晶须CaCO3和PTFE填充聚醚醚酮复合材料的摩擦学性能

用MM200磨损试验机和45钢环配副,研究不同含量碳酸钙(CaCO3)晶须和10%的聚四氟乙烯(PTFE)共同填充聚醚醚酮(PEEK)复合材料的摩擦磨损性能,用扫描电镜观察磨损表面形貌并分析磨损机理。结果表明,随着复合材料中晶须含量增加,摩擦系数持续降低,最低可降到纯PEEK的1/2;复合材料的磨损率随晶须含量的增加先大幅度减小后又缓慢回升,当晶须含量为15%-20%时,磨损率降至3.3×10-7mm3/Nm,仅为纯PEEK的3.6%,20?CO3/10%PTFE/PEEK综合摩擦学性价比较好。CaCO3晶须增强PEEK减少了复合材料在摩擦过程中摩擦副表面粘着和剥层,阻止基体树脂的热塑性变形,同时PTFE的优先粘着转移使得复合材料在对偶件表面形成连续、均匀的转移膜,两者协同有效降低摩擦系数和磨损率,提高材料的摩擦学性能。     

海水润滑条件下316L不锈钢与仿生非光滑表面CF/PEEK的摩擦学性能

为探讨高压海水轴向柱塞泵滑靴副的减阻抗磨机理,采用数控机床在CF/PEEK试样表面加工出不同形状仿生非光滑单元体,与316L不锈钢形成配副,对其在不同法向载荷下的摩擦因数、试样温度、磨损率等进行测试,并用激光共焦显微镜及扫描电子显微镜对磨损表面进行分析。结果表明:在海水润滑条件下,光滑表面配副以磨料磨损和粘着磨损为主,摩擦因数随时间稳定在0.05~0.09,试样温升大,磨损率大;非光滑表面配副可有效存储海水和磨屑,产生动压润滑效应、降低磨料磨损,摩擦以犁沟效应为主,摩擦因数稳定在0.02~0.06,试样温升小,磨损率小;随法向载荷的增加,由粘着效应所致CF/PEEK转移加快,摩擦因数和试样温度升高,磨损率降低且下降趋势逐渐减缓。     

纳米材料固体润滑干膜摩擦学性能研究

通过对纳米材料的筛选、预处理、并与普通固体润滑剂充分研磨、搅拌等一系列工艺措施,开发出纳米材料固体润滑干膜。进行了纳米材料固体润滑干膜的摩擦磨损实验,表明纳米Ａｌ２Ｏ３可以大幅度提高体润滑干膜的耐磨性,延长了固体润滑干膜的使用寿命,拓宽了固体润滑材料的应用范围,为纳米材料固体润滑干膜的广泛应用提供了有力依据。     

石墨烯/高密度聚乙烯在水润滑条件下的摩擦学性能研究

目的 探究石墨烯/高密度聚乙烯高分子材料在水润滑条件下的摩擦学性能,提高高密度聚乙烯的自润滑和耐磨损性能.方法 采用石墨烯纳米片填充高密度聚乙烯材料,利用RTEC摩擦磨损试验机,开展新型复合材料在水润滑条件下的摩擦学性能研究.通过分析新型复合材料的典型机械性能、摩擦系数、磨损形貌以及摩擦副接触表面的元素成分及分布情况,揭示石墨烯/高密度聚乙烯在水润滑条件下的摩擦磨损机理.结果 新型复合材料的拉伸强度、撕裂强度和肖氏硬度均随着石墨烯纳米片含量的增加而先增高后降低,1.5％石墨烯纳米片改性高密度聚乙烯表现出最高的强度,分别为19.81 MPa、31.34 MPa和92.6HSA.新型复合材料的平均摩擦系数和体积行程磨损率总体随着石墨烯含量的增加而减小,1.5％石墨烯纳米片改性的高密度聚乙烯平均摩擦系数和体积行程磨损率比纯高密度聚乙烯分别降低了53.6％和73.9％.Si3N4陶瓷球与1.5％、0.6％石墨烯纳米片改性高密度聚乙烯进行3600 s对磨试验,其磨损区域的碳元素质量分数分别约为3.5％和0.3％,表明含量较高的石墨烯纳米片有利于在微观界面形成石墨烯润滑层,从而降低摩擦系数.结论 石墨烯纳米片显著影响高密度聚乙烯的自润滑性能和耐磨损性能,适量的石墨烯纳米片促进了高密度聚乙烯磨损界面石墨烯润滑层的形成,降低摩擦系数和磨损量.该研究可为设计低摩擦、耐磨损的水润滑轴承复合材料提供参考.     

