化学复合镀层与Ti6Al4V为配副时高温摩擦磨损性能的研究

采用化学复合镀工艺,在碳钢表面制备了Ni-P-MoS2和Ni-P-CaF2复合镀层,并对镀层进行热处理.本课题主要对两种复合镀层在高温时的摩擦磨损性能进行对比分析,并将其与Ni-P镀层的摩擦磨损性能进行比对,讨论工作温度对复合镀层摩擦磨损性能的影响,并阐述了镀层在不同温度下的磨损机理.结果表明:当温度从常温升至500℃左右时,Ni-P-MoS2复合镀层的摩擦学性能较优,Ni-P-CaF2复合镀层和Ni-P镀层次之,Ni-P-MoS2复合镀层在高温摩擦磨损时表面生成一层致密的氧化膜起到很好的减摩作用.     

几种PTFE基自润滑复合材料轴承在油润滑条件下的摩擦学特性

本文利用MPV-1500摩擦试验机对几种PTFE基自润滑复合材料轴承在干摩擦和20~#机械油润滑下的摩擦学性能进行了系统研究,发现其在20~#机械油润滑下的摩擦系数和磨损量都比干摩擦下的低1—2个数量级,并可使其极限PV值提高1—2个数量级。在所研究的几种PTFE基自润滑复合材料轴承中,钢背-青铜粉-(PTFE+Pb)复合材料非标准轴承E_2在一次性加油润滑和滴油润滑下的极限PV值分别大于120MPa·m/s和135MPa·m/s,是常用巴氏合金轴承在同样润滑条件下极限PV值的数倍,而且它的摩擦学性能良好,故其是一种具有广泛应用前景的高PV值滑动轴承。     

Nano-WC/PTFE-Ni复合电刷镀层的磨损性能研究

采用电刷镀技术在Q235钢基材上制备含纳米WC和PTFE的镍基复合镀层,采用S-2700型扫描电子显微镜观察镀层表面形貌及其显微组织,采用HX-1型显微硬度计测定镀层的显微硬度,采用WS-2005型涂层附着力自动划痕仪测定镀层与基体的结合强度,采用HT-500型销-盘高温摩擦磨损试验机测量镀层的滑动磨损性能.结果表明:镀液中同时加入纳米WC和PTFE可以得到表面形貌平整、纳米粒子分布均匀的纳米复合镍镀层;复合镀层的硬度随WC含量的增加而增大,随PTFE含量的增加而减小;含有2种纳米粒子的复合镍镀层的耐磨性比镍镀层和含单一WC或PTFE的镍镀层的耐磨性优良;当镀液中WC和PTFE含量分别为3.0 g/L和7.5 mL/L时,复合镍镀层的显微硬度较镍镀层提高约30%,耐磨性较镍镀层提高7倍.     

酚醛塑料化学镀Ni-P合金镀层的显微结构与摩擦磨损性能

用化学镀方法在酚醛塑料基底上沉积了Ni-P合金镀层,采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱分析等方法研究了反应温度(80～95℃)对Ni-P合金镀层的相组成和显微结构的影响,采用激光弯曲法和显微硬度仪测试镀层内应力和显微硬度,采用M-2000摩擦磨损仪测试Ni-P合金镀层的摩擦磨损性能,并分析了磨损机理.研究结果表明:随着反应温度升高,Ni-P合金镀层中磷含量降低,镀层由非晶→非晶+纳米晶→纳米晶转变,晶粒长大,镀层表面粗糙度和硬度增大,镀层内部应力由压应力转变为拉应力,并且拉应力逐渐增大.在酚醛塑料基体上的化学镀Ni-P合金镀层能明显地提高其耐磨性.镀层的耐磨性与其硬度不是完全的正相关,耐磨性不仅与硬度有关还与内部应力、显微结构等因素有关,反应温度为92℃的Ni-P合金镀层耐磨性最高.Ni-P合金镀层的磨损机制主要发生了轻微黏着磨损→严重黏着磨损→脆性脱落的转变.     

