Fe-Mo-Ni-Cu-石墨高温自润滑复合材料的摩擦学性能研究

采用粉末冶金工艺,在Fe-Mo-石墨自润滑复合材料的基础上,制备了添加Ni、Cu两种元素的Fe-MoNi-Cu-石墨高温自润滑复合材料,并在栓-盘式高温摩擦试验机上考察了其在室温、320和450℃下的摩擦学性能;采用金相显微镜、XRD和SEM等表征方法,分析了材料金相组织、物相成分和摩擦表面形貌.结果表明:FeMo-石墨自润滑复合材料中添加Ni和Cu元素,可以强化基体,增强材料的力学性能,改善材料的摩擦学性能.在高温摩擦过程中,Fe-Mo-Ni-Cu-石墨高温自润滑复合材料摩擦表面生成的由石墨+Cu Fe5O8+Fe3O4+Fe2.6Ni0.4O4组成的复合润滑膜是导致其具有良好高温润滑性的主要原因.     

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.     

Ni-Mo基高温自润滑复合材料摩擦学性能的研究

用放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering,简称SPS)技术制备了Ni-Mo-Pb O高温自润滑复合材料,分析NiMo-Pb O复合材料的微观组织结构,研究了Ni-Mo-Pb O复合材料从室温至700℃的摩擦学性能.在烧结过程中,Pb O和Mo之间发生了氧化还原反应,SPS烧结制备的Ni-Mo-Pb O复合材料主要由Ni的固溶体、Pb和钼的氧化物组成.复合材料的摩擦和磨损性能与温度有关.Ni-Mo-Pb O复合材料的摩擦系数随着温度的增加先减小后增加.磨损率随着温度的增加先减小后稍有增加.少量的Pb O加入到镍基合金中显著改善了镍基复合材料的高温摩擦磨损性能.尤其在约500℃时,复合材料显现出非常低的摩擦系数(0.09)和磨损率[约2.8×10_(–6) mm_3/(N·m)],这归因于主要由Pb O、少量的Ni O及钼酸盐组成的致密的润滑膜的形成.     

规则多孔铜基自润滑材料的干摩擦磨损性能

采用液态金属浸渗法制备了以规则多孔铜为基体,纯铅为润滑相的新型自润滑材料,利用MMU-5G高温端面摩擦磨损试验机测试了新型自润滑材料在不同载荷下的摩擦系数与磨损率,并借助SEM、EDS、XRD等表征手段分析了新型自润滑材料试样在不同载荷下的摩擦磨损机理.结果表明:新型自润滑材料的整体摩擦磨损性能优于同等铅含量的铸造铜铅合金;新型自润滑材料在载荷大于200 N时,摩擦系数小于0.08,磨损率仅为铸造铜铅合金的1/10～1/5;增大铅含量,能够进一步降低摩擦系数;随着试验载荷的增加,磨损机制从磨粒磨损转变为塑性变形和粘附作用.     

微孔贯通型高温自润滑金属陶瓷的摩擦磨损性能研究

以TiH2和CaCO3为复合造孔剂,以硬质微细颗粒为惰性弥散质点,采用真空烧结法制备出具有贯通型微孔结构的Al2O3-Ni-Cr-Mo-Si-Fe系金属陶瓷烧结体,并在烧结体中浸渍Ag-Cu-Pb-Sn系浸渍型固体润滑剂制备出新型高温扩散自润滑材料.结果表明:该材料具有良好的高温自润滑和耐磨性;在600℃下与不同配对材料进行摩擦磨损试验时,摩擦系数变化范围为0.22～0.29,磨损率变化范围约为(6～7)×10-15m3/N·m;润滑膜主要由浸渍在贯通型微孔中的浸渍型固体润滑剂通过微孔向摩擦表面的扩散、并在高温摩擦条件下被软化或熔化而形成.     

Ni_3Al基高温自润滑复合涂层的制备和摩擦学性能

采用高能球磨结合喷雾造粒制备喷涂喂料,利用等离子喷涂方法制备Ni_3Al基高温自润滑复合涂层,通过HT-1000销-盘式高温摩擦试验机测试大气气氛不同温度下涂层的摩擦磨损性能,并采用SEM、EDS和Raman等表征分析涂层微观组织、物相组成和摩擦磨损机理.结果表明:涂层在25℃至800℃具有良好的自润滑性能,摩擦系数为0.14～0.42,磨损率为2.41×10~(–4)～5.76×10~(–4) mm~3/(Nm). 25℃到400℃之间,随温度升高,Ni_3Al金属间化合物韧性和软金属银塑性变形能力均提高,形成了有效的转移润滑膜,从而提高了涂层摩擦学性能,涂层磨损形式主要为脆性断裂、磨粒磨损和黏着磨损;600℃时软金属Ag过度软化,BaF_2/CaF_2共晶脆-塑性转变不完全,磨损表面不能形成完整致密的润滑膜,摩擦系数和磨损率大幅升高,涂层的磨损形式主要为剥层磨损和磨粒磨损;800℃时磨损表面形成富含NiO、Ag_2MoO_4和NiCr_2O_4等高温润滑剂的连续光滑釉质层,摩擦系数和磨损率大幅降低,磨损形式主要为氧化磨损和黏着磨损.     

