溶胶—凝胶法制备的ZrO2薄膜的摩擦学性能研究

在Si(100)基片上制备晶态ZrO2薄膜,考察了薄膜的摩擦学性能和摩擦磨损机制。结果表明：在低负荷（0．5N）下,ZrO2薄膜与GCr15钢球和Si3N4陶瓷球对摩时具有优良的抗磨减摩性能,在滑动5000次时的摩擦系数分别为0．14和0．13;但随着负荷和滑动速度的增大,薄膜的耐磨寿命降低,摩擦系数增大。采用扫描电子显微镜对薄膜磨痕表面形貌进行观察分析,发现在较低负荷和滑动速度条件下,ZrO2薄膜的磨损机制为轻微擦伤;而在相对较高的负荷和滑动速度条件下,其磨痕表面呈现塑性变形,严重擦伤和断裂剥落特征。     

纳米MoS2薄膜的浸涂—热解法制备和摩擦学性能研究

用浸涂 -热解法在玻璃基底表面制备了纳米 Mo S2 薄膜 ,利用 X射线光电子能谱仪、X射线粉末衍射仪、原子力显微镜、静 -动摩擦系数测量仪和扫描电子显微镜等仪器研究了薄膜的微观结构、表面形貌和摩擦学性能 ,初步探讨了薄膜的摩擦磨损机制 .结果表明 :浸涂 -热解法制备的 Mo S2 薄膜由近似非晶的纳米微晶组成 ,薄膜均匀、致密 ,表面粗糙度小 ;在室温干摩擦条件下 ,Mo S2 薄膜与 GCr15钢球对摩时显示出良好的抗磨减摩性能 ;当负荷为 1.0 N而滑动速度为 90 mm/ min时 ,其耐磨寿命大于 5 0 0 0次 ,摩擦系数最低可达 0 .12 .磨损表面形貌显微分析表明 :在低速和低负荷下薄膜的磨损机制主要是塑性变形和轻微粘着转移 ,而在较负荷和速度下的主要磨损机制为塑性变形和严重剥落     

单晶硅表面等离子体基离子注入碳纳米薄膜的摩擦学特性

用等离子体基离子注入(PBII)技术在单晶硅表面制备了碳纳米薄膜,考察了薄膜在不同载荷及速度下同Si3N4球对摩时的摩擦学性能,并采用扫描电子显微镜观察分析了磨痕表面形貌.结果表明,所制备的碳纳米薄膜光滑致密,为高硬度富弹性的类金刚石碳(DLC)膜,薄膜通过C-Si键合作用而同硅片表面形成牢固结合,且成分及结构呈现某种梯度变化特征,单晶硅经改性后摩擦学性能大幅度改善:在低载荷(0.5 N)下其耐磨寿命达3 h以上,摩擦系数处于0.10～0.30之间,磨痕不明显;在高载荷(4 N)下其耐磨寿命及摩擦系数(0.03～0.20之间)均明显降低.这是由于较高载荷或滑动速度导致DLC薄膜石墨化加剧所致.     

Inconel625镍基合金微动磨损性能研究

研究了3个主要摩擦磨损参数载荷、振幅和频率对Inconel625镍基合金在常温常压下摩擦磨损性能的影响,对摩擦系数和磨损程度进行计算和分析,对磨痕表面形貌进行了观察,并用EDS和XPS分析了磨痕表面的化学成份和相组成,探讨了损伤机理.结果表明:在3个特征参量中,频率对摩擦系数的影响最大,平均摩擦系数随载荷增大略有减小,随振幅增大略有增大,但随频率增大而显著增大;磨损程度随振幅、载荷的增大而加剧;在磨痕不同区域展现出不同的损伤机制:中心磨损区的主要损伤机制是黏着和剥层,滑动损伤区的主要损伤机制是磨粒磨损,而在边缘区则为基体和磨屑的挤压变形;磨痕氧化层的主要组成是铁的氧化物Fe2O3和Fe3O4或FeO,有少量铬和镍的氧化物NiO、Ni2O3和Cr2O3,存在基体元素镍单质.     