Ni-P/金刚石复合镀层增摩行为的研究

利用复合电镀技术在低碳钢表面制得Ni-P/金刚石复合镀层,其中金刚石颗粒一部分均匀地嵌埋在低磷Ni-P基质合金镀层中,一部分凸出镀层表面.干摩擦工况下,当Ni-P复合镀层中金刚石面积含量控制在22%±5%时,Ni-P/金刚石复合镀层平均静摩擦系数最高可达0.72,且Ni-P/金刚石复合镀层的静摩擦系数随金刚石粒径增加而增大;即使在油、脂等润滑介质存在条件下,Ni-P/金刚石复合镀层的静摩擦系数仍保持在0.5左右.相对于传统钢/钢配副,Ni-P/金刚石复合镀层特殊"织构"表面设计大幅度提高了与配对面机械互锁强度,增摩幅度高达200%~300%,该表面处理技术可推广用于现代机械装备中转动或传动系统的联接构件上.     

乳化液环境中WC/a-C:H薄膜摩擦行为的研究

采用等离子体增强化学气相沉积复合磁控溅射法制备了WC/a-C:H薄膜.使用X射线衍射仪、扫描电镜、X射线光电子能谱、拉曼光谱和透射电镜表征了薄膜结构和组成,并使用球盘往复摩擦试验机测试薄膜在不同体系乳化液环境中的摩擦学性能.结果表明:WC/a-C:H薄膜具有典型的类金刚石结构,WC以β-WC1-x相的形式存在. WC在碳基薄膜中的掺杂使WC/a-C:H薄膜的硬度和弹性模量分别变化至11和140 GPa.油膜、水膜与转移膜的协同润滑效应能够提升其耐磨能力.适宜的浓度配比和薄膜表面石墨化程度是影响摩擦的关键因素.     

含污染物油润滑条件下n-Al2O3/Ni复合电刷镀层的摩擦学性能研究

采用电刷镀技术制备了n-Al2O3／Ni复合镀层，在T-11型球一盘式摩擦磨损试验机上对比考察了快速镍镀层及纳米复合刷镀层在含污染物油润滑条件下的摩擦学性能．结果表明，由于纳米颗粒的强化作用，n-Al2O3/Ni复合镀层的硬度及含污染物油润滑条件下的耐磨性比快速镍镀层分别提高了60％和30％，其磨损机理在低载下以磨粒磨损为主，在高载下以粘着磨损为主。     

WC-Ni金属陶瓷高温摩擦学性能的研究

本文考察了WC—Ni金属陶瓷的组成,显微组织和硬度及摩擦学条件等对其高温摩擦学性能的影响,并且发现WC-Ni材料在高温下摩擦时,表面生成了含氧化合物NiWO_4和WO_3,故其摩擦磨损性能比常温下的好。试验结果表明,NiWO_4有高温减摩作用,WO_3有抗磨作用;WC-Ni材料中的Ni含量为40％(wt)时,其在载荷39.2N、速度1m/s、温度600℃下摩擦形成的表面膜比较均匀连续,摩擦系数最低。     

Ni—P—纳米碳管化学复合镀层的摩擦磨损特性

用化学镀方法制备了 Ni- P-纳米碳管复合镀层 ,研究了热处理对复合镀层微观结构及摩擦学性能的影响 .结果表明 :Ni- P-纳米碳管复合镀层比 Ni- P- Si C和 Ni- P-石墨镀层具有更好的摩擦磨损性能 ;在 6 73K条件下热处理 2 h后 ,复合镀层的耐磨性能显著改善 ;除 Ni- P-纳米碳管复合镀层的摩擦系数基本不变以外 ,其余复合镀层的摩擦系数均降低 .     

