增强颗粒对铝基复合材料摩擦学性能的影响

采用自制的摩擦磨损试验机考察了增强颗粒对铝基复合材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：在基体合金、陶瓷颗粒尺寸和体积分数相同的条件下,SiC增强铝基复合材料的摩擦磨损性能优于Al2O3增强铝基复合材料;增大颗粒尺寸或增加颗粒体积分数均使得SiC颗粒增强铝基复合材料的平均摩擦系数略有降低,耐磨性能提高;在与半金属摩擦材料配副时,颗粒增强铝基复合材料的摩擦系数与基体合金的相近,耐磨性能提高了3个数量级。     

碳纤维长度与取向对纸基摩擦材料热负荷及摩擦学性能影响

采用湿法成型工艺制备了碳纤维长度为0.1~12 mm的5种碳纤维增强纸基摩擦材料.采用梯度能量试验方法测试了所制备材料承载热负荷的能力以及在各级能量负荷条件下的摩擦磨损性能.借助扫描电镜及热导率测试仪,研究了材料承载热负荷的机理.结果表明:碳纤维长度与取向对材料的热负荷及摩擦学性能有显著影响;当碳纤维长度为6 mm时,材料承载热负荷的能力最高;长度为3~12 mm的碳纤维能够在摩擦面形成稳固的框架结构,使材料在不同能量负荷条件下保持稳定的摩擦磨损性能;纤维长度对碳纤维在材料中的排列取向有直接影响,垂直于摩擦面排列的碳纤维能够显著提高材料的热导率并降低材料所承受的最大功率密度.     

芳纶纤维增强摩擦材料的摩擦学性能研究

系统研究了芳纶纤维增强摩擦材料在模拟制动工况下的摩擦学特性,结果表明,在试验工况下,复合材料的摩擦系数随滑动速度增大而降低,磨损率随滑动速度的增加增增大,随着芳纶含量的增加,复合材料摩擦系数略有增加,而磨损率明显下降,芳纶纤维在摩擦过程中起到了提高摩擦系数稳定性和降低磨损的作用。     

摩擦偶件材料对非晶含氢碳薄膜摩擦学性能的影响

利用等离子体增强化学气相沉积技术在单晶硅基底上制备了非晶含氢碳薄膜;采用Raman光谱仪、红外光谱仪和原子力显微镜等研究了碳膜的微观结构和表面形貌;采用UMT-2MT型摩擦磨损试验机考察了摩擦偶件材料对碳膜摩擦学性能的影响,并探讨了其磨损机制．结果表明：所制备的非晶含氢碳膜均匀、致密,硬度较高;当碳膜同高硬度陶瓷材料配副时,其摩擦系数低而稳定,薄膜呈现轻微擦伤和剥落磨损特征;当碳膜同低硬度的金属材料配副时,其摩擦系数高且不稳定,薄膜呈现严重粘着和磨粒磨损特征．薄膜的摩擦磨损行为同薄膜和摩擦偶件之间的相互转移有关．     

钢纤维对陶瓷基摩擦材料摩擦学性能的影响

以钢纤维为增强材料,采用氮气保护烧结方法制备出了钢纤维增强陶瓷基摩擦材料,用XD-MSM型定速摩擦磨损试验机对比研究了不同钢纤维含量对陶瓷基摩擦材料的热衰退性能、恢复性能以及磨损性能的影响,利用扫描电子显微镜(SEM)观察磨损表面形貌,并探讨了其磨损机理.研究结果表明:钢纤维的添加量(质量百分数)为24%时,钢纤维同陶瓷基体界面结合良好,陶瓷基摩擦材料的耐磨性能有所提高,热衰退率仅为5.8%,恢复率达到了107.8%,表明此配方陶瓷基摩擦材料具有较高的抗热衰退性能和恢复性能;钢纤维的含量影响陶瓷基摩擦材料的磨损形式,当含钢纤维含量较少时,陶瓷基摩擦材料以脆性脱落和疲劳磨损混合磨损形式为主;而随添加钢纤维含量的增多,其磨损形式转变为磨粒磨损;钢纤维过量加入时,则主要磨损形式为脆性脱落和疲劳磨损,并伴有黏着磨损.     

