干摩擦条件下天然橡胶／钢的磨损机理研究

采用FALEX试验机考察了20^#钢／天然橡胶在干摩擦条件下的磨损机理。用扫描电子显微镜分析了20^#钢和橡胶磨损表面形貌。用X射线光电子能谱仪分析了金属和橡胶磨损表面元素的含量及化学状态,用镜面全反射傅立叶红外光谱仪分析了橡胶磨损表面官能团的变化。结果表明,20^#钢／天然橡胶摩擦副发生了粘着磨损,其磨损机制为：金属及金属氧化物与天然橡胶分子自由基在摩擦表面发生反应;在亚表层以金属与大分子自由基的反应为主,主要产物为含有Fe-C的金属－聚合物;金属本身发生氧化,主要产物为Fe2O3,FeO和Fe3O4,而在亚表层的主要产物以FeO为主,表面膜可能通过化学键、静电作用力和分子间的范德华力与金属基体相结合。     

清水介质条件下天然橡胶磨损45#钢的机理研究

为了提高流体机械和石油机械中橡胶－金属摩擦副的使用寿命，针对目前人们大都只着眼于改善橡胶耐磨性的现状，对清水介质条件下天然橡胶磨损４５＃钢的机理进行了研究．用扫描电子显微镜和Ｘ射线光电子能谱仪，对天然橡胶和４５＃钢表面磨损前后的微观形貌、元素的组成和结合能进行了分析，用傅立叶表面红外分析仪分析了天然橡胶磨损前后表面官能团的变化．结果表明：在给定的试验条件下，天然橡胶磨损４５＃钢的物理过程主要是滞留在摩擦表面的铁屑和添加剂颗粒对钢的微切削作用；摩擦界面发生的力化学反应主要有橡胶表面的分子链力裂解和氧化降解，橡胶大分子自由基与Ｆｅ反应生成Ｆｅ－高分子化合物，橡胶大分子链中的羧基与Ｆｅ的反应，以及Ｆｅ的氧化反应．橡胶磨损４５＃钢的过程是Ｆｅ与橡胶及介质之间发生力化学反应在４５＃钢表面形成化学反应膜，反应膜在微切削作用下脱落造成钢的磨损．这种磨损机理主要属于摩擦界面材料的化学－力学自催化破坏机理     

边界润滑条件下天然橡胶—钢磨损机理的研究

研究了边界润滑条件下天然橡胶磨损20^＃钢的机理,采用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪分析了钢和橡胶的磨损表面形貌、元素含量和化学状态,用镜面全反射傅立叶红外光谱仪分析了磨损表面官能团的变化,结果表明：20^#钢被天然橡胶磨损的物理过程为磨粒磨损（微切削）;20^#钢被天然橡胶磨损的化学机制包括钢本身的氧化（主要氧化产物为Fe2O3、FeO和Fe3O4）,钢氧化物与天然橡胶大分子链间的反应,钢氧化物与氧化的矿物油烷烃链间的反应以及与矿物油中S元素间的反应,基信要反应产物为含有Fe－C的钢－聚合物以及含有Fe－O的聚合物。     

几种橡胶磨损45^#钢的影响因素分析

对３种橡胶材料（天然橡胶、丁腈橡胶和丁苯橡胶）在不同介质（空气、清水和氢氧化钠溶液）条件下磨损４５＾＃钢的现象进行了试验研究，用Ｘ射线光电子能谱仪对钢的磨损表面作了分析，考察了橡胶的物理性能、化学结构及介质对钢磨损率的影响，发现橡胶磨损４５＾＃钢的过程可以分为２个阶段。橡胶的物理性能主要在第２阶段（钢表面的化学反应膜因摩擦表面硬颗粒的微切削耐脱落）影响钢的磨损，磨损率随着橡胶硬度的增大而增大；橡胶     