直流射频等离子体增强化学气相沉积类金刚石碳薄膜的结构及摩擦学性能研究

利用直流射频等离子增强化学气相沉积技术在单晶硅表面制备了类金刚石碳薄膜．采用Raman光谱、红外光谱、x射线光电子能谱和原子力显微镜等研究了薄膜的微观结构和表面形貌,在UMT-2MT型摩擦磨损试验机上考察了薄膜在不同载荷与滑动速度下的摩擦学性能。结果表明：所制备的类金刚石碳薄膜具有典型的类金刚石结构特征,薄膜均匀、致密,表面粗糙度小,硬度较高;薄膜与Si3N4陶瓷球对摩时显示出良好的抗磨减摩性能;随着试验载荷与滑动速度的提高,薄膜的摩擦系数降低,耐磨寿命降低;薄膜的减摩抗磨性能同其在Si3N4陶瓷球偶件磨损表面形成的转移膜相关。     

相结构对氮化钛硼薄膜摩擦磨损性能的影响

采用直流非平衡磁控溅射系统在单晶硅片表面制备TiBxNy薄膜,采用X射线衍射仪和X射线光电子能谱议测定TiBxNy薄膜的相结构和成分,采用销-盘式摩擦磨损试验机研究TiBxNy薄膜的滑动干摩擦磨损性能,并采用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪表征薄膜的磨痕表面结构及其化学特征.研究表明:TiBxNy薄膜的相结构与N含量有关,在TiB0.65薄膜中加入N能够促使纳米晶TiN的形成;薄膜的摩擦系数和磨损率与其相结构有关,随着薄膜中TiN的体积分数增加,摩擦系数增大,磨损率降低;当薄膜中N含量约为37at.%时,TiN的体积分数和摩擦系数最高,磨损率最低;增加N含量促使h-BN相形成,且h-BN相的体积分数随N含量的增加而增大,h-BN相的形成降低了摩擦系数,增加了磨损率;在摩擦过程中磨屑发生氧化而生成钛的氧化物TiO、Ti2O3、TiO2以及少量硼(B)的氧化物.     

一种类富勒烯碳膜与不同偶件对摩时的摩擦学行为及其机制研究

采用磁控溅射钛靶,以甲烷和氩气为前驱体,在单晶硅片表面制备了类富勒烯碳薄膜,采用高分辨率透射电子显微镜对薄膜的微观形貌进行了表征,采用纳米压痕仪测定了薄膜的硬度及弹性回复,在球-盘微摩擦试验机上考察了薄膜与不同偶件（Si3N4球、Al2O3球、钢球）对摩的摩擦学行为.结果表明,薄膜具有类富勒烯结构特征,薄膜的硬度为20.9 GPa,对应的弹性回复高达85%.薄膜的摩擦性能与摩擦偶件相关：FL-C薄膜与Si3N4球对摩时磨屑在Si3N4球接触面充分覆盖,所形成的转移膜充当固体润滑剂而有效降低了摩擦系数;FL-C薄膜与钢球对摩时,由于钢球硬度远低于FL-C薄膜硬度,导致钢球在较高的接触压力下发生变形而使其表面粗糙度变大,摩擦系数增大,且FL-C薄膜表面发生了较为强烈的摩擦氧化反应,破坏了薄膜的原始结构,新生成的氧化聚合物结构较为疏松,在摩擦剪切作用下易于发生磨损.     

SUS 304奥氏体不锈钢的摩擦变形层研究

研究了SUS 304奥氏体不锈钢与Al2O3陶瓷球以及GCr15轴承钢球对摩的摩擦特性,利用X射线衍射仪、金相显微镜和显微硬度计研究了SUS 304奥氏体不锈钢磨痕表层及其次表层硬度、磨痕表面的马氏体转变与试验条件的关系.结果表明:当载荷大于30 N后,摩擦系数在剧烈波动前存在1个与试验时间或滑动距离相关的孕育期;SUS 304奥氏体不锈钢磨痕表层的显微硬度从次表层至表层呈上升趋势;在相同滑动速度下,随着载荷增加,磨痕表层的显微硬度增大;摩擦诱发了亚稳奥氏体向马氏体转变,且磨痕表层诱发转变的马氏体含量随载荷和滑动速度的增加而降低;在载荷和摩擦剪切应力作用下,由于表层晶粒细化、相变马氏体和高密度位错的综合作用使得其显微硬度增大.     

γN相/Si3N4陶瓷球摩擦副在干摩擦条件下的磨损机制转变图

采用等离子体源渗氮技术在AISI 316奥氏体不锈钢表面制备γN相层.研究了γ_N相层/Si_3N_4陶瓷球摩擦副在球-盘式磨损仪、载荷2~8 N、滑动速度0.15~0.22 m/s干摩擦条件下的磨损行为,基于详细的磨痕表面和磨屑显微分析,通过响应面分析法建立γ_N相层在此状态下的磨损机制转变图.结果表明:γ_N相层在低载荷下的磨损机制主要是氧化磨损;而在较高载荷下的磨损机制主要是塑性变形和磨粒磨损.     