填料特性对聚乙烯基复合材料性能的影响

在高密度聚乙烯中分别添加粒状,纤维状和层状填料,制备了结构和性能不同的几种聚乙烯基复合材料。利用Ｃｅａｓｔ仪器化冲击试验机,Ｉｎｓｔｏｒｏｎ４３０２万能材料试验机,ＳＲＶ摩擦磨损试验机,ＭＨＫ－５００型环－块磨损试验机等,研究了填料的形态、性质对聚乙烯基复合材料之机械性能和摩擦磨损性能的影响。     

碳纤维铜基复合材料的摩擦学性能研究

本文对碳纤维铜基复合材料与钢组成的摩擦副进行了摩擦学性能研究,在不同的滑动速度和不同的载荷条件下,得出了摩擦系数和比磨损率的试验结果,并且对碳膜的形成和破裂,摩擦系数的变化过程,以及出现的磨损状态等进行了分析和讨论。     

纳米ZnO／环氧树脂复合材料的力学性能和摩擦学性能

在超声波作用下,利用偶联剂将ZnO纳米微粒同环氧树脂进行复合,制备了纳米ZnO／环氧树脂复合材料,用M-2000型摩擦磨损试验机评价了复合材料在干摩擦条件下同不锈钢对摩时的摩擦学性能,测定了复合材料的力学性能,并用正电子湮没寿命技术(PALT)分析了试样的微观结构．结果表明：纳米ZnO／环氧树脂复合材料的耐磨性优于环氧树脂;当纳米ZnO的质量分数为10％时,复合材料的磨损率最小,仅为环氧树脂的15％,且摩擦系数也有所降低;摩擦后复合材料试样的自由体积孔穴尺寸有所增大,而且随着ZnO含量的增加,自由体积孔穴尺寸呈增大趋势．     

粘结剂特性对填充树脂复合材料摩擦学性能的影响

采用酚醛树脂、丁腈橡胶改性酚醛树脂和聚四氟乙烯（PTFE）作为粘结相,通过填充一定配比的石墨、焦炭及碳黑制备了3种树脂基复合材料电刷试样,并在MM-200型摩擦磨损试验机上对比考察了复合材料试样与铜对摩时的摩擦磨损性能,结果表明,与未改性的酚醛树脂基复合材料相比,改性酚醛树脂基复合材料由于韧性提高和硬度降低,因而磨损加剧;但相应的偶件铜环的磨损有所减轻,PTFE基复合材料具有良好的综合性能,偶件铜环的磨损亦较小,因此是一种潜在的高性能电刷复合材料。     

纸基摩擦材料与不同含碳量钢配副之间的摩擦学性能及其失效机理研究

采用湿法成型辅助热压工艺制备了纸基摩擦材料.分别考察了纸基摩擦材料在无油状态和富油状态下与不同碳含量钢配副材料的摩擦适配性,并通过磨损表面形貌分析和探讨了其在无油状态下的失效机理.结果表明:在无油状态下,随配副材料硬度增高,纸基摩擦材料的摩擦系数下降,摩擦稳定性提升,磨损率降低,高硬度的65Mn钢与纸基摩擦材料的适配性较好.纸基摩擦材料在无油状态下主要表现为由疲劳裂纹引发的纤维脱粘与拔出导致的材料失效.在富油状态下,配副材料的硬度对纸基摩擦材料的摩擦性能无显著影响,润滑油膜和摩擦膜的形成能有效减轻对配副材料的微观切削作用,从而抑制材料的磨损.     