硫化异丁烯润滑机理的研究

利用程序微量四球法 ,采用硫化异丁烯作为添加剂 ,在不同条件下进行摩擦磨损试验 ;采用凝胶色谱和等离子发射光谱对摩擦产物进行定性分析 ,并采用X射线光电子能谱对钢球磨斑表面进行分析 .结果表明 :在较低载荷下无摩擦聚合物生成 ,抗磨作用归因于硫化异丁烯在摩擦副接触表面上形成的化学吸附膜和少量的摩擦化学无机反应膜 ;在中等载荷条件下 ,摩擦过程中生成的具有大分子量的摩擦聚合物起主要抗磨作用 ;在苛刻试验条件下 ,虽然有摩擦聚合物生成 ,但其无抗磨减摩作用 ,此时抗磨性主要归因于硫化异丁烯与摩擦表面反应形成的无机反应膜     

橡胶磨损花纹裂纹角的分形计算法

在考察橡胶磨损花纹裂纹角与橡胶磨损表面分形维数关系的基础上,提出了用分形计算橡胶磨粒磨损的磨损花纹裂纹角的新方法,发现丁苯橡胶和丁腈橡胶磨损花纹的裂纹角在不稳定磨损阶段基本保持不变,而在稳定磨损阶段则随法向载荷的增大而减小．     

含纳微米硼酸盐和二烷基二硫代磷酸锌液体石蜡润滑下钢—钢体系的摩擦磨损性能研究

在四球试验机上考察了含纳微米硼酸盐及二烷基二硫代磷酸锌（ZDDP）复配添加剂的液体石蜡润滑下钢－钢摩擦副的摩擦学性能。采用X射线光电子能谱仪和扫描电子显微镜分析了复配体系的作用机理。结果表明：纳微米硼酸盐／ZDDP复配添加剂对钢－钢摩擦副的抗磨作用产生对抗效应，在摩擦过程中的某一阶段摩擦系数突然升高，磨损加剧；在试验初期，磨斑表面较为光滑，相应的边界润滑膜为物理和化学吸附膜；随着试验时间的延长，钢球磨斑表面吸附膜表面破裂，磨斑表面变得粗糙并形成微小磨屑碎片，相应的摩擦系数突然升高；随着试验时间的进一步延长，添加剂同钢球磨损表面发生摩擦化学反应，并生成含B、N、S和P等元素的摩擦化学反应膜，从而使摩擦系数波动减小。     

丁腈橡胶紫外线臭氧照射亲水改性及其水润滑性能研究

以丁腈橡胶为基底，采用紫外线-臭氧照射进行亲水/超亲水表面改性，通过接触角测量仪、光学显微镜对亲水改性表面的接触角、接触角滞后和微观形貌等特性进行表征，分析了表面亲水性的改性机理，并采用MFT-5000型摩擦磨损试验机测试了丁腈橡胶亲水表面的机械耐久性和保持性. 研究结果表明:采用紫外线臭氧照射丁腈橡胶10 min，就能得到完全润湿的超亲水表面，且在紫外线臭氧照射下，丁腈橡胶与臭氧发生反应生成氧化膜，使亲水改性后的丁腈橡胶，在干摩擦和水润滑状态下均表现出较小的摩擦系数和较好的耐磨性      

配副金属表面粗糙度对丁腈橡胶O型圈摩擦学特性的影响

UMT-3多功能摩擦磨损试验机上,以丁腈橡胶O型圈/316L不锈钢粗糙表面配副为研究对象,系统研究了配副金属表面粗糙度对丁腈橡胶摩擦学行为的影响,重点探讨了不同表面粗糙度下摩擦系数和磨损体积的变化规律、揭示了不同表面粗糙度下橡胶表面的损伤机制.结果表明:表面粗糙度对丁腈橡胶O型圈的摩擦磨损有重要影响;随着表面粗糙度的增加,稳定阶段的摩擦系数呈先降低后升高的变化趋势.当表面粗糙度在Ra为0.1μm左右时,丁腈橡胶表现出较低的摩擦系数和材料磨耗,磨损表面呈现出典型的花纹磨损特征;而过高或过低的表面粗糙度下丁腈橡胶均表现出较高的摩擦系数和材料磨耗,其磨损机制以黏着磨损和疲劳磨损为主.     