水性环氧粘结固体润滑涂层的摩擦学性能研究

水性环氧粘结固体润滑剂,以水作为分散介质,具有价格低廉、无毒、不燃等优点,并且不含VOC,是一类有很好的发展前景的环保型润滑剂。制备了一种环保型的含MoS2、石墨和Sb2O3的性能优良的水性环氧粘结固体润滑剂,其具有优异的理化性能和摩擦学性能,尤其是在微动磨损的条件下,其摩擦学性能优于有机溶剂型粘结固体润滑涂层对比样品。环保的摩擦学性能优异的水性环氧粘结固体润滑剂的制备,为环保型润滑剂的发展提供了很好的依据。     

宽温域环境下不同纤维织物/聚酰亚胺复合材料的摩擦学性能研究

目的 研究高温条件下聚合物织物复合材料的摩擦学性能。方法 分别制备碳纤维织物及芳纶纤维织物/聚酰亚胺复合材料及纯聚酰亚胺(CF-PI、AF-PI及PI),对比研究2种织物复合材料与聚酰亚胺的热力学性能,以及在25、50、100、150、200 ℃下的摩擦学性能。结果 AF-PI的热稳定性低于CF-PI,其中CF-PI热失质量稳定在800 ℃左右,AF-PI的热失质量稳定在700 ℃左右。同时,2种织物复合材料的拉伸强度均高于纯PI,且CF-PI的拉伸强度要高于AF-PI。断面形貌分析发现,CF-PI为脆性断裂,AF-PI为韧性断裂。摩擦实验结果表明,25 ℃时,AF-PI的摩擦系数和磨损率较低,更适用于室温环境,而CF-PI在200 ℃时具有较好的耐磨性,其磨损率为1.48´10^–4 mm³/(N×m)。结论 转移膜结构和化学状态分析证实,由于CF-PI与GCr15之间较强的界面作用,室温条件下对摩后,轴承钢表面更易发生摩擦氧化。高温条件下,由于金属–有机螯合物的形成,提高了转移膜的结构稳定性,CF-PI表现出优异的摩擦学性能,然而200 ℃时,由于AF-PI的力学性能降低,材料被磨穿,转移膜的结构被破坏,导致了金属之间的摩擦,发生了严重的摩擦氧化。     

Ni-Mo-Y-Gr复合材料的制备及其在宽温域条件下的摩擦学性能

采用放电等离子烧结技术制备了Ni-Mo-Y-Gr(石墨烯)自润滑复合材料,通过光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、拉曼及高温摩擦实验机对复合材料的微观组织、成分、力学性能及摩擦磨损性能进行了研究。结果表明：Ni-Mo-Y-Gr复合材料的组织均匀致密,随着石墨烯含量的增加,复合材料的密度、硬度及屈服强度呈下降趋势,实际密度大于计算理论密度,即复合材料制备过程中发生了冶金熔合与固溶;Ni-Mo-Y-Gr复合材料在室温至600℃范围内具有较低的摩擦系数及磨损率,表明其具有较好的摩擦学性能;在室温、200和400℃时石墨烯起到了良好的润滑作用,在600℃时的主要润滑相为石墨烯、NiO、MoO₂、MoO₃和NiMoO₄;在800℃时形成NiMoO₄及镍钼的氧化物,难以形成完整、有效的润滑层,从而使复合材料的摩擦学性能有所下降。     

石墨-磷酸铝铬润滑涂层的制备及其摩擦学性能

以磷酸H3PO4、氢氧化铝Al(OH)3和氧化铬CrO3为原料合成了磷酸铝铬胶黏剂(ACP),并制备了以该磷酸铝铬为胶黏剂,胶体石墨为固体润滑剂的粘结固体润滑涂层。研究了石墨与磷酸铝铬胶黏剂的质量比、磷酸铝铬胶黏剂中金属离子与磷酸根的比值、铬含量以及磷酸铝铬的合成温度对润滑涂层摩擦磨损性能的影响。结果表明:磷酸铝铬胶黏剂的耐温性能优良,以磷酸铝铬为胶黏剂的石墨固体润滑涂层具有优异的减摩抗磨性能;磷酸铝铬胶黏剂的组成、分子结构对固体润滑涂层的摩擦磨损性能有较大影响,其中当磷酸铝铬胶黏剂中金属离子与磷酸根的比值(M∶P)为1∶3,铬铝比(Cr∶Al)为1∶3,合成温度为100~110℃时,石墨-磷酸铝铬润滑涂层的摩擦磨损性能最好。     

表面微织构复合固体润滑材料的摩擦学性能研究进展

为提高摩擦副之间的摩擦学性能,润滑油添加剂、低摩擦表面以及表面微织构等作为改善表面摩擦学性能的手段已得到国内外研究工作者的广泛关注并取得了一定的成果,而表面微织构复合固体润滑材料技术作为一种集成了已有各种减摩手段优点的复合技术开始被研究。 文中综述了表面微织构与固体润滑材料复合的物理和化学方法;评述了表面微织构几何形状、参数和固体润滑材料种类对复合表面摩擦学性能的影响;分析了表面微织构复合固体润滑材料的减摩机制;最后指出了该复合技术目前尚待解决的问题,并对该技术下一步的发展方向和实际应用进行了展望。     