纳米SiC增强CoCrMo高温抗磨复合材料及摩擦学性能

采用粉末冶金技术制备了纳米SiC陶瓷颗粒(0.0%、1.0%、2.2%和3.4%,质量分数,后面未作特殊说明,均为质量分数)强化的CoCrMo基高温抗磨复合材料,对复合材料的相组成及高温摩擦学性能进行了系统性研究. 在室温至1 000 ℃范围内利用球-盘式高温摩擦试验机测试了材料的高温摩擦学性能. 结果表明:复合材料的基体主要由γ (fcc)和ε (hcp)合金相构成,加入纳米SiC后复合材料出现了MoCr相,这有利于复合材料硬度的提高;纳米SiC提高了复合材料的硬度,同时降低了复合材料的密度;摩擦系数与纳米SiC的含量和温度相关,摩擦系数随纳米SiC含量的增加而增大,室温至800 ℃的摩擦系数整体呈下降趋势,1 000 ℃时含2.2%和3.4% SiC的复合材料具有较低的摩擦系数;高温环境下复合材料的抗磨损性能随纳米SiC含量的增加而显著提高;复合材料的磨损机理在不同温度下存在差异,随着温度升高,磨损机理逐渐由磨粒磨损和塑性变形转变为氧化磨损. 室温至1 000 ℃范围内CoCrMo-2.2% SiC具有较优异的高温抗磨损性能,这主要归因于复合材料的高硬度和磨损表面完整的氧化物润滑层.      

石墨对铜基自润滑材料高温摩擦磨损性能的影响

通过基体多元合金化和选用不同粒度的石墨颗粒,采用常规粉末冶金方法制备了铜基石墨固体自润滑材料,在大越式OAT-U型摩擦磨损试验机上考察了复合材料从室温到500℃温度条件下的摩擦磨损性能,利用扫描电子显微镜观察分析磨损表面形貌,进而探讨其摩擦磨损机理.结果表明:在室温条件下,石墨颗粒越小,则复合材料的摩擦系数越小,减摩自润滑效果越好;在室温至500℃条件下,选用合适的石墨粒度(0.3～0.5mm)和多元基体合金化,可使铜基石墨固体自润滑材料保持较好的自润滑特性.     

原位内生NiAl-Al2O3-TiC的高温磨损特性

采用滑动磨损试验方法研究了原位内生NiAl-Al2O3-TiC与SiC陶瓷盘配副在600℃～900℃下的摩擦磨损特性.结果表明：在700℃～900℃范围内,NiAl-Al2O3-TiC表现出优异的自润滑性能,摩擦系数和磨损率均低于Ni基高温合金K44;600℃的摩擦系数和磨损率高于K44.产生自润滑性能的原因主要是由于磨损表面生成了由纳米氧化物构成的1～2μm保护层,该保护层具有自润滑性能,并部分地转移到对摩副表面,消除了NiAl-Al2O3-TiC与SiC之间的直接磨损.保护层的形成机制是氧化物颗粒的微区热压烧结.NiAl-Al2O3-TiC对保护层起到传递应力和支撑作用,随着试验温度的升高,NiAl-Al2O3-TiC强度和硬度的降低导致保护层的开裂和脱落.     

Fe-Ni基高温自润滑复合材料摩擦磨损特性研究

本文中采用滑动磨损试验方法研究了以PbO和WS2为润滑组元的复合材料与440C不锈钢配副在25～600℃温度范围内的摩擦磨损特性.通过X射线衍射仪分析发现复合材料中含有铬的硫化物等高温润滑物质生成.使用扫描电镜和金相显微镜进一步分析了材料摩擦表面形貌.结果表明:在500 ～ 600℃范围内,PbWO4、CrxSx+1等各种金属化合物在摩擦表面形成了较完整的润滑膜,产生了自润滑能力,具有优良的减摩耐磨性能.润滑膜材料可向摩擦对偶表面转移,在一定程度上阻止了复合材料与440C不锈钢对摩材料的直接接触,显著降低了材料摩擦系数和磨损率,实现了高温自润滑性能.本文进一步探索了单一润滑组元润滑膜和两种润滑组元润滑膜的承载能力,发现两种固体润滑组元产生的协同润滑效应显著改善了润滑膜的润滑性能.     