水润滑下等离子喷涂Cr_3C_2-NiCr涂层/增韧SiC陶瓷摩擦副的摩擦学特性

采用 MM- 2 0 0型摩擦磨损试验机考察了等离子喷涂 Cr3C2 - Ni Cr涂层 /增韧 Si C陶瓷摩擦副在蒸馏水润滑下的摩擦学特性 ,通过对磨损表面形貌和磨屑的电子探针和傅立叶转换红外光谱分析 ,探讨了其磨损机理 .结果表明 :在较低载荷下 ,Si C与水发生摩擦化学反应 ,在磨痕表面生成由 Si O2 和硅胶组成的表面膜 ,从而使得摩擦副呈现出优异的摩擦学特性 ;在较高载荷下 ,Si C陶瓷发生晶粒微观断裂 ,从而使得摩擦系数升高并出现较大波动 ,此时 Cr3C2 - Ni Cr涂层的磨损率显著增大 .     

磨损数值仿真技术的研究进展

综述了近年来国内外磨损数值仿真技术研究进展和现状，重点评述了数值仿真方法在磨粒磨损、疲劳磨损、磨损表面形貌模拟和实际摩擦副磨损研究方面的应用．指出磨粒磨损仿真主要集中于二体磨损的磨损表面形貌分析和磨损预测;疲劳磨损仿真主要集中基于断裂力学方法的建模以及基于有限元方法的参数定量计算和疲劳裂纹行为数值模拟；实际摩擦副磨损仿真主要侧重于齿轮、凸轮和缸套-活塞环等典型摩擦副的磨损研究．就当前磨损数值仿真研究的主要问题和发展方向提出了建议。     

汽车减振器连杆磨损失效和断裂力学分析

采用扫描电子显微镜观察连杆磨损表面形貌,并结合断裂力学方法研究了减振器连杆的磨损机理。研究结果表明：导向器衬套中的玻璃纤维在服役过程中崩出,作为磨粒存在于连杆和村套摩擦副接触表面之间,可压碎铬铰层使裂纹扩展,并且断裂的铬镀层也可成为磨粒;连杆铬铰层存在裂纹缺陷加剧其磨损,连杆磨损机理是以断裂机翩为主导的磨粒磨损机制,裂纹扩展是磨损的控制因素,并且以Ⅰ型断裂为主导;摩擦力是裂纹扩展的主要驱动力。     

纤维增强聚合物复合材料的摩擦学研究进展

综述了纤维增强聚合物复合材料（ＦＲＰＣ）的研究和发展,主要分析了纤维的最佳含量,纤维方向,纤维混杂以及纤维的表面处理对增强复合材料摩擦学性能的影响及作用机理,讨论了偶件及表面形貌,温度,ｐｖ值和环境因素对其摩擦学性能的影响,简述了国外聚合物复合材料磨损机理的研究现状;并提出了今后研究ＦＲＰＣ应重视的问题。     

O′-Sialon-ZrO_2-SiC材料高温干摩擦下的摩擦磨损行为

研究了 Ｏ′ Ｓｉａｌｏｎ Ｚｒ Ｏ２ Ｓｉ Ｃ复合材料／１ Ｃｒ１３ 钢摩擦副在６００ ℃不同工况条件下的摩擦磨损特性．结果表明：在６００ ℃干摩擦条件下, Ｏ′ Ｓｉａｌｏｎ Ｚｒ Ｏ２ Ｓｉ Ｃ 复合材料的磨损质量损失远低于１ Ｃｒ１３ 钢的磨损质量损失; Ｏ′ Ｓｉａｌｏｎ Ｚｒ Ｏ２ Ｓｉ Ｃ 复合材料／１ Ｃｒ１３ 钢摩擦副的摩擦系数波动较大,磨损机制以粘着磨损和磨粒磨损为主     

45#钢渗硼层的脆性对其耐磨性的影响

利用ＭＭ－２００ 型磨损试验机研究了固体硼铬稀土共渗降低渗硼层脆性对其磨损特性的影响,同时对磨损机理进行了分析．结果表明：当脆性下降４２．８％ 时,渗硼层的耐粘着磨损、磨粒磨损和疲劳磨损性能分别提高０．２６～０．６０、０．２７～０．８０ 和０．８６～１．１６ 倍;脆性的降低使渗硼层在压应力和切应力下的压痕断裂、柱状晶折断和浅层剥落现象明显减轻．     

