摩擦学研究中的固体表面

本文叙述了从表面科学的角度研究摩擦学的发展概况。着重从相对运动相互接触的固体表面的轮廓、化学组成、结构、表面热力学性质以及表面膜的形成对摩擦、磨损与润滑的影响之研究,阐明固体表面性能的研究在摩擦学研究中的重要性。作者认为,利用表面科学仪器研究摩擦磨损的微观过程和研究相对运动表面的化学物理变化对于揭示摩擦学现象的本质,指导润滑材料的研制和应用,以及控制摩擦磨损都会起到重要的作用。所以,在摩擦学研究中表面现象是一个值得重视的研究领域。     

X射线光电子能谱(XPS)在摩擦学研究中的应用

X射线光电子能谱(XPS)是最常用的表面分析技术之一,在材料的摩擦化学、摩擦和磨损机理以及材料失效等研究方面发挥着重要作用.本文综述了XPS的基本原理、设备构成、分析特点及在润滑油添加剂的吸附与反应、聚合物填料、气相润滑和离子液体等摩擦化学研究中的应用,希望为摩擦学者在表面分析方法方面提供一些新的启示.     

固体润滑在日本的发展概况——科学院固体润滑考察组赴日考察报告

本文叙述了固体润滑在日本的发展概况。文中分“各种固体润滑材料的发展动向”、“固体润滑材料在各种条件下的应用”、“摩擦与磨损的测试技术”、“固体润滑的基础研究和应用基础研究”等四个方面作了简要的介绍。作者认为,日本当前的固体润滑的研究是侧重于利用近代技术来研究其摩擦磨损规律,以逐步掌握其结构与性能的关系;同时注意采用新工艺及发展新型固体润滑材料来解决特殊工况下的润滑问题;而且十分注意固体润滑材料的生产和推广应用。固体润滑在日本的各个方面,从军用到民用、尖端到常规、重型机械到精密仪器都起到了重要的作用。     

表面力能学性质对聚合物摩擦性能的影响

固体间的摩擦大部分是表面现象,所以摩擦副的表面性质与它们的摩擦性能之间具有密切的关系。为了研究这种关系,作者在概括文献中所报导的有关工作的基础上,论述了表面力能学性质与聚合物摩擦力之间的关系。通过对几种材料的摩擦试验结果的归纳、分析,有力地说明了表面力能学性质对无润滑滑动摩擦过程中的摩擦力的粘着项有明显的影响,而与滚动和润滑下的滑动摩擦基本上无关。     

润滑剂中微纳米润滑材料的研究现状

随着纳米技术的发展,微纳米润滑材料在润滑剂中已得到广泛的应用。本文对润滑剂中微纳米润滑材料进行分类,通过分析润滑剂承载能力变化,对偶件磨损表面的修复情况,评价了不同类型微纳米润滑材料的摩擦学性能,总结了微纳米润滑材料在润滑剂中的特点,并根据微纳米润滑材料自身的理化性能,提出主要的减摩、抗磨和自修复机理,即光滑或超光滑表面滚动摩擦作用机理、沉积膜机理、嵌入渗透层/摩擦化学反应膜机理。最后,提出了微纳米润滑材料应用于润滑剂中存在问题的和今后关于该研究发展的一些建议。     

固体润滑及其研究的重要性

所谓固体润滑是指“利用固体粉末、薄膜或某些整体材料来减少两承载表面之间的摩擦、磨损或其他形式的表面破坏的作用”。它是摩擦学的重要组成部分之一。固体润滑的现象很复杂,影响因素也很多,稍许改变其中某一因素就可能导致润滑效果的急剧变化。正因为如此,不少专家认为,固体润滑材料的摩擦学特性与材料的强度、硬度等固有性能不同,它是工作条件及材料的机械、物理与化学等性能的综合结果。固体润滑的研究一般包括固体润滑剂和固体润滑材料的研制,以及它们的性能评价,试验设备和测试方法,表征参数,生产经验和质量控制指标,产品规格,使用经验,润滑作用机理和失效机理,及其结构与性能的关系等方面的探索。     

铸铁滑动摩擦副边界润滑表面膜的考察

在铸铁材料油润滑与线接触滑动磨损机制基础上，对这种材料在边界润滑状态下表面膜的形成、识别、结构组成和导致膜破裂脱落的因素作了试验研究与考察，摩擦磨损过程中，摩擦表面在摩擦热的作用下，缺陷增多，塑性变形加剧，润滑油和空气中的氧通过扩散流动进入变形层，从而形成较厚的扩散反应膜，其主要成分是Ｆｅ３Ｏ４氧化膜。     