表面修饰硼酸盐润滑油添加剂的摩擦化学作用机制

采用X射线光电子能谱仪研究了表面修饰硼酸盐润滑油添加剂在钢球表面形成的表面膜的元素组成和化学状态,并考察了摩擦化学反应膜的结构和化学作用机制,结果表明：在不同油润滑条件下,硼酸盐润滑油添加剂均与钢球磨损表面发生了相互作用,并形成主要由吸附膜和摩擦化学反应膜组成的复杂表面膜;摩擦化学反应膜中所含元素的化学状态及其含量的试验负荷有关,且沿反应膜深度方向而变化,即由表及里,Fe与B、N及O等形成的无机化合物的含量逐渐增加,而有机化合物的含量逐渐降低。     

1—甲基—3—西基咪唑六氟磷酸盐离子液的摩擦学性能

合成了1－甲基－3－西基咪唑六氟磷酸盐离子液体，采用核磁共振氢谱仪和傅立叶转换红外光谱仪表征了其结构；测定了该化合物的粘度、倾点和密度，在SRV摩擦磨损试验机上评价了其作为润滑剂对钢／钢体系的润滑作用；采用X射线光电子能谱仪和扫描电子显微镜分析了钢磨损表面形貌及化学状态，以考察其润滑机理。结果表明：1－甲基－3－丁基咪唑六氟磷酸盐离子液低温流动性能好，作为润滑剂对钢／钢摩擦副具有优异的润滑作用，摩擦系数极低，且抗磨性能优良。这是由于该离子液体在钢磨损表面形成含FePO4和FeF2等物质的边界润滑膜，从而有效地提高了摩损副的承载能力和抗磨性能。     

三氟乙基氯乙基磷酸酯的摩擦学行为研究

由氯乙醇,三氟乙醇和三氯氧磷合成了三氟乙基氯乙基磷酸酯(FPC),采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)对其结构进行了表征;在微动摩擦磨损试验机(SRV)上评价了其作为酯类润滑油添加剂的摩擦学性能;采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)分析了摩擦表面的形貌及化学状态.结果表明:FPC作为添加剂对钢/钢摩擦副具有良好的极压抗磨性能;FPC在钢磨损表面形成了含有氟化物,氯化物及磷酸酯的混合边界润滑膜,从而有效地提高了润滑油的承载能力和抗磨性能.     

几种含铅有机化合物作为润滑油添加剂的摩擦学特性及作用机理研究

在 2 0 0 SN矿物基础油中 ,用原位合成法、复分解法以及微波辅助合成法分别合成了月桂酸铅、油酸铅、环烷酸铅、硬脂酸铅和烷基水杨酸铅 .用四球摩擦磨损试验机 ,在高速低负荷及低速高负荷两组试验条件下评价了其摩擦学性能 .结果表明 :不同结构羧酸铅的油溶性、抗磨减摩性能以及抗极压性能存在较大差异 ,其摩擦学性能与羧基结构密切相关 ,环烷酸铅和烷基水杨酸铅的油溶性最好 ;月桂酸铅的抗磨性能和抗极压性能最好 ,油酸铅的减摩性能最好 .通过对铅盐分子结构及相应钢球磨斑表面进行扫描电子显微镜和 X射线光电子能谱分析 ,发现铅盐对基础油摩擦学性能的改善归因于摩擦过程中有机铅盐在摩擦副表面形成一定强度的吸附膜以及部分吸附膜转化为铅氧化物膜的摩擦化学反应 .铅盐烷基链结构的不同使其在摩擦副表面的吸附量和吸附强度不同 ,从而影响润滑油膜的化学组成和物理性能 ,并进而产生摩擦学性能差异     