MoS2基复合薄膜真空高温摩擦学性能及其机理研究

采用闭合场非平衡磁控溅射技术分别制备了纯MoS₂薄膜以及MoS₂-Ti和MoS₂-Ti-TiB₂复合薄膜，利用真空高温摩擦试验机对比考察三种薄膜在真空环境中25～300℃下的摩擦学性能，通过拉曼光谱(Raman)、X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)等分析复合元素对薄膜结构的影响以及摩擦前后薄膜结构的变化，探讨摩擦磨损机理.结果表明：纯MoS₂薄膜以(002)和(100)晶面取向生长，结构疏松，硬度低，在真空不同温度下摩擦寿命很短；Ti和TiB₂复合后，薄膜呈现致密的非晶结构，硬度升高；MoS₂-Ti薄膜在低温下(25和100℃)下具有优异的摩擦学性能，当温度达到200℃以上时，摩擦寿命急剧降低；MoS₂-Ti-TiB₂复合薄膜在25～300℃全温度范围内都保持低的摩擦系数和磨损率，这与其致密的非晶结构、摩擦界面MoS₂ (002)晶面有序化以及高硬度耐高温TiB<...     

树脂基复合材料摩擦片摩擦学性能研究

摩擦片的摩擦磨损性能严重影响盘式制动器的使用寿命和客车行驶的安全性.以灰铸铁HT250圆盘为对偶件,利用销盘式摩擦磨损试验机,在不同温度下对树脂基复合材料摩擦片的摩擦系数和磨损率进行研究,同时应用JSM-651010LA型扫描电子显微镜、HGP-7500型光电直读光谱仪和HXD-1000TMSC型显微硬度测试仪对摩擦磨损表面进行观察和测量,表征其摩擦表面的微观形貌和测定微观硬度,进而推断其磨损机理.结果表明:在不同温度下,平均摩擦系数和磨损率均随着温度的升高先增加后降低;随着温度升高,摩擦层的面积和其微观硬度的变化和平均摩擦系数、磨损率的变化规律基本相同;在高温摩擦磨损过程中,黏着磨损占主导作用,同时伴随着切削磨损.     

化学镀耐磨自润滑Ni-P复合镀层的摩擦磨损性能

利用化学复合镀技术制备了Ni-P-碳纳米管(Ni-P-CNTs)和Ni-P-无机类富勒烯WS2[Ni-P-(IF-WS2)]复合镀层,考察了复合镀层的减摩抗磨性能.结果表明,Ni-P-CNTs和Ni-P-(IF-WS2)复合镀层的减摩抗磨性能优于化学镀Ni-P和Ni-P-石墨镀层,其原因在于Ni-P-CNTs化学复合镀层中的碳纳米管具有优异力学性能和同轴石墨纳米管结构,而Ni-P-(IF-WS2)化学复合镀层中的IF-WS2具有封闭层状类富勒烯球形结构,二者均具有优异的自润滑性能.     

Ti_3SiC_2/PM304摩擦副的高温摩擦学性能

本文考察了Ti3SiC2/PM304摩擦副从室温到630℃范围的摩擦磨损性能,并与Ni-Cr合金/PM304摩擦副的摩擦磨损性能进行了对比.结果表明:Ti3SiC2/PM304摩擦副具有比Ni-Cr合金/PM304摩擦副更好的摩擦磨损性能,特别是在400～630℃的温度范围内,Ti3SiC2/PM304摩擦副具有优异的摩擦磨损性能.从室温到300℃,Ti3SiC2/PM304摩擦副的磨损机制为Ti3SiC2晶粒拔出、脱落后与转移的PM304形成机械混合层,随着环境温度的升高机械混合作用加强.在400～630℃范围内,摩擦界面的机械混合作用受到显著抑制,在Ti3SiC2磨损表面形成富集银的转移润滑膜,而转移润滑膜的连续性对摩擦副的摩擦磨损性能影响较大.     