摩擦聚合膜的研究概况

本文对摩擦聚合膜的发展历史作了简略回顾,介绍了近年来摩擦聚合膜方面的主要研究工作。讨论了几种摩擦聚合膜形成的理论及其对抗摩和抗擦伤作用的解释。最后,作者展望了摩擦聚合膜今后的工作,并从润滑机理的角度提出:摩擦聚合膜可以被认为是一种特殊的固体润滑材料。深入进行摩擦聚合膜的研究和应用,必将取得较大的效益。     

摩擦学研究的发展概况与趋势

本文简要地综述了近年来摩擦学研究(包括摩擦与磨损的机理、润滑力学、材料与润滑剂、表面技术与工程和摩擦学设计等方面)取得的进展,并就摩擦学研究各领域的发展趋势作了预测。作者特别强调在今后的摩擦学研究中应当注意下述几个方向:摩擦学研究已从传统的力学向材料科学与技术转移;适合于高温应用的或具有低摩擦长寿命的摩擦学材料和润滑剂;磁记录和微型机械的微观摩擦学及纳米级材料摩擦学;摩擦学设计和摩擦学知识的转移。     

Al_2O_3内衬抽油管中3种扶正器材料的摩擦磨损行为研究

研究了纤维增强尼龙、球墨铸铁及淬火处理球墨铸铁3种扶正器材料在干摩擦和油井产出水润滑条件下与陶瓷的磨损行为,采用激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜、傅立叶变换红外光谱仪、数字温度计、差示扫描量热仪和X射线光电子能谱分析仪对试验材料的组织、磨损机制和磨损表面的化学结构变化进行分析.结果表明:在润滑条件下3种材料的摩擦系数略小于干摩擦的摩擦系数,其中尼龙的摩擦系数最小.在干摩擦和油田产出水润滑条件下,3种材料中淬火处理球墨铸铁的磨损量最小.在油田产出水润滑条件下尼龙的磨损量超过干摩擦的磨损量,远大于铸铁的磨损量,可归因于热变形、降解以及机械微切削因素的共同作用.     

含纳米添加剂的润滑体系在摩擦过程中的接触电阻研究

采用UMT-2型微摩擦磨损试验机考察了4种纳米颗粒LaF3、Ag、SiO2 及Al2O3作为润滑油添加剂在摩擦过程中的接触电阻随时间变化的情况,并由此监测摩擦副表面的成膜状况;采用X射线光电子能谱仪分析4种纳米添加剂润滑下磨损表面典型元素的化学状态,并结合接触电阻测试结果分析纳米油润滑添加剂的润滑机理.结果表明:接触电阻测试能够适时监测添加剂在摩擦副表面的成膜过程,4种纳米润滑油添加剂在边界润滑条件下均能够在磨损表面沉积成膜,其在试验过程中的化学状态没有发生变化,但4种纳米润滑油添加剂在摩擦过程中的成膜性能不同,Ag和LaF3在摩擦过程中的沉积速率、沉积膜厚度及其在摩擦副表面的结合强度优于SiO2和Al2O3.     

陶瓷摩擦学

继陶瓷的摩擦与磨损的评述和讨论之后，从液体润滑、固体润滑、气相润滑、自润滑复合陶瓷、陶瓷表面改性和协同润滑技术几个方面，系统地讨论了陶瓷材料的润滑问题，阐明了这些润滑技术的优缺点，指出了陶瓷润滑研究中几个值得重视的发展方向。     

摩擦电物理和摩擦电化学机理的研究进展

本文作者按照摩擦系统中的不同润滑状态,综述了干摩擦、边界润滑、薄膜润滑和流体润滑四种润滑状态中的摩擦电物理和摩擦电化学现象及相关机理的研究进展,总结了相关研究领域中当前存在的问题并指出了今后值得深入探索的几个方向,以期为摩擦学工作者从电磁学的角度完善和发展摩擦学的理论和实践提供有益的借鉴和参考.     

陶瓷摩擦学Ⅱ．陶瓷材料的润滑

继陶瓷的摩擦与磨损的评述和讨论之后，又从液体润滑、固体润滑、气相润滑、自润滑复合陶瓷、陶瓷表面改性和协同润滑技术几个方面，系统地讨论了陶瓷材料的润滑问题，阐明了这些润滑技术的优缺点，指出了陶瓷润滑研究中几个值得重视的发展方向     

