CrNiMo钢在不同氧气含量气氛中的高温摩擦磨损性能

利用QG-700型摩擦磨损试验机,研究与H96黄铜配副的CrNiMo在不同氧气含量环境中的高温摩擦磨损性能,并利用扫面电镜对磨损表面进行表征。结果显示,在较低速度和载荷条件下,气氛环境中氧气含量的增加对与黄铜配副的CrNiMo钢摩擦磨损性能影响较小;在较高速度和载荷条件下,CrNiMo钢摩擦因数与磨损率随气氛环境中氧气含量的增加而减小。随气氛中氧气含量的增加,在摩擦接触表面形成不同的表面膜,使CrNiMo钢的磨损机制发生变化,由黏着磨损为主转变为黏着磨损和氧化磨损共同作用然后到氧化磨损。     

聚四氟乙烯复合材料摩擦学性能研究

综述了PTFE复合材料摩擦学性能的国内外研究进展,系统阐述了不同填料对PTFE复合材料摩擦学性能的影响,指出多种填料混合填充可提高PTFE复合材料的承载能力和耐磨损性能,降低其摩擦系数.     

纯铜滚动载流摩擦副在不同载荷和电压作用下的失效研究

采用FTM-CF100载流摩擦试验机,以纯铜对滚配副为例研究了滚动载流摩擦副的失效行为和失效机制。随着测试时间的增加,摩擦因数首先保持平稳然后逐步上升,传导的电流在初期较快增加后保持稳定,在此过程中摩擦因数和电流的波动性增加。经过至少180 min运行后,保持电压不变时最终得到的摩擦因数和电流随载荷的增加而增加,且高载荷有利于获取较低的载流/摩擦波动性;保持载荷不变时高电压下摩擦因数更高而且波动性更大,均高于无电流情形。滚动载流摩擦副性能失效表现为摩擦因数的大幅上升以及电流波动性恶化,增加载荷和电压均加速失效过程。结合微观表征,推测在高压力和电阻热的作用下表面微凸峰易发生形变,造成载流摩擦表面粗糙度下降,因而真实接触面积增加从而电流上升;但此时铜材料易产生黏着,引起摩擦因数的升高;载流摩擦表面的局部氧化和氧化磨粒导致了载流/摩擦的波动性加剧。     

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.     

星轮偏心误差对浮动式星型齿轮传动动态特性的影响

以太阳轮浮动式星型齿轮传动系统为研究对象,基于集中参数理论,建立了星型传动广义动力学模型,建模中考虑了齿轮制造偏心误差、时变啮合刚度以及间隙浮动机构等因素。采用数值解法对系统的动力学微分方程进行求解,获得了系统的受迫振动响应,利用时间历程、相平面、Poincare截面图及Fourier频谱分析了系统的动态特性。着重研究各星轮偏心误差及间隙浮动机构对星型轮系动态特性的影响规律。结果表明:星轮偏心误差增强了系统振动;不同位置、不同数量的星轮偏心误差作用,对应的系统动态响应不同;间隙浮动结构影响了系统的稳定性,不利于振动噪声的控制。     