硫化烯烃在镍基电刷镀层表面的作用机理

利用球－盘式摩擦磨损试验机，研究了润滑油极压抗磨添加剂硫化烯烃在Ｎｉ－Ｐ电刷镀层和Ｎｉ－Ｃｕ－Ｐ电刷镀层表面的作用效果，并且利用Ｘ射线光电子能谱仪和俄歇电子能谱仪分析了各摩擦表面边界润滑膜的成分和结构，进而分析讨论了添加剂硫化烯烃在这２种镀层摩擦表面的作用机理．结果表明，在基础油液体石蜡中添加适量的硫化烯烃润滑时，Ｎｉ－Ｐ镀层的承载能力显著提高，Ｎｉ－Ｐ镀层和Ｎｉ－Ｃｕ－Ｐ镀层的磨损率都明显降低．硫化烯烃在镀层摩擦表面反应生成的ＮｉＳ膜具有良好的极压、抗磨和一定的减摩作用     

低温硫钼复合渗镀工艺及其渗镀层的综合性能考察

本文首先阐述了低温硫钼复合渗镀方法的基本原理与工艺流程,接着又对硫钼复合渗镀层的物相组成和物理性能进行了测试与分析,并且着重就其减摩性能及抗粘着磨损性能与低温电解渗硫层的作了对比试验研究和讨论,最后还通过诸多例证综合说明了硫钼复合渗镀层的实用效果明显地比电解渗硫层的好。文章指出,由于这种渗镀层的物相组成主要是FeS和MoS_2等而具有良好的自润滑性能,故其特别在干摩擦条件下的摩擦学性能更佳。不仅如此,硫钼复合渗镀工艺还具有处理温度低、时间短、操作简便、无公害和成本低廉等优点,而且被处理零件无变形,尺寸变化可以控制在6μm左右,因而适用于精密零件和刀具的处理,应用前景相当广阔。     

基于载荷谱的凸轮机构关键摩擦副优化研究

通过台架试验测得凸轮机构的凸轮转动轴在实际工况下的载荷谱. 然后，结合载荷谱和机构几何尺寸进行力学分析，得到凸轮轮廓上的载荷分布. 针对机构关键摩擦副在最大载荷附近发生严重磨损的问题，以载荷分布为基础，通过UMT摩擦磨损试验机进行模拟机构实际接触情况的试样试验，探究摩擦副材料的摩擦学行为，优化摩擦副材料. 结果表明:摩擦副材料的摩擦学行为与其硬度和韧性都有关系，在韧性无较大差别时，硬度较高的材料耐磨性较强. 对于硬度较低、韧性较高的材料，摩擦时会在其表面形成黏着层，减缓其进一步磨损，但是摩擦系数较高. 试验预测在以减缓凸轮转动轴阻力增长为目的下，凸轮、滚子和滚子轴材料分别为TC4、022Cr12Ni9Cu2NbTi和07Cr17Ni7Al时，其效果最好. 后经原尺寸机构实际工况试验，验证了预测的正确性.      

TiN/TaN多层膜的结构和摩擦学性能

利用磁控溅射法在单晶硅基底上制备了一系列TiN/TaN多层膜; 采用X射线衍射仪、显微硬度计、球-盘摩擦磨损试验机和三维表面形貌仪等分析了多层膜的结构、硬度、摩擦学性能和磨损机制.结果表明:所制备的多层膜具有良好的周期性和清晰的界面结构,其中TiN层具有面心立方结构,当TaN层在调制周期Λ值小于8.5 nm时具有面心立方结构,在调制周期Λ值大于8.5 nm时具有部分六方结构;多层膜的硬度受调制周期影响,当调制周期Λ值为8.5 nm时,显微硬度达到最大值31.5 GPa.相对于TiN薄膜而言,TiN/TaN多层膜的摩擦系数较高、耐磨性能更好;多层膜的磨损机制主要为犁削、粘着和局部剥落.     

Cu/Ni-P多层膜的制备及其摩擦学性能研究

用电沉积方法制备了软硬层交替的Cu／Ni-P多层膜，用原子力显微镜观察分析了多层膜的表面形貌，用X射线衍射仪测定了其相结构；采用动一静摩擦系数精密测量装置考察了多层膜的摩擦学性能和摩擦磨损机制；采用扫描电子显微镜观察分析了其磨损表面形貌．结果表明：Cu／Ni-P多层膜与钢球对摩时具有较好的抗磨减摩性能；在低载荷和低滑动速度下，多层膜的磨痕表面存在擦伤痕迹和较浅的犁沟；在高载荷下多层膜发生严重粘着磨损和剥落。