常用摩擦副材料与抗磨添加剂配伍性研究

本文对传统的润滑油抗磨添加剂(S型、P型、S-P型)和自制的有机硼抗磨剂与常用摩擦副材料(钢、铜、铸铁)在Falex-6型多功能摩擦磨损试验机上进行了配伍性研究,测得了4种抗磨剂与6对摩擦副配合时的P-V图。作者指出,二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)和有机硼抗磨剂对摩擦副材料的选择性不大,特别是有机硼对铜-钢摩擦副显示出较好的减摩抗磨性能;P剂有利于铜-钢和铸铁-钢摩擦副的润滑;S剂和ZDDP更适合于钢-钢摩擦副的润滑。本文还应用X-射线光电子能谱仪(XPS)相扫描俄歇微探针仪(AES)表面分析技术对典型试件表面膜的化学结构进行了分析。     

Fe-Ni基高温自润滑复合材料摩擦磨损特性研究

本文中采用滑动磨损试验方法研究了以PbO和WS2为润滑组元的复合材料与440C不锈钢配副在25～600℃温度范围内的摩擦磨损特性.通过X射线衍射仪分析发现复合材料中含有铬的硫化物等高温润滑物质生成.使用扫描电镜和金相显微镜进一步分析了材料摩擦表面形貌.结果表明:在500 ～ 600℃范围内,PbWO4、CrxSx+1等各种金属化合物在摩擦表面形成了较完整的润滑膜,产生了自润滑能力,具有优良的减摩耐磨性能.润滑膜材料可向摩擦对偶表面转移,在一定程度上阻止了复合材料与440C不锈钢对摩材料的直接接触,显著降低了材料摩擦系数和磨损率,实现了高温自润滑性能.本文进一步探索了单一润滑组元润滑膜和两种润滑组元润滑膜的承载能力,发现两种固体润滑组元产生的协同润滑效应显著改善了润滑膜的润滑性能.     

高温发汗润滑膜覆盖率预测模型的研究

本文基于高温发汗自润滑材料的特征,建立了其润滑膜的覆盖率模型.利用广义W-M函数产生的粗糙表面,讨论了摩擦表面粗糙度、环境温度及材料参数等因素对发汗润滑膜覆盖率的影响.研究表明:通过降低摩擦表面粗糙度、提高基体材料孔隙率,固体润滑剂熔浸深度和环境温度可以增加摩擦表面边界润滑膜覆盖率,改善摩擦副的摩擦学性能.研究为高温发汗自润滑材料润滑控制及其摩擦副的设计提供理论依据.     

铸铁材料在边界润滑条件下形成薄片状磨屑的塑性流动机制

本文在铸铁材料油润滑线接触滑动磨损状态研究的基础上,对边界润滑区典型的薄片状磨屑之形成过程进行了考察。通过对磨损表面的几何形貌、磨屑的形态和内部显微组织变化的分析,提出了薄片状磨屑的塑性流动形成机制。作者认为,薄片状磨屑的形成是磨损表面材料在局部应力和摩擦热的作用下以3种方式发生塑性流动的结果:当摩擦方向垂直于磨削加工条纹时为单侧塑性流动;当摩擦方向平行于磨削加工条纹时为双侧塑性流动;而在峰顶平台(磨削加工粗糙条纹磨合后形成的微平台)较大且载荷较高时,则为平台上的材料沿着摩擦方向向前挤压流动。     

聚多巴胺辅助两性离子聚合物界面组装制备水润滑纳米涂层

亲水和低摩擦表面涂层在生物植入体及医疗器械方面有着很广泛的应用，为发展简单、通用的涂层制备方法，本文作者采用聚多巴胺辅助共沉积技术，将壳聚糖基两性离子共聚物组装到材料表面，制备了超亲水、低摩擦和抗污染水润滑纳米涂层，考察了聚合物浓度对共沉积复合涂层的厚度、亲水性和润滑性的影响. 结果表明:随着聚合物浓度的增大，涂层厚度略有下降；该涂层在纯水及不同生物介质中表现出优异的润滑性能(摩擦系数μ为0.015)和抗污染性能. 该方法适用于多种惰性材料表面(金属、陶瓷和聚合物等)，有望用于生物植入体、医用导管等表面制备多功能水润滑纳米涂层.      

PDMS表面织构润滑特性的研究

利用光刻-复模技术在PDMS表面制作凹坑阵列型表面织构,并采用球-盘式摩擦试验机对具有不同尺寸凹坑阵列的试样进行摩擦试验,研究了软质材料表面织构在混合至流体动压润滑区域的润滑特性.结果表明:对于PDMS材料,凹坑直径是影响摩擦特性的主要因素之一.与无织构试样相比,在低速条件下(0.005m/s)的混合润滑区域较小直径(d=50μm)的织构能够减小摩擦,而较大直径(d=200μm)的织构表现出增大摩擦的效果.在试验范围内凹坑的面积率越大,表面织构的作用越显著.