纳米TiO2和SiO2填充尼龙的摩擦磨损行为

制备了纳米SiO2和纳米TiO2填充PA1010尼龙复合材料,测定了复合材料的力学性能,并采用MM-200型摩擦磨损试验机考察了尼龙复合材料在干摩擦条件下同45#钢配副时的摩擦磨损行为.结果表明:填充纳米颗粒可以提高尼龙复合材料的力学性能;纳米SiO2和纳米TiO2作为填料可以提高PA1010的耐磨性,降低摩擦系数,其中纳米颗粒的最佳质量分数为10%;纳米颗粒填充尼龙1010复合材料同45#钢配副时主要呈现粘着和疲劳磨损特征.     

二硫化钼改性热塑性聚酰亚胺复合材料的摩擦磨损性能研究

采用热压成型工艺制备MoS2 填充热塑性聚酰亚胺复合材料,测定了其弯曲强度和压缩强度,采用MPX-2000型摩擦磨损试验机评价MoS2 填充热塑性聚酰亚胺复合材料在干摩擦和水润滑2种工况下的摩擦磨损性能,利用扫描电子显微镜观察和分析材料磨损表面形貌和元素分布.结果表明:与聚酰亚胺树脂相比,加入MoS2后复合材料的弯曲强度和压缩强度有所降低,随着MoS2含量增加,材料的弯曲强度和压缩强度趋于稳定;在干摩擦条件下,MoS2逐步在磨损表面富集,相应的摩擦系数有所降低;MoS2含量为10%时磨损表面仅出现局部熔融,磨损率最低,当MoS2含量为20%时磨损表面出现深度熔融,磨损率较大;在水润滑条件下,MoS2仍起到良好的润滑作用,摩损率较干摩擦条件下降低1个数量级,表现出疲劳磨损特征.     

偶件表面粗糙度对碳纤维增强尼龙复合材料摩擦学性能的影响

在栓-盘摩擦磨损试验机上考察了干摩擦条件下偶件表面粗糙度对碳纤维增强尼龙（PA1010）复合材料摩擦学性能的影响,采用不迩显微镜观察分析了偶件表面转移膜的形貌。结果表明,碳纤维能够明显提高PA1010的耐磨性能,当碳纤维增强相的质量分数为10%和20%时,增强PA1010复合材料的磨损率比非增强PA1010的降低3～6倍。这是由于碳纤维起到了承载作用并具有较强的抗犁削能力所致,磨损表面形貌光学显微分析表明：磨损前后偶件表面形貌发生了明显的变化;当偶件表面粗糙度Ra处于0.11～0.13um范围内时,复合材料的摩损率最低;随Ra值的增大或减小微切削和转移膜疲劳脱落加剧致使复合材料的磨损率快速增大。     

玻璃纤维增强MC尼龙复合材料的摩擦磨损性能研究

通过碱催化阴离子聚合反应制备玻璃纤维增强单体浇铸尼龙复合材料(GFMCPA),在MM-200型摩擦磨损试验机上研究了在干摩擦和水润滑条件下,不同玻璃纤维含量对尼龙复合材料摩擦磨损特性的影响,并借助扫描电子显微镜观察其磨损表面形貌.结果表明:玻璃纤维含量对尼龙复合材料的摩擦性能具有显著影响;玻璃纤维质量分数达到30%后复合材料具有较好的耐磨性;在水润滑条件下,复合材料的摩擦系数和磨损量较干摩擦时大幅度降低;玻璃纤维含量低的尼龙复合材料的磨损机制主要为粘着磨损和磨粒磨损;玻璃纤维含量高的尼龙复合材料的粘着磨损减少,磨损机制主要表现为磨粒磨损和疲劳磨损.     

NiAl-Cr(Mo)-Cr_xS_y自润滑复合材料的摩擦磨损特性

采用滑动磨损试验方法测试了NiAl-Cr(Mo)-CrxSy自润滑复合材料与SiC陶瓷配副在110～960℃的摩擦磨损特性.结果表明:200～400℃,纳米CrxSy晶粒在复合材料摩擦表面形成较完整的润滑膜,产生自润滑性能;700～900℃,复合材料摩擦表面生成了1～3μm厚、完整的玻璃陶瓷润滑膜,产生了自润滑耐磨性能.2种润滑膜材料均可向SiC表面转移,消除了复合材料/SiC的摩擦状态.随着温度的升高,2种润滑膜材料的强度降低,SiC微凸体压入润滑膜,导致润滑膜的剥落加剧,复合材料的摩擦系数与磨损率升高.     