干摩擦条件下3Cr13 涂层的加速磨损机理研究

在MM200摩擦磨损试验机上对高速电弧喷涂3Cr13涂层在干摩擦条件下的加速磨损机理进行了研究.涂层在加速磨损过程中经历了跑合磨损、稳定磨损、剧烈磨损这三个不同的阶段.采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度仪和纳米压痕仪对涂层磨损各阶段的截面形貌、残余应力、硬度和纳米力学性能进行了表征.结果表明:在加速磨损寿命3个阶段中,涂层的磨损机制和影响残余应力的主导因素是动态变化的,过分的冷作硬化加剧了涂层的失效,涂层磨损寿命长短关键在于稳定磨损时间的长短.     

Mg-3Al-0.4Si镁合金的高温磨损行为研究

在20~200℃温度下,利用销盘式磨损试验机研究Mg-3Al-0.4Si合金的磨损行为,评价载荷和温度对磨损速率的影响.应用扫描电子显微镜观察磨损表面形貌以确定高温下的磨损机制,通过光学显微镜观察磨损亚表层组织演变,然后采用显微硬度计测量硬度变化.研究结果表明:随着磨损温度提高,Mg-3Al-0.4Si合金的磨损率随载荷增加而上升的趋势更为明显.其磨损行为可分为轻微和严重磨损,增加磨损温度显著降低轻微-严重磨损转变载荷.轻微-严重磨损前后的亚表层组织和硬度变化表明,摩擦热诱发磨损亚表层发生动态再结晶(DRX)组织转变引起的热软化是造成轻微-严重磨损转变的主要原因.     

Mo/Al2O3复合材料的耐磨性

无压烧结制备了不同组分的Mo/Al2O3复合材料样品,对样品的磨损行为和磨损机理进行了研究,并用电子探针分析了其磨损形貌.结果表明:Mo/Al2O3复合材料的磨损率随Mo含量的增加呈上升趋势,在30vol.%Mo时出现峰值;摩擦系数随着Mo含量的增加而增大,20vol.%Mo样品的摩擦系数较小;Mo含量不超过60%时,当出现Mo的连续相或者Al2O3的连续相时复合材料表现出较好的耐磨性;Mo含量较低时磨损机理表现为脆性脱落,而Mo含量较高时材料的磨损机理主要为磨粒磨损.     

磨料磨损工作系统与耐磨料磨损材料数据库

从非平衡系统和不可逆过程热力学出发,基于体系同周围环境的联系与交互作用,研究了磨料磨损工作系统的开放性、复杂性和远离平衡态的特征;结合负熵流分析,揭示了材料磨料磨损过程不可逆的特点、不同性质总熵变,以及磨损工作状态特征、出现耗散结构的可能性及其主要结构形式;进而构筑了磨料磨损工作系统和具有多种功能的耐磨料磨损材料数据库,并分析了其特点.结果表明,所建立的数据库具有多方位查询和选材等多种功能.     

Cu14Al4.5FeNi合金等离子涂层边界润滑摩擦磨损特性

新型铜基模具材料的脆性比较大,导致了材料加工费用高、安装难,影响新型铜基模具材料在工业中的应用,这些问题可以通过热喷涂的办法来解决。采用等离子喷涂方法在45号钢表面制取Cu14Al4.5FeNi喷涂层,20#边界润滑条件下,与Cu14Al4.5FeNi合金进行摩擦性能及耐磨性对比试验。利用XRD分析喷涂层及合金的相结构,SEM和EDS 等技术分析合金与喷涂层表面组织及磨损形貌。结果表明, 等离子喷涂层由于快冷抑制了共析（α+γ2）相,组织均匀细化,晶粒中的γ2相和晶内析出的k相使合金及涂层硬化。边界润滑条件下,Cu14Al4.5FeNi合金及其喷涂层的磨损方式以磨粒磨损和黏着磨损为主。在低载荷条件下,喷涂层表现出了比Cu14Al4.5FeNi合金更加优越的耐磨性能;在高载荷条件下（压力大于等于6.4 MPa）,喷涂层的摩擦系数和磨损量增加。因此铁基体上等离子喷涂Cu14Al4.5FeNi铜合金粉末涂层可以替代低载荷摩擦环境下的Cu14Al4.5FeNi合金。