速度和载荷对凹坑织构乏油润滑摩擦学性能的影响

摩擦副表面加工特定的织构后会在不同速度和载荷以及严重乏油的条件下运行,比如设备的启停阶段。因此有必要研究极度乏油条件下速度和载荷对凹坑织构表面摩擦学性能的影响,为表面织构的实际应用进行前期探索。利用激光加工技术在45钢表面加工凹坑织构;在UMT-2型多功能摩擦磨损试验机上,采用球-盘式分别对织构和未织构试样进行乏油滑动试验;利用三维表面轮廓仪和扫描电镜等分析试样表面的磨损形貌。结果表明:相比于未织构试样,凹坑织构在不同速度和载荷下均能有效延长摩擦面间的乏油润滑状态,有良好的减摩效果,可降低摩擦因数约68%～75%。载荷对织构表面的摩擦学性能影响较大,在一定范围内摩擦因数随着载荷的增大而降低;但载荷过高时,在摩擦后期会出现摩擦因数的突然升高,表面磨损严重。     

纳米SiC/SiO_2复合体系的高温减摩抗磨性能研究

用SRV摩擦磨损试验机考察了纳米SiC/SiO_2复合体系的高温抗磨减摩性能.结果表明,在连续加载高温试验中,SiC/SiO_2复合体系在较低负荷下摩擦系数改善不明显,但当SiC/SiO_2之比为0.5时能明显改善基础油在高温高负荷条件下的减摩性能.在50 N恒定载荷,温度为200和400 ℃时,SiC/SiO_2复合体系对基础油的高温减摩抗磨性能都有不同程度的提高,其中当SiC/SiO_2之比为0.1时最为明显,其抗磨性能分别提高了90%和76%.     

SiCp/Mahle142铝基复合材料的油润滑摩擦磨损性能研究

用液态搅拌法制备了SiCp/Mahle142铝基复合材料,研究了2%-15%SiC/Mahle142铝基复合材料和基体合金Mahle142与球墨铸铁对磨时的油润滑摩擦磨损性能.结果表明,SiCp/Mahle142复合材料的油润滑耐磨性随SiCp体积分数的增加而显著提高,在本研究条件下,980N载荷时,15%SiCp/Mahle142铝基复合材料的耐磨性优良,磨损率仅为基体合金的10.3%,而摩擦系数相当;扫描电镜对磨损表面形貌的观察分析表明,SiCp/Mahle142铝基复合材料磨损机制主要表现为磨粒磨损和粘着磨损.     

铜包石墨对酚醛树脂基复合材料摩擦学性能的影响

目的 提高石墨与酚醛树脂的界面结合强度,改善酚醛树脂基复合材料的摩擦学性能。方法 用高温浸渗法制备铜包石墨,并制备铜包石墨-酚醛树脂基复合材料。通过摩擦磨损实验,研究铜包石墨对酚醛树脂基复合材料摩擦学性能的影响,并对比相同成分铜/石墨混合填充酚醛树脂基复合材料的摩擦学性能。通过扫描电子显微镜、能谱仪和光学显微镜对摩擦磨损表面进行分析,研究材料摩擦磨损机理。结果 石墨表面经过金属铜处理后,金属铜由分散的聚集态转变为附着态,制备的铜包石墨颗粒整体分散度高、形状好。铜包石墨-酚醛树脂基复合材料中石墨与基体界面结合紧密,保持了酚醛树脂的连续相结构,摩擦磨损表面相对平整,复合材料平均比磨损率为3.98×10^?6 mm³/(N.m),瞬时摩擦系数波动幅度小,摩擦磨损机理以粘着磨损为主。相同成分制备的铜/石墨混合填充酚醛树脂基复合材料的界面结合度较差,摩擦磨损表面有较多裂痕,复合材料平均比磨损率为7.80×10^?6 mm³/(N.m),瞬时摩擦系数波动幅度大,摩擦磨损机理以磨粒磨损和粘着磨损为主。结论 石墨通过表面金属铜处理,不仅能提高与基体界面结合强度,还能同时有效提高酚醛树脂基复合材料的耐磨性能和摩擦稳定性。     

