面向低温环境的聚合物摩擦学性能及其改性研究进展

聚合物及其复合材料具有力学性能好、摩擦系数低、耐磨性能强等优点,常被应用于制造摩擦副关键基础件,如密封圈、齿轮、轴承保持架、转子叶片、活塞等.但迄今针对低温工况的聚合物摩擦学研究甚少,主要工作集中在常温和高温工况.面向低温环境的聚合物及其复合材料的摩擦学应用与相关制备、改性工艺的相关理论并不完备,极端服役环境下聚合物的摩擦学损伤失效机理还尚未完全清楚.此外,聚合物材料虽然具有众多优良的性能,但是其表面硬度低、温度影响大、易变形等缺点也同样明显,限制了其在低温摩擦学领域的应用,为此,研究者通过填充填料、表面处理等方法对聚合物进行了改性研究,取得了一定的成果.目前,由于航空航天等前沿技术的不断发展,聚合物在真空低温环境下的摩擦学性能受到了广泛关注,聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚醚醚酮等聚合物自润滑材料已被应用于空间飞行器领域来制作润滑和密封部件.研究者利用石墨、石墨烯、二硫化钼、芳纶纤维、玻璃纤维等对聚合物进行改性,制备了在低温环境下具有低摩擦系数、高耐磨性的聚醚醚酮/石墨、聚四氟乙烯/芳纶纤维、聚四氟乙烯/超高分子量聚乙烯等复合材料,促进了聚合物在低温摩擦学领域的应用.本文系统分析了低温环境下温度、环境介质、滑动速度、载荷、滑动方向等因素对聚合物摩擦学性能的影响,对面向低温环境的聚合物摩擦学改性进行了简要总结,以期促进聚合物低温环境下摩擦学应用及其相关研究的进一步发展.     

热氧老化作用对丁腈橡胶力学性能和摩擦学行为的影响

对丁腈橡胶在热氧环境下进行了加速老化及老化状态下的摩擦学性能实验,在不同温度和时间的老化实验基础上,利用静态拉伸试验机、SEM、EDS和3 D光学轮廓等方法考察了老化前后及程度对橡胶力学性能、摩擦学性能随老化温度和时间的变化情况,探讨了丁腈橡胶热氧老化后的性能衰退、磨损表面微观形貌变化和磨损机制演变行为.结果表明:老化温度和时间对橡胶力学性能有重要影响;橡胶伸长率以及断裂应力随老化时间的延长逐渐降低,且随老化温度的提高,温度小幅增加会导致力学性能显著下降;橡胶硬度对温度的变化更敏感,邵氏硬度演变曲线随温度的增加由低速线性变更为先快后慢式增长;因老化程度的不同,将橡胶老化的演变规律划分为A,B,C 3个区域,区域间的损伤机制呈现差异化,磨损机制由黏着磨损逐渐转变为磨粒磨损或疲劳、磨粒共存的损伤机制.     

车轮踏面不圆顺对高速列车轮轨界面黏着与车轮表面损伤的影响

在JD-DRCF/M型滚动接触疲劳/磨损试验台上开展了有/无偏心车轮配副的轮轨滚滑接触摩擦学试验,对比分析了一阶不圆顺车轮和正常圆顺车轮对轮轨界面黏着、车轮表面损伤与滚动接触疲劳特性的影响。结果表明：车轮不圆顺会显著减小轮轨间黏着系数,湿态下不圆顺车轮的轮轨黏着系数不足0.2,影响列车安全运行和牵引效果;车轮不圆顺明显加剧了钢轨磨耗,同时导致车轮沿周向的表面损伤表现出显著差异。具体来说,凸起侧附近疲劳剥落和撕裂断口特征最为明显;迎向凸起侧较背向凸起侧表面剥落更严重、疲劳裂纹扩展角更大;迎向凸起侧表面点蚀现象相对明显,背向凸起侧车轮表面黏着层堆积严重;此外,随着车轮滚动半径r_θ由最小值到最大值再到最小值循环变化,不圆顺车轮沿周向的表面粗糙度、表面硬度和塑性变形层厚度大致均呈先逐渐增加、经过凸起侧附近后又逐渐下降的趋势。     

基于纳米压入技术的老化橡胶表面力学行为

为了研究不同老化时间和温度对橡胶表面力学性能的影响,通过纳米压痕仪测量了老化前后以及不同老化时间和温度下橡胶的弹性模量、硬度、储能模量、损失模量和损耗因子.研究结果表明,老化时间和温度是影响橡胶表面纳米力学性能的2个关键因素,且相比于老化时间,老化温度对橡胶力学性能的影响更为显著;在90℃和105℃老化温度下,橡胶的弹...     

对贵州云山屯古建筑群的调研及其思考

正一、云山屯及其古建筑群云山屯位于贵州省安顺市西秀区七眼桥镇,距离安顺市约30公里、贵阳市约85公里。地处滇黔古驿道,地理坐标东经106°14′,北纬26°17′,平均海拔1355米。村落南北两侧为飞凤山、老太关山和云鹫山,东西两侧筑有坚实的石头屯墙和屯门,周边有依山开垦的耕地和农田,占地近21.08公顷。村落呈带状布局,一条主巷道     

高寒地区列车遭遇暖湿气流后轮轨界面黏着与车轮损伤响应行为研究

利用轮轨滚动试验机模拟了-40℃环境工况下不同湿度（10%～99%）暖湿气流对高速轮轨界面黏着与车轮表面损伤的响应行为。低温环境下轮轨界面遭遇暖湿气流时,黏着系数会迅速减小,且随着气流湿度的增大,黏着系数减小的幅度和恢复时间均增加;同时,与未遭遇暖湿的轮轨界面相比,黏着系数、磨损量、塑性变形层厚度均明显增大,且随着气流湿度的增大,平均黏着系数减小,磨损量和塑性变形层厚度增大。在低温无湿气作用工况下,车轮磨损机制主要为疲劳磨损,剖面裂纹以表层裂纹为主;低温间歇暖湿气流作用下,车轮磨损机制主要以氧化磨损和黏着磨损为主,磨损表面出现氧化磨屑堆积而成的第三体层,剖面裂纹出现了多层裂纹和次表层裂纹。低温环境下,暖湿气流对列车的轮轨界面黏着和车轮损伤影响显著,主要体现在黏着系数的瞬时大幅减小以及车轮材料更为严重的磨耗和疲劳损伤。因此,高寒地区应特别注意暖湿气流对列车轮轨损伤和黏着的影响,以保证列车的安全运行。