玻璃表面全氟聚醚衍生物润滑膜的自组装及性能研究

利用自组装技术将两种不同分子量的全氟聚醚衍生物分别组装在玻璃表面，然后采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、接触角测量仪、原子力显微镜(AFM)、椭圆偏振测厚仪对自组装润滑膜的化学结构、润湿性能、微观形貌和膜厚进行了表征，并用TRB摩擦试验机考察了自组装和非自组装两种全氟聚醚衍生物润滑膜的摩擦学性能. 结果表明:全氟聚醚衍生物在玻璃表面的自组装明显降低了玻璃基底的摩擦系数，分子量的大小、自组装溶液的浓度对润滑薄膜的润湿性和耐磨性均有重要影响；而且自组装的分子与玻璃基底的化学键合力更强，热处理后的自组装润滑膜更为致密，因此摩擦学性能更优. 利用三维轮廓仪、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)及X射线光电子能谱仪(XPS)分析润滑膜磨痕的形貌及对偶钢球表面的磨斑形貌、元素组成及化学状态，显示润滑膜与对偶钢球摩擦的过程中发生分解，形成了含有有机氟氧化物和有机氟碳化物等的碎片，并发生了转移，进而导致摩擦失效.      

氮化钛硬质薄膜在不同种类润滑油下的摩擦学性能研究

采用球-盘摩擦试验机分别考察了氮化钛硬质薄膜与轴承钢和氮化硅陶瓷组成的摩擦副在不同种类润滑油条件下的摩擦学性能,并表征了其磨痕表面形貌与元素成份.结果显示:与Ti N硬质薄膜干摩擦性能相比,润滑油可显著降低摩擦系数,延长磨损寿命,且具有较长烷基碳链的润滑油性能较优;当上试球材料不同时,其油润滑条件下的性能亦不同.相同润滑油条件下,氮化硅球作为摩擦副时,其润滑性能优于轴承钢球.磨痕表面形貌及能谱分析结果表明:具有较长烷基碳链的润滑油在摩擦副研磨滑动过程中起到油性剂的作用,而短碳链硅油分子结构中含有氯元素,虽通过摩擦化学反应生成边界润滑膜,但不完整致密,以致短时间内润滑失效.     

多烷基环戊烷对钢/钢摩擦副的润滑性能研究

合成了系列多烷基环戊烷,采用傅立叶变换红外光谱仪和核磁共振谱仪进行表征,确定为目标化合物,并测定产物的黏度、倾点和密度.将多烷基环戊烷用作润滑剂,在SRV摩擦磨损试验机上评价对钢/钢摩擦副的润滑作用,并利用扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱仪（XPS）分析钢块磨损表面形貌及化学状态.结果表明：多烷基环戊烷作为润滑剂对钢/钢摩擦副具有良好的减摩抗磨性能,其摩擦学性能受取代基的影响;取代基碳链越长,减摩效果越好;XPS结果显示低载荷时,MACs在摩擦副表面形成较为牢固的物理吸附膜,起到减摩抗磨的作用;随着载荷的增大,MACs借助于含Fe2O3和摩擦聚合物等的边界润滑膜来保护材料表面.     

Cr12MoV钢离子渗氮和硫、碳、氮复合共渗层摩擦学性能研究

采用离子渗N和S、C、N复合共渗技术在Cr12MoV钢表面制备了由硫化物组成的改性层，考察了改性层在不同润滑条件下的摩擦磨损性能，并采用扫描电子显微镜观察分析试样磨损表面形貌。结果表明：Cr12MoV钢表面经复合共渗处理后形成具有良好储油能力的多孔硫化物层，硫化物层在油润滑条件下可以显著提高Cr12MoV钢表面的摩擦磨损性能。     

磁场作用下基础油和含磷酸三甲酚酯润滑油的摩擦磨损特性

在四球摩擦磨损试验机的摩擦区域外加磁场,考察了150SN基础油和添加磷酸三甲酚酯(TCP)润滑油在磁场作用下的摩擦磨损性能,用扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)分别分析了磨斑表面形貌及典型元素的化学状态,并对摩擦学机理进行了初步探讨.摩擦学试验结果表明:在磁场作用下,基础油和含TCP润滑油中钢球的磨斑直径均比无磁场时小,而两种油样的摩擦系数均比无磁场时大.XPS分析表明:磁场对润滑油摩擦学性能的影响与边界润滑膜的性质有关,磁场有利于TCP中P和O元素与金属表面的键合,促进了金属表面摩擦化学反应膜的形成,增强了含TCP润滑油的抗磨性能.