不同配副下ZrB2-SiC复相陶瓷的摩擦学性能

以微米级ZrB_2和SiC粉末为原料,采用热压烧结制备ZrB_2-SiC复相陶瓷,考察了SiC含量,摩擦对偶,速度和载荷对ZrB_2-SiC复相陶瓷摩擦磨损特性的影响.结果表明:ZrB_2-SiC复相陶瓷的摩擦系数和磨损率对SiC含量和摩擦对偶的变化较为敏感,速度和载荷变化,摩擦系数和磨损率的波动较大;以WC为对偶,速度0.1 m/s,载荷5 N时的ZrB_2-SiC复相陶瓷的平均摩擦系数和磨损率分别仅为0.4和2.41×10–4 mm3/(N·m).ZrB_2-SiC复相陶瓷的磨损机制以机械磨损为主,伴有轻微摩擦氧化,摩擦层的形成有利于摩擦系数的减小.     

碳酸钙晶须含量对聚醚醚酮复合材料摩擦磨损性能的影响

以碳酸钙(CaCO3)晶须为填料,利用热压成型方法制备含0%～50%(质量分数)碳酸钙晶须增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料,采用MM-200型摩擦磨损试验机研究碳酸钙晶须含量对复合材料与45#钢环配副的摩擦磨损性能的影响,利用扫描电子显微镜观察复合材料和钢环磨损表面形貌并分析其磨损机理.结果表明,碳酸钙晶须可以显著改善PEEK复合材料的减摩耐磨性能.随着CaCO3晶须含量增加,PEEK复合材料摩擦系数持续降低;磨损率随晶须含量增加呈先降后增趋势,并在晶须含量为15%时达最低值,相对纯PEEK降低86%.综合考虑,选择CaCO3晶须填充量为25%～30%时,复合材料具有最佳的摩擦磨损性价比.填充CaCO3晶须提高了复合材料承载能力,减少摩擦副表面粘着,阻止树脂的热塑性变形,提高复合材料的摩擦磨损性能.     

Y—TZP／MoS2自润滑材料的摩擦学性能研究

利用醇-水溶液加热方法制备了具有特殊显微结构、优良力学性能的Y-TZP/MoS2复合材料,考察了室温下复合材料与GCr15钢球及ZrO2陶瓷球配副时的摩擦学性能.结果表明当复合材料与GCr15钢配副时,GCr15钢在复合材料表面形成转移膜并发生粘着磨损,相应的摩擦系数较高;当复合材料与ZrO2配副时,随着复合材料中MoS2润滑相含量的增加,摩擦系数和复合材料磨损率逐渐减小,当复合材料中MoS2的体积分数为50.0%,其摩擦系数小于0.25,磨损率小于1.02×10-6 mm2/m*N.     

ATP改性UHMWPE水润滑轴承材料的摩擦学特性研究

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)轴承材料在低速重载工况下常发生严重磨损,通过添加改性填料能够显著提升其摩擦学性能. 凹凸棒土(ATP)作为一种改性填料能够增强基体材料的机械性能进而改善其摩擦特性,但是ATP作为填料往往会因为团聚效应而降低材料的补强效果. 通过对ATP进行表面改性处理可克服团聚效应,实现ATP与基体间的均匀共混. 通过表面化学包覆改性法制备由硅烷偶联剂KH570改性处理的ATP与UHMWPE共混制成复合材料,并与纯UHMWPE材料作对照试验. 利用RTEC摩擦试验机研究复合材料在水润滑条件下摩擦系数随载荷和转速的变化,以及材料填充含量对复合材料在低速重载(v=0.55 m/s、F_z=55 N)工况下磨损性能的影响. 利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)与电子万能材料试验机分别对ATP改性效果、熔融结晶行为及复合材料的重要力学性能进行表征测试. 试验结束后,利用表面轮廓仪与激光共聚焦显微镜观察复合材料表面形貌并分析其磨损机理. 结果表明:硅烷偶联剂KH570对ATP的改性效果良好,填充改性ATP能提高材料的邵氏硬度,且材料的拉伸性能随填充含量的提高呈下降趋势;对比纯UHMWP材料,复合材料的摩擦系数更低,适量的ATP填充能改善材料磨损性能,减小体积磨损率;试验中改性ATP质量分数为1%的复合材料其摩擦学性能最优,在低速重载时的摩擦系数及体积磨损率与纯UHMWPE相比分别降低了52.45%和37.58%.      