NiCrW-Al_2O_3-SrCO_3-Ag金属陶瓷复合材料的高温摩擦学性能研究

采用粉末冶金方法(机械合金化+真空热压烧结)制备了不同SrCO_3和Ag含量的NiCrW-Al_2O_3-SrCO_3-Ag金属陶瓷复合材料,利用UMT-3考察复合材料在室温至1000℃条件下的摩擦磨损性能,利用SEM、EDS、XRD等表征分析其显微组织、物相组成及其磨损机理.结果表明:热压烧结过程中,SrCO_3高温分解,并与Ti_3SiC_2反应生成SrAl_4O_7,同时生成了Cr_2O_3和NiCr_2O_4等新相.分别添加质量分数10%SrCO_3和Ag的复合材料在宽温域内的摩擦磨损性能最优,归因于在中高温阶段复合材料摩擦表面发生摩擦化学反应生成了SrCrO_4和NiO等润滑相,与复合材料中的Ag、NiCr_2O_4等润滑相形成协同润滑,使得复合材料在400~1000℃宽温域范围内具有优异的摩擦磨损性能.     

陶瓷-石墨复合材料的摩擦磨损性能研究

对陶瓷－石墨复合材料／ＧＣｒ１５钢摩擦副的摩擦磨损性能与ＧＣｒ１５钢／ＧＣｒ１５钢的作了对比试验研究．结果表明：分别在干摩擦和１０＃机械油润滑下,陶瓷－石墨复合材料／ＧＣｒ１５钢的摩擦因数均比ＧＣｒ１５钢自配副时的低,陶瓷－石墨复合材料试块的磨痕宽度也比ＧＣｒ１５钢试块的小．硬质陶瓷颗粒与石墨均匀弥散共存,提高了材料的强度和硬度,从而改善了材料的耐磨性．     

刹车条件对铁基粉末冶金材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金法制备某型号飞机用铁基刹车材料,研究了刹车条件对铁基刹车材料摩擦磨损性能的影响,利用光学显微镜观察铁基刹车材料表面及其磨损表面形貌,利用X射线衍射仪分析其组织的变化情况.结果表明:随着刹车条件(单位面积吸收能量)的增加,铁基刹车材料的摩擦系数减小,磨损量增大,摩擦表面温度升高;磨损前铁基刹车材料由粗大的细片层珠光体和块状铁素体组成,随着吸收能量的增加,细片层珠光体较使用前明显增多和细化;当刹车条件从正常着陆刹车变为超载着陆刹车时,其摩擦表面Fe的高价氧化物比例增大.     

耐磨碳／碳复合材料的研制及其制动性能

针对常规化学气相沉积碳／碳复合材料存在的制备周期长和工艺过程繁杂等问题,在大量试验研究的基础上,通过对常规压差法化学气相沉积工艺进行重大改进,设计出了一种新的沉积室和气体快速定向流动装置,并且配合沉积工艺参数的调整,成功地利用这种改进压差法制备出了碳／碳复合材料．利用这种方法不仅使制备周期缩短到改进前的４０％,省去了常规化学气相沉积法中反复进行的中间机械加工和高温热处理工序,而且大幅度降低了制备成本．全尺寸试样（１∶１）惯性动力试验表明,所得制品不仅具有良好的摩擦磨损性能．制动力矩－速度关系曲线平稳和磨损率低等优点,而且刹车盘表面光滑,未发现碎裂和分层等现象,符合飞机等刹车制动的使用要求     

时效处理对AA2099铝锂合金摩擦学行为的影响

研究了固溶及不同时效状态AA2099铝锂合金的力学性能、摩擦学行为及机理.结果表明:随时效时间的延长,摩擦系数先降低后升高,时效35 h时摩擦系数最低(0.137);磨损量单调减少,时效96 h合金的磨损率最低,为1.7×10–3 mm3/(N·m).固溶态和不同时效态的AA2099铝锂合金主要磨损机制均为磨粒磨损和黏着磨损.摩擦产物对摩擦系数有重要影响,时效35 h的合金摩擦产物分布均匀且连续,具有良好的减摩作用;合金的力学性能与磨痕浅层结构稳定性共同影响合金的磨损率,时效时间小于35 h,合金表面易形成发生剥落的结构,磨损量变化与传统认为的H/E变化不符,但随时效时间进一步延长,剥落减少,磨损量与H/E变化正相关.     