锡对铸造铝-石墨颗粒复合材料摩擦性能的影响

采用M-200摩擦磨损试验机,对加入固体润滑剂锡的铸造铝-3%石墨颗粒复合材料的摩擦性能进行试验研究,研究表明:锡和石墨具有优越的协同润滑效应,加锡可极大提高铝-石墨颗粒复合材料的减摩性能,使有润滑的摩擦系数达到0.004～0.005。同时锡和石墨的协同润滑作用存在最佳配合,在本试验条件下,加约7%的锡时,协同润滑效应最佳。加锡不能改善干摩擦时铝-3%石墨颗粒复合材料的耐磨性,但能极大提高有润滑时复合材料的耐磨性。并对加锡的铝-石墨颗粒复合材料的磨损机理进行了初步研究,其在干摩擦时的磨损机理为粘着迁移、粘着磨损和磨料磨损,在半干摩擦时的磨损机理为疲劳磨损和磨料磨损。     

Microstructure and Tribological Properties of PlasmaSprayed Ni/MoS2 Solid Lubrication Coating

A composite Ni based MoS2 solid lubrication coating was prepared using the plasma spraying technology with optimized process parameters.The tribological properties of the composite Ni/MoS2 coatings in air and vacuum were studied with a ball-on-disk friction and wear tester under dry sliding condition,respectively.XRD,SEM and EDS were adopted to analyze the microstructures of the coating before and after wear tests.Results showed that the deposition quality of the coating was good.The content of lubricant MoS2 was high.But the compactability of the coating with many superficial micrometersized defects such as pores and cracks was relatively low.The composite Ni/MoS2 coating exhibited excellent friction-reduction properties both in air and in vacuum conditions.In vacuum,the wear loss was greater because the severe spalling of top layer resulted from breakthrough of the adjacent defects.In air condition,the wear loss of the coating was relatively low but its friction-reduction ability may be weakened for the oxidation of MoS2.     

20CrMo上沉积CrN涂层的力学性能及5W/40润滑下的摩擦学性能

在活塞销材料(20CrMo)上沉积了5种不同厚度的CrN涂层,研究其力学性能及发动机油5W/40润滑下的摩擦学性能。分别对CrN涂层的表面形貌、截面厚度、硬度、弹性模量和高温膜基结合性能进行了测试。探讨了不同接触压力和不同转速下CrN涂层与锡青铜(QSn7-0.2)配副以及基材20CrMo与QSn7-0.2配副在5W/40润滑下的摩擦学性能差异,并分析了接触电阻。结果表明:涂层沉积厚度对CrN涂层的硬度等力学参数的影响较小,但对高温膜基结合性能的影响较大。在5W/40润滑下,CrN涂层与QSn7-0.2配副在接触压力较大或较小的大部分区域都具有相对较低的摩擦因数,且磨损体积极小。     

FHG97/WS2自润滑复合材料力学性能和摩擦学性能的研究

目的 探究FHG97/WS₂复合材料力学和摩擦学性能。方法 采用放电等离子烧结技术制备不同WS₂含量的复合材料,通过硬度仪和万能试验机评估材料的力学性能。采用往复式摩擦试验机和白光干涉仪测试25～600℃的摩擦学性能。利用XRD、SEM、EDS和Raman分析材料的物相、显微组织和磨损表面的形貌及元素成分。结果 在复合材料制备烧结过程中,WS₂与FHG97发生了固相原位反应,生成了Cr_xS_y和M₆C相。新生相提高了复合材料的微观硬度和抗压强度,降低了抗弯强度。摩擦磨损测试结果表明,复合材料的摩擦系数在25～600℃都随温度的升高而降低,添加WS₂对摩擦系数降低有积极的作用。磨损率在25～400℃先降低,600℃有所上升。Cr_xS_y和M₆C协同作用使复合材料在25～200℃改善了摩擦磨损性能。400℃时,磨损表面形成的NiO、Cr₂O₃     

CrSiN纳米复合薄膜的摩擦学性能

采用中频非平衡反应磁控溅射技术在单晶硅P(111)基材上制备了CrSiN纳米复合薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、Kevex能谱仪(EDX)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)和纳米压痕仪对薄膜的相结构、化学成分组成和力学性能进行了测试分析。利用球-盘式摩擦磨损试验机(UMT-2)考察了薄膜和GCr15钢球对磨的摩擦学性能并采用扫描电镜(SEM)观察磨痕形貌。结果表明:CrN薄膜中Si元素的掺杂改变了薄膜晶体结构,所制备的CrSiN复合薄膜为多相复合结构,即nc-CrN/aSi3N4所组成的纳米晶/非晶复合结构。CrSiN纳米复合薄膜的力学性能均优于CrN薄膜,其硬度均高于CrN薄膜的硬度,其中Si原子数分数为12.6%时薄膜的硬度达到最大,对应纳米晶/非晶复合强化。CrSiN纳米复合薄膜的摩擦因数低于CrN薄膜,具有很好的抗磨损性能,并具有一定的润滑作用。