的磨粒磨损。     

铜合金镶嵌石墨材料的摩擦磨损性能

将硬度和强度不同的2种石墨分别镶嵌于Cu-15Ni-8Sn合金基体上,然后将Cu-15Ni-8Sn合金镶嵌石墨材料与05Cr17Ni4Cu4Nb沉淀硬化不锈钢组成摩擦副,研究了不同载荷(490,980,1470N)和润滑条件(干摩擦与湿摩擦)下该材料的摩擦磨损性能.结果表明:干摩擦条件下该材料的摩擦因数随载荷的增大基本呈增大趋势,且镶嵌较高硬度和强度石墨时材料的干摩擦因数小于镶嵌较低硬度和强度石墨时材料的;湿摩擦条件下,镶嵌较高硬度和强度时石墨材料的摩擦因数随载荷的增大而增大,且与干摩擦条件下的相当;随着载荷的增大,在干摩擦和湿摩擦条件下的磨损量均呈增大趋势;干摩擦条件下石墨的磨损机制以磨粒磨损为主,并伴有疲劳磨损,而湿摩擦条件下的磨损机制以磨粒磨损和冲刷磨损为主.     

碳纤维增强PTFE复合材料与不同铝合金配副的摩擦磨损性能

将碳纤维增强聚四氟乙烯(PTFE)复合材料分别与4032铝合金和阳极氧化4032铝合金组成摩擦副,在干摩擦和油润滑条件下进行摩擦磨损试验,对摩擦因数、磨痕宽度及磨损形貌进行了研究。结果表明:在干摩擦条件下,复合材料与铝合金配副时,产生了严重的磨粒磨损,复合材料的磨痕宽度较大;复合材料与阳极氧化铝合金配副时,磨损机理主要为黏着磨损,并伴随着轻微的磨粒磨损,复合材料的耐磨性能有所改善;在油润滑条件下,随着碳纤维含量增加,复合材料在与铝合金和阳极氧化铝合金配副时的磨痕宽度均下降,磨损过程未出现磨粒磨损。     

润滑和载荷状态对聚甲醛齿轮服役性能的影响

基于齿轮耐久性能试验台开展了一系列干接触/油润滑下POM(聚甲醛)-POM齿轮副承载能力试验,并测量了服役过程中的轮齿温度、磨损量、齿廓精度和齿面形貌。试验发现,POM齿轮失效形式与载荷和润滑方式有关。通过对齿面微观形貌和磨屑表征,确认干接触下POM齿轮主要磨损模式为黏着磨损与磨粒磨损,而油润滑下POM齿轮失效形式为接触疲劳失效。由于润滑油减少了齿面摩擦,降低了运行温度,延缓了齿面劣化程度,因此POM齿轮在油润滑下的承载能力明显提高。     

短切玻璃纤维增强尼龙材料的摩擦与磨损

在环块式磨损试验机上研究了载荷、速度以及润滑介质等因素对自制短切玻璃纤维增强尼龙材料摩擦学行为的影响 ,利用扫描电镜对其磨损机理进行分析。发现 :材料的摩擦系数随载荷的增加而下降 ,达到最小值后 ,又随载荷的增加而持续上升 ,随着速度的增加 ,材料的摩擦系数增加 ;材料的磨损量则随载荷、速度的增加而持续增加 ;材料的磨损以粘着、疲劳为主。在润滑条件下 ,复合材料的摩擦系数大大降低 ;油润滑条件下 ,材料基本无磨损 ,但水润滑条件下 ,材料的磨损量反而比干摩擦条件下大。     

浸渍石墨/38CrMoAlA (喷涂)配对密封摩擦副的干摩擦性能

针对干摩擦机械密封在高速运转工况下密封端面的摩擦磨损而导致密封失效问题,通过试验分析几种典型摩擦副材料组对在干摩擦下的摩擦磨损性能。选择浸锑石墨M106D和浸树脂石墨M106K分别与38CrMoAlA以及喷涂Cr2O3、Al2O3的38CrMoAlA硬环组对,采用Plint摩擦磨损试验机,监测摩擦副在高速干摩擦条件下的摩擦因数,分析轴向载荷及线速度对摩擦因数的影响,通过白光干涉仪观测试验前后端面形貌。结果表明：干摩擦下,喷涂的硬环表面石墨转移附着较少,其更耐磨、磨损程度小,浸锑石墨较浸树脂石墨磨损少;6组配对试验主要磨损形式为磨粒磨损,其中浸锑石墨/喷涂Al2O3的38CrMoAlA摩擦副摩擦因数最小;由于石墨的自润滑性,适当增加转速和轴向载荷均有利于降低端面摩擦因数。     