Evaporation heat transfer coefficient in single circular small tubes for flow natural refrigerants of C3H8, NH3, and CO2

An experimental study of evaporation heat transfer coefficients for single circular small tubes was conducted for the flow of C₃H₈, NH₃, and CO₂ under various flow conditions. The test matrix encompasses the entire quality range from 0.0 to 1.0, mass fluxes from 50 to 600 kg m⁻² s⁻¹, heat fluxes from 5 to 70 kW m⁻², and saturation temperatures from 0 to 10 °C. The test section was made of circular stainless steel tubes with inner diameters of 1.5 mm and 3.0 mm, and a length of 2000 mm in a horizontal orientation. The test section was uniformly heated by applying electric power directly to the tubes. The effects of mass flux, heat flux, saturation temperature, and inner tube diameter on the heat transfer coefficient are reported. Among the working refrigerants considered in this study, CO₂ has the highest heat transfer coefficient. Laminar flow was observed in the evaporative small tubes, and was considered in the modification of boiling heat transfer coefficients and pressure drop correlations.     

两种晶粒尺寸氧化铝陶瓷滑动磨损表面演化

文中比较研究了两种晶粒尺寸(0.6μm和3.8μm)氧化铝陶瓷在室温干摩擦条件下分别与氮化硅陶瓷对摩时的摩擦磨损性能,发现细晶氧化铝陶瓷(0.6μm)/氮化硅陶瓷摩擦副有较低的摩擦系数和磨损率以及高的磨损转变载荷,而粗晶氧化铝陶瓷(3.8μm)/氮化硅陶瓷摩擦副的摩擦学性能较差.对这两种晶粒尺寸氧化铝陶瓷的磨损表面进行了表征,发现了两种不同的磨损机制和磨损演化规律.在15 N的载荷下,3.8μm氧化铝陶瓷在磨损初期发生了晶粒断裂和拔出,在100 s后开始形成摩擦层,随后摩擦层的面积随着滑动时间的延长而增大,其特征为光滑、有裂纹贯通的机械混合层.0.6μm氧化铝陶瓷在初期的磨损以微凸体磨损和晶界破坏为主,随后出现晶粒断裂和拔出,没有发现机械混合层.本文中讨论了晶粒尺寸效应和磨痕尺寸效应对两种晶粒尺寸氧化铝陶瓷磨损表面演化的影响.     

Fe-Si-Cr-Al四元系Fe_3Si基合金在水润滑条件下的摩擦学性能

利用Optimal SRV摩擦磨损试验机考察了Fe65Si25Cr5Al5、Fe70Si20Cr5Al5、Fe75Si15Cr5Al5和Fe80Si10Cr5Al5等几种Fe-Si-Cr-Al四元系Fe3Si与Si3N4配副时在水润滑条件下摩擦学性能.结果表明:Fe65Si25Cr5Al5和Fe70Si20Cr5Al5的磨损率低于纯Fe3Si和AISI 304不锈钢,同样,与这两种材料配副的Si3N4对偶材料磨损率也相对较低;Fe75Si15Cr5Al5和Fe80Si10Cr5Al5的磨损率则高于Fe3Si和AISI 304不锈钢.Fe70Si20Cr5Al5中Cr元素的化学活性高于其中Al元素的化学活性,材料表面富集的Cr2O3有效阻碍了Si3N4与水的摩擦化学反应,从而使Fe70Si20Cr5Al5在水环境中的摩擦学性能Fe3Si显著提高,在载荷分别为30、50、70和90 N条件下,Fe70Si20Cr5Al5比Fe3Si的磨损率分别降低了15.5%、20.2%、31.8%和38.2%;对偶材料Si3N4的磨损率则分别降低了67.9%、36.9%、46.6%和50.6%.     

High-frequency dielectric properties of BSTO ceramic prepared with hydrothermal synthesized SrTiO3 and BaTiO3 powders

BSTO dielectric ceramic was prepared from SrTi03 and BaTi03 powders synthesized by hydrothermal method, as well as from Bao.sSro.4TiO3 powder synthesized by conventional solid-state reaction. The former can be sintered at a relatively low temperature of 1120 ℃. Characterization by SEM showed that the grain shapes of both ceramics are cubical, though the grain size of the former is much smaller. Dielectric constants measured at 20℃ were shown to vary with frequency in the range from I kHz to 2 MHz and dc bias field, and further that the dielectric loss of the former to be less than 2 × 10^- 3 in the frequency range of 20 kHz to 1 MHz, much smaller than that of the latter sample. For the former, temperature dependence of dielectric constant is much flatter and there exists an extended phase transition diffusion covering a wide temperature range of Curie temperature To. The smaller grain size of the former depresses the dc bias electrical field dependence of dielectric constant. The tunability is 7% under a bias field of 0.6 kV/mm dc.     