聚甲基丙烯酸甲酯/纳米有机改性蒙脱土复合材料的制备及其摩擦磨损性能研究

采用乳液插层法制备聚甲基丙烯酸甲酯/纳米有机改性蒙脱土复合材料,采用X射线衍射仪表征复合材料结构,考察有机改性蒙脱土(OMMT)含量对复合材料摩擦磨损性能的影响,并通过扫描电子显微镜观察分析复合材料磨损表面形貌.结果表明:所制备的纳米片状分散型复合材料的磨损率随OMMT含量增加先减小而后增加;摩擦系数随OMMT含量的变化趋势则相反,当OMMT含量为5%时,复合材料的磨损率最小,为PMMA的25%;当OMMT含量为6%时,摩擦系数最大,比PMMA增加8%.复合材料的磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损,随着OMMT含量不同,2种机理的表现程度有所变化.     

原位生成MoB增强Cu-Sn-Al合金复合材料的摩擦学性能研究

采用快速热压烧结方法成功制备了原位生成MoB增强的Cu-Sn-Al合金复合材料,研究了增强体添加含量对复合材料体系摩擦学性能的影响,并对其摩擦磨损机制进行了分析. 研究表明:在Cu-5Sn合金基体中添加MoAlB陶瓷颗粒后,烧结过程中,层状结构MoAlB陶瓷中的Al元素能够扩散到基体中,生成原位MoB增强Cu-Sn-Al合金复合材料. 此外,复合材料体系的硬度随着MoAlB添加量的增加逐渐提高,与Cu-5Sn合金相比,当添加MoAlB质量分数为30%时,复合材料硬度值提高了约5倍. 同时,随着添加MoAlB陶瓷颗粒含量的增加,复合材料体系摩擦系数和磨损率逐渐降低,当添加的MoAlB陶瓷颗粒质量分数为30%时,复合材料摩擦系数和磨损率分别低至0.33和5.4×10?5 mm3/(N·m). 由于原位生成MoB颗粒的钉扎效应,在摩擦过程中能够抑制基体材料的塑性变形,使得材料体系的硬度显著提高,磨损率明显降低,摩擦过程中表面生成的摩擦氧化物,能够降低材料体系的黏着磨损和二体磨粒磨损,可以起到优异的抗磨减摩效应.      

水环境下纳米SiO2增强超高分子量聚乙烯防滑性能的影响研究

超高分子聚乙烯材料因具有优良的耐磨性、耐蚀性和轻质性而逐渐应用在船舶甲板表面. 船舶甲板的湿滑、海浪冲击和颠簸环境严重影响甲板仪器设备和人员的平衡性,进而挑战其可靠性和船员人身安全. 为了提升超高分子聚乙烯(UHMWPE)材料在湿滑环境下表面防滑性能,采用具有高硬度和优异増摩性能的纳米二氧化硅(SiO₂)对其进行共混改性,探究不同体积分数的SiO₂在摩擦磨损试验过程中对UHMWPE摩擦系数的影响规律. 试验结果表明:一方面,纳米SiO₂在一定程度上削弱了水膜在纳米SiO₂改性UHMWPE复合材料的浸润能力和吸附性,使其从亲水性逐步向疏水性转变,改善湿滑环境下的防滑效果;另一方面,纳米SiO₂颗粒坚硬且不易变形的特性让其逐渐在摩擦磨损过程中显露出来,在外界载荷的作用下与陶瓷球之间形成啮合摩擦现象,导致UHMWPE的摩擦系数呈现上升趋势,最终表现出与干摩擦相近的摩擦系数,达到防滑需求. 研究结果对设计和制造一种能在湿滑环境下具有优异防滑性能的船舶甲板高分子复合材料提供理论支持.      

MoS2/WS2共溅射复合薄膜的微结构及其摩擦磨损性能研究

采用磁控溅射共溅射法制备MoS2/WS2复合润滑薄膜,利用X射线衍射仪、X射线能谱仪及透射电子显微镜对薄膜的成分和结构进行分析,采用UMT-2MT型微摩擦磨损试验机在大气(相对湿度45%～50%)和室温(20～25 ℃)环境下评价薄膜的摩擦磨损性能.结果表明,MoS2/WS2复合薄膜结构致密,具有较好抗氧化性,其耐磨寿命、摩擦稳定性和抗载荷能力比MoS2磁控溅射薄膜均有显著提高,而摩擦系数更低.     