Investigation into sliding wear performance of zinc-based alloy reinforced with SiC particles in dry and lubricated conditions

The objective of the present investigation was to assess the influence of SiC particle dispersion in the alloy matrix, applied load, and the presence of oil and oil plus graphite lubricants on the wear behaviour of a zinc-based alloy. Sliding wear performance of the zinc-based alloy and its composite containing SiC particles has been investigated in dry and lubricated conditions. Base oil or mixtures of the base oil with different percentages of graphite were used for creating the lubricated conditions. Results show a large improvement in wear resistance of the zinc-based alloy after reinforcement with SiC particles. The lubrication improved the wear resistance and friction behaviour of both the reinforced and base alloys. It was also observed that there exists an optimum concentration of graphite particles in the lubricant mixture that leads to the best wear performance. The composite experienced higher frictional heating and friction coefficient than the matrix alloy in all the cases except oil lubricated conditions; a mixed trend was noticed in the latter case. The wear rate and frictional heating increased with load while friction coefficient was affected in an opposite manner. Test duration influenced the frictional heating and friction coefficient of the samples in a mixed manner.Examination of worn surfaces revealed a change of predominating wear mechanisms from severe ploughing and/or abrasive wear for base alloy to delamination wear for the reinforced material under dry sliding conditions. The presence of the lubricant increased the contribution of adhesive wear component while reducing the severity of abrasion. This was attributed to the generation of more stable lubricant films on the contacting surfaces. Cross-sections of worn surfaces indicated substantial wear-induced plastic deformation, thereby suggesting adhesive wear to be a predominant wear mechanism in this study. The debris particles revealed deformed flakes and machining chips signifying the involvement of adhesion and abrasion modes of wear respectively.     

铜镍锡合金干滑动磨损行为研究*

大型装备上的铜镍锡合金工件常常工作在润滑不足或者无润滑的工况条件下,因此有必要研究铜镍锡材料在干摩擦下的性能。采用CEF-I型销-盘式磨损试验机对铜镍锡合金在不同载荷与转速条件下进行干滑动摩擦磨损试验,采用扫面电子显微镜、能谱仪和轮廓检测仪对磨损表面进行检测,研究铜镍锡合金的干滑动磨损行为,并探讨其磨损机制。结果表明：在转速一定时,平均摩擦因数随载荷增大总体呈波动下降趋势,铜镍锡合金试件磨损量先缓慢增加,在较高载荷下快速增加;在载荷一定时,平均摩擦因数随转速增大先增大后减小,铜镍锡合金试件磨损量总体呈先减小后增大趋势;随着载荷的增大,铜镍锡合金的磨损机制由轻微黏着和剥层磨损到明显的黏着和剥层磨损,再到严重的黏着和疲劳磨损,随着转速的增大,铜镍锡合金的磨损机制由磨粒磨损转变为黏着磨损再到剥层磨损。在较低载荷下,随着转速的增大,铜镍锡合金摩擦磨损性能保持很好的稳定性,因此铜镍锡合金适用在高转速较低载荷的干摩擦工况下。     

海水润滑赛龙材料磨损机制分析

试验研究海水润滑条件下赛龙材料的摩擦磨损性能,借助表面形貌仪、扫描电镜分析磨痕表面形貌,分析海水润滑条件下赛龙材料的磨损机制,并与干摩擦、湿润滑条件下的磨损机制进行比较。结果表明:干摩擦条件下表现为黏着磨损和磨粒磨损特征;湿润滑条件下磨损表现为微切削(磨粒磨损);海水润滑条件下的磨损中有气蚀磨损、磨粒磨损共同存在。     

Dry-Sliding Tribological Properties of Bronze–Graphite Composites

Bronze-uncoated and nickel-coated graphite composites were fabricated by powder metallurgy route. The tribological behaviors of composites sliding against AISI52100 steel ball under dry sliding condition were studied using a ball-on-disk tribometer. The nickel-coated graphite composites showed much better tribological properties in comparison with bronze and uncoated graphite composite. The friction coefficient of nickel-coated graphite composites decreased with increasing nickel-coated graphite content. However, the specific wear rate increased with the increase in nickel-coated graphite. The composite containing 15?wt% nickel-coated graphite showed the best self-lubricating properties because the compacted and stable mechanical mixed layer was formed on the worn surfaces. The wear mechanism of bronze 663 is adhesive wear and abrasive wear. The uncoated nickel-coated graphite composite shows the adhesive wear and delamination characteristics. However, the wear mechanism of nickel-coated composites is mildly abrasive wear.