AlCoCrFeNiCu高熵合金在过氧化氢介质中的摩擦磨损性能

利用环-块摩擦磨损试验机研究了A lCoCrFeN iCu高熵合金/GCr15摩擦副在质量百分数为30%、60%、90%H2O2介质及去离子水中,于3种速度下的摩擦磨损行为,利用XRD和SEM研究了高熵合金的相结构和显微组织,并对摩擦磨损前后的表面形貌进行了分析.试验发现：高熵合金与GCr15摩擦副的摩擦系数和磨损量均随H2O2浓度的升高而减小,且高熵合金在H2O2介质中的磨损量远小于纯水中的磨损量.高熵合金在去离子水中以严重的黏着磨损为主,在30%和60%H2O2介质中,高熵合金的磨损机制转变为氧化磨损、磨粒磨损和黏着磨损的综合作用,在高浓度H2O2（90%）中,由于生成的氧化膜较稳定,使得高熵合金的磨损表面仅有很浅的犁沟,磨损程度明显降低.     

离子液体作为Si3N4-Ti3SiC2摩擦副润滑剂的摩擦学性能研究

采用SRV摩擦磨损试验机在室温及100 ℃下考察了两种离子液体（L-B106 和L-P106）、丙三醇、水作为Si₃N₄-Ti₃SiC₂摩擦副润滑剂的摩擦学行为，利用扫描电子显微镜（SEM）及X光电子能谱（XPS）对磨损表面进行了分析.结果表明：室温、20 N条件下，两种离子液体和丙三醇抗磨和减摩性能相当，室温、100 ℃条件下，L-P106相较于L-B106具有更好的润滑性能，且其抗磨和减摩性能均优于丙三醇，作为Si₃N₄-Ti₃SiC₂摩擦副润滑剂具有在苛刻环境条件下使用的应用前景. XPS分析结果表明：Ti₃SiC₂材料在摩擦过程中在摩擦热作用下生成了SiO_x、TiO₂，进而有效提高了Ti₃SiC₂摩擦副材料的抗磨损性能；此外，离子液体中的活性元素在Si₃N₄-Ti₃SiC₂摩擦副表面发生了复杂的摩擦化学反应，生成了由氟化钛、磷酸钛及硼酸钛等组成的具有减摩和抗磨性能的边界润滑膜.     

Ti3SiC2/Inconel718摩擦副的高温摩擦学性能

本文考察了Ti3SiC2-Inconel 718摩擦副从室温到800 ℃范围内的摩擦磨损性能.结果表明:温度的升高有利于改善Ti3 SiC2-Inconel 718摩擦副的摩擦磨损性能,在800℃时,其摩擦磨损性能优异.随着温度的升高,摩擦系数从室温的0.71降至800℃时的0.37,Ti3SiC2的磨损率从4×10-3 mm3/(N·m)降至10-5mm3/(N·m)以下.高温塑性变形和摩擦氧化物层的形成导致摩擦系数的降低,300℃以下,晶粒的断裂、拔出与脱落以及材料向合金的转移造成了Ti3SiC2高的磨损率,从400℃至800℃,Ti3 SiC2晶粒的断裂与脱落受到明显抑制,其磨损率显著降低.     

硝酸铈爆轰制备球形纳米CeO2颗粒

以硝酸铈为原料,利用爆轰合成方法制备了CeO2纳米粒子。采用XRD和TEM对爆轰产物进行了检测和表征,并考察了尿素和亚硝酸钠对爆轰产物形貌的影响。3次实验结果表明,实验所得的CeO2晶体均为立方莹石结构,粒径分别为45、64、33 nm。比较发现:混合炸药中加入尿素后,颗粒外观呈球形;混合炸药加入亚硝酸钠后,颗粒直径较小。     

二硫化钼改性聚甲醛自润滑复合材料的微观摩擦学性能研究

用市售微米MoS2(micro-MoS2)、自制MoS2纳米球(MoS2 nano-balls)与MoS2夹层化合物(MoS2-IC)分别共混填充到聚甲醛(POM)中,然后把此共混物复合到铜粉钢板上,制备出系列改性POM/铜/钢3层复合轴承材料.在UST万能表面测试仪上对复合材料的微观摩擦学性能进行了测试.结果显示POM/MoS2-IC复合材料的微观摩擦学性能并不理想,分析原因认为在MoS2夹层过程中,MoS2的晶型由摩擦学性能优良的2H型转变成了相对较差的1T型.POM/MoS2 nano-balls复合材料表现出了优良的微观摩擦学性能,这归咎于其独特的球形封闭结构引起的化学稳定性升高,此外在摩擦过程中球形结构可以通过剥层与转移起到润滑作用.