WC－Ni－Mo－PbO高温自润滑金属陶瓷材料的研制及其综合性能考察

针对某热动力机械之动密封摩擦偶件用材的需要，以ＷＣ－Ｎｉ－ＰｂＯ材料为基料，通过陶瓷相ＷＣ的微细化和金属Ｍｏ的加入，利用中频感应加热的热压法研制出一种在高温下具有机械强度高、摩擦系数低和耐磨性能好等优点的ＷＣ－Ｎｉ－Ｍｏ－ＰｂＯ高温自润滑金属陶瓷材料，并且通过Ｘ射线衍射仪、电子探针微区分析仪和多功能电子能谱仪等近代分析手段揭示了这种材料的高温自润滑机理，研究结果表明，摩擦表面ＰｂＷＯ＿４润滑膜的形成是ＷＣ－Ｎｉ－Ｍｏ－ＰｂＯ金属陶瓷材料在高温下具有良好自润滑性能的主要原因。利用这种材料制作成某热动力机械的动密封摩擦偶件已在压力１１．３ＭＰａ、速度３．５ｍ／ｓ、温度１０００－１１００℃的实际工况下成功地运行了４５０秒，并且顺利地连续使用了３次，其各项技术指标均能很好地满足实用要求。     

铝青铜合金的基本特性与摩擦学性能的关系

利用扫描电子显微镜和Ｘ射线衍射仪等对多种铝青铜合金的微观组织、微区成分、磨损表面形貌和磨屑等进行了观察与分析,研究了合金的基本特性与摩擦学性能的关系,探讨了边界润滑条件下铝青铜合金与４５＃钢对摩时的磨损机制．结果表明,铝青铜合金中软相与硬相的含量比和α－相的晶粒尺寸对合金的微观磨损形式和磨损机制都有重要影响：当较软的α－相与较硬的β－相＋Ｋ－相之和的相对含量比约为７０３０,α－相的晶粒尺寸在３２～６０μｍ之间时,铝青铜合金的摩擦学性能优良,主要磨损形式是轻度的粘着磨损、磨粒磨损和疲劳磨损;当软硬相的含量比更高或更低,且α－相的晶粒尺寸更大或更小时,铝青铜合金的主要磨损形式分别为严重的粘着磨损和疲劳磨损,或严重的磨粒磨损和疲劳磨损     

蛇纹石润滑油添加剂摩擦反应膜的力学特征与摩擦学性能

文中考察了变载、变速条件下表面修饰蛇纹石超细粉体作为矿物基础油添加剂的摩擦学性能,利用扫描电镜、能谱仪、纳米压痕仪等对比分析了蛇纹石添加剂形成的摩擦反应膜和基础油润滑下的磨损表面微观形貌、元素分布及微观力学性能.在此基础上,通过改变旋转滑动试验过程中的载荷/速度比,建立了基础油/摩擦反应膜和基础油/普通磨损表面润滑体系的Stribeck曲线.结果表明:蛇纹石超细粉体作为润滑油添加剂形成的摩擦反应膜具有较高的硬度和近似于金属材料的弹性模量,氧化物颗粒的嵌入进一步改善了摩擦反应膜的微区纳米力学性能,同时膜层的多孔结构可起到储油和捕获磨粒的双重作用,从而使摩擦反应膜在边界和混合润滑状态下表现出优异的摩擦学性能.     

C/N共掺MoS2复合薄膜的微结构及其摩擦特性研究

采用射频磁控溅射法,在氩和氮混合气氛下共溅射二硫化钼和石墨靶制备不同石墨靶溅射功率的C/N共掺MoS_2复合薄膜(MSCN).通过EDS、XPS、SEM和TEM对薄膜的成分及微观组织结构进行分析;利用纳米压痕仪,高真空摩擦试验机和UMT-2摩擦试验机分析薄膜的力学和摩擦学性能,并探讨了C/N共掺及对薄膜结构、力学和摩擦学性能的影响.结果表明:MSCN复合薄膜中的C含量随着石墨靶溅射功率的增加而增加;C/N共掺使得薄膜结构致密平整;当石墨靶溅射功率350 W时,薄膜呈现自形成纳米多层结构,该结构的出现使得薄膜最高硬度可达9.76 GPa,并且在高真空和大气环境下相比纯MoS_2薄膜表现出更低的摩擦系数以及良好的高耐磨性.