减摩耐磨多层膜设计及研究进展

涂层作为一种有效的表面改性技术,具有材料选择范围广、性能可调节性好的优点,适用于多种工况和结构要求,在零部件的减摩耐磨中得到了广泛的应用。传统的单一涂层分为减摩涂层和耐磨涂层两类。前者采用类石墨层状结构润滑材料制备,用于减小摩擦副的摩擦系数,但磨损率较高;后者则采用陶瓷等高硬材料制备,用于抵抗磨损、保护基体材料,但摩擦系数较大。这两种涂层在使用中都不能同时发挥减摩、耐磨的作用。随着机械、航天等领域的不断发展,在不能采用传统油润滑的特殊环境中,传统涂层无法同时满足零部件之间较小的摩擦系数和较低的磨损率的要求。而多层膜结合选材和层状结构设计,兼具减摩、耐磨作用,其相关研究为解决材料摩擦学性能不足这一关键问题提供了可能。构筑多层膜的基本原理是采用磁控溅射等手段,在基体材料上制备软硬交替分布的层状结构涂层,单层厚度在微米和纳米级之间。其摩擦学性能取决于自身的结构参数和制备工艺参数,二者通过改变多层膜的结晶状态、力学性能进而影响其摩擦学性能。如何优化结构、工艺参数以获得最佳的减摩耐磨性能是目前亟待解决的主要问题,相关研究集中在三个方面:一是控制多层膜的晶粒生长和晶体择优取向;二是提高多层膜的韧性;三是降低多层膜的残余应力。通过优化结构、工艺参数,控制制备过程中的不良因素,强化有利因素,多层膜的摩擦学性能得到了进一步提升。研究表明,调整多层膜中的单层膜厚度可以实现内部材料结晶状态的演变及抑制晶体取向的转变。另外,多层膜层状结构产生的大量界面可以在涂层受载产生裂纹时吸收能量,抑制或偏转裂纹扩展,因此可以通过引入高质量层间界面优化其韧性。多层膜制备过程中产生的残余应力随溅射过程逐渐累积,降低基片偏压是控制残余应力的有效手段;多层膜的层状结构可以打断残余应力的累积,也能从时间效应上控制残余应力。从研究成果来看,影响多层膜摩擦学性能的因素存在最佳值。从实验数据来看,大气环境中干摩擦磨损率可以降至3×10-10mm3/(N·m),并且摩擦系数始终稳定在0.1左右。本文归纳了多层膜的研究现状,主要从设计原则(包括影响因素和控制方法)、性能表征和检测手段、近期研究成果三个方面进行阐述和分析。指出目前多层膜研究中面临的问题,并对未来的研究方向进行展望,以期为相关学者提供参考。     

PCrNiMo材料摩擦磨损特性研究

采用自制的销盘式干滑动摩擦磨损试验机，研究了不同硬度炮钢材料PCrNiMo自配副时的摩擦磨损特性。研究结果表明：材料的磨损率随着速度、载荷的增加而增大，摩擦因数随着速度、载荷的增加而减小；低速低载条件下，接触表面以磨粒磨损为主，而在高速、高载条件下，接触表面以粘着磨损形式为主。     

铜-二硫化钼粉末冶金材料的载流摩擦磨损性能研究

将MoS2粉末与铜粉、镍粉、铁粉、铅粉均匀混合后冷压并经880℃烧结,制备了Cu-10%MoS2和Cu-20%MoS22种销试样。以铬青铜QCr0.5为盘试样,采用自制的载流摩擦磨损试验机,研究了铜-二硫化钼粉末冶金材料的载流摩擦磨损性能。研究结果表明:在有电流条件下,加入MoS2可显著降低铜基粉末冶金/铬青铜配副的摩擦因数和铜基粉末冶金材料磨损率,10%和20%MoS2含量的粉末冶金试样的磨损率相差不显著,20%MoS2含量的摩擦因数在高速时有所增加。     

铜/铬青铜摩擦副磨损表面形貌与电弧的相互作用关系

为探究载流摩擦磨损过程中摩擦副磨损表面形貌与电弧的相互作用关系,在HST-100高速载流摩擦磨损试验机上以铜/铬青铜为摩擦副进行载流摩擦磨损试验。用三维形貌仪测量磨损表面粗糙度,并通过扫描电子显微镜分析试验后销试样表面形貌。结果表明:起始表面粗糙度在磨损初期对电弧能量、摩擦因数有影响,在磨损中后期其影响并不显著;表面粗糙度与燃弧率有一定的正相关性,表面粗糙度较大时,燃弧率与电弧能量较大,表面粗糙度降低,燃弧率与电弧能量也随之降低;质量磨损率呈现"U"形变化,摩擦因数则先降低后升高;磨损初期,磨损机制主要是黏着磨损,没有明显的电弧侵蚀作用,磨损中后期,电弧侵蚀越发严重,出现电弧烧蚀坑,并造成熔融堆积。     

不同转速下纯铜滚动载流摩擦副的电弧行为及电损伤

采用FTM-CF100型滚动摩擦磨损试验机,以铜盘对滚摩擦副为例研究了转速对滚动载流摩擦性能规律和损伤机制的影响,重点关注了滚动摩擦电弧行为和摩擦副表面电损伤.随着转速的增加,平均滚动载流摩擦因数逐渐减小且总是高于机械摩擦因数,实时电流更容易出现剧烈波动.同时,高转速下电弧出现的初始时间更早,燃弧率和电弧能更高.高转速下不稳定的接触可能提供了放电间隙,容易诱发电弧.一旦形成电弧,表面损伤机制从低转速时的机械损伤主导转变为机械损伤和电弧烧蚀并存.电弧放电导致实时电流剧烈波动,电弧烧蚀导致摩擦表面氧化严重,接触电阻上升.