煅烧石油焦及六方氮化硼对摩阻材料摩擦磨损性能的影响

在酚醛树脂基摩阻材料中分别添加煅烧石油焦（CPC）及六方氮化硼（hBN）作为摩擦改性剂，研究了2种摩擦改性剂对酚醛树脂基摩阻材料的力学性能和摩擦磨损性能的影响，通过热失重试验分析了复合材料的耐温性能，并利用扫描电子显微镜观察复合材料的磨损表面形貌．结果表明：当hBN体积分数为10％～15％时，摩阻材料与树脂基体的粘接强度最强且能够明显降低复合材料的硬度，有助于在摩擦界面生成均匀牢固的润滑膜而起到降低磨损率、稳定摩擦系数的作用；当hBN体积分数超过15％时，由于hBN过饱和及其与树脂基体的相容性差，导致摩阻材料机械强度下降，磨损率增大；随着CPC含量增加，摩阻复合材料的机械强度增加，摩擦磨损性能降低；CPC和hBN的体积分数为12％时能够不同程度地提高摩阻材料的耐温性能及降低其对速度和载荷的敏感性，且含12％hBN摩阻材料的热稳定性最佳，其摩擦磨损性能对速度和载荷的敏感性最小，     

氮化物陶瓷颗粒增强铜基复合材料的干摩擦磨损性能研究

采用粉末冶金工艺制备了纯铜以及AlNp／Cu和TiNp／Cu系列铜基复合材料，研究了2种复合材料在不同颗粒含量、不同载荷及滑动速度等条件下与45^#钢对摩时的干摩擦磨损性能，用扫描电子显微镜观察其磨损表面形貌，用能谱仪分析了磨损表面的元素组成．结果表明：与纯铜相比，AlNpCu及TiNp／Cu复合材料的耐磨性能显著提高，随着氮化物颗粒含量增加，2种复合材料的磨损率先下降而后趋于稳定；载荷与滑动速度提高引起的热效应使得纯铜及其复合材料的磨损率增高；由于TiNp的硬度高于AlNp以及本身具有一定的自润滑性能，使得TiNp／Cu复合材料的耐磨减摩性能优于AlNp／Cu复合材料．     

低温老化对3Y-TZP陶瓷摩擦磨损性能的影响

将3Y-TZP陶瓷置于常压、100℃沸水下低温老化处理0～100h,在120N载荷、0.42m/s滑行速度和蒸馏水润滑条件下对老化处理后的陶瓷进行摩擦磨损试验.结果表明:随着老化时间的延长,3Y-TZP陶瓷的硬度和抗弯强度呈下降趋势,摩擦系数经历了1个先降后升的阶段,磨损率随老化时间的延长而逐渐增大.未经老化时,3Y-TZP陶瓷的主要磨损机理为犁沟和塑性变形;50h老化后陶瓷磨损表面主要为塑性变形和微断裂;经过75h老化处理后,陶瓷的磨损率已上升到严重磨损阶段,磨损机理发生了转变;老化进行100h后,3Y-TZP陶瓷的主要磨损机理为断裂磨损.     

Sm2O3增强聚四氟乙烯／混杂纤维复合材料的摩擦磨损性能研究

采用冷压烧结方法制备Sm2O3增强聚四氟乙烯／混杂纤维复合材料，用AG-1型电子万能试验机和MM-200型摩擦磨损试验机分别评价了Sm2O3增强聚四氟乙烯／混杂纤维复合材料的力学性能和摩擦磨损性能，采用扫描电子显微镜观察其磨损表面形貌．结果表明：添加少量Sm2O3可以提高炭纤维和玻璃纤维混杂填充PTFE复合材料的力学性能和摩擦磨损性能，尤其对改善减摩效果尤为显著；加入1％Sm2O3可以使PTFE／15％CF／10％GF复合材料的拉伸强度、弯曲强度和硬度分别提高9．0％、5．1％和49．1％，摩擦系数降低22％，磨痕宽度降低5．4％，得到性能较为优良的耐磨材料．这是由于Sm2O3起到了润滑及阻止纤维和基体磨损作用的缘故．