a-C：H膜的高真空磨损失效机制研究——应力的影响

采用中频非平衡磁控溅射法沉积了含氢无定形碳(ａ-C:H)薄膜,利用球-盘摩擦试验机考察了不同载荷下薄膜在高真空中(5.0×10^-3 Pa)的摩擦磨损行为,通过对磨损表面的分析以及相关的验证实验,探讨了应力(接触应力、薄膜内应力)对薄膜在高真空中摩擦磨损行为的影响.结果表明:在高真空中,随着载荷的增加,薄膜的摩擦系数逐渐降低,而耐磨寿命却急剧缩短;在高真空高接触应力下,无论是摩擦还是静压,薄膜表面均出现了明显的应力释放花样.因此可以认为,薄膜在高真空中的磨损失效与其在高接触应力下的内应力释放有密切关系.     

信息动态

党鸿辛(1929 ～ 2005),中国科学院兰州化学物理研究所研究员、河南大学兼职教授,博士生导师,中共党员,中国科学院院士,摩擦学专家.我国摩擦学及固体润滑学科的开拓者和学术带头人之一,为解决我国国防军工和高新技术特殊润滑材料与润滑技术问题做出了重要贡献.第十届全国人民代表大会代表.2005年6月10日因病在北京逝世. 时光荏苒,岁月流逝,敬爱的导师党鸿辛先生离开我们已整整十载.但每每回想起来,先生的音容笑貌仿佛就在眼前,他从容坚定的步履、他伏案工作的身影、他严谨认真的科学态度、他谆谆教诲的声音……一如往昔,历历在目.     

激光熔覆NiCr-ZrB2复合涂层结构及高温摩擦学性能

利用激光熔覆技术在纯钛表面制备了NiCr涂层和NiCr-ZrB2复合涂层.用X射线衍射仪、扫描电镜和高分辨透射电镜分析了涂层的组成、组织结构和晶体结构.在SRV-IV摩擦磨损试验机上对NiCr-ZrB2复合涂层从20到500℃的摩擦磨损性能进行了测试.结果表明:NiCr-ZrB2复合涂层的主要物相组成为[Ni,Ti]固溶体、Cr2Ti、ZrB2、ZrB、Ni3Cr2、Ti2Cr、TiB2和TiB;涂层厚约0.7～1.0 mm;涂层平均硬度约为HV0.21000,是纯钛基材的5.3倍;NiCr-ZrB2复合涂层的摩擦系数和磨损体积随温度的增加而减小,高温耐磨性能相对于钛基材提高约1个数量级;NiCr-ZrB2复合涂层的磨损机理为磨粒磨损和黏着磨损,高温下伴有氧化磨损和摩擦抛光现象.     

Superior tribological properties of an amorphous carbon film with a graphite-like structure

Amorphous carbon films with high sp² concentrations are deposited by unbalanced magnetron sputtering with a narrow range of substrate bias voltage. Field emission scanning electron microscopes (FESEMs), high resolution transmission electron microscopes (HRTEMs), atomic force microscopes (AFMs), the Raman spectrometers, nano-indentation, and tribometers are subsequently used to characterize the microstructures and the properties of the resulting films. It is found that the present films are dominated by the sp² sites. However, the films demonstrate a moderate hardness together with a low internal stress. The high hardness of the deposited film originates from the crosslinking of the sp² clusters by the sp³ sites. The presence of the graphite-like clusters in the film structure may be responsible for the low internal stress. What is more important is that the resulting films show excellent tribological properties with high load capacity and excellent wear resistance in humid atmospheres. The relationship between the microstructure determined by the deposition condition and the film characteristic is discussed in detail.     

聚丙烯酸(钾)/凹凸棒吸水剂的制备及性能研究

在凹凸棒存在的情况下,以丙烯酸为单体,以N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,过硫酸钾(KPS)为引发剂,采用水溶液聚合法合成了聚丙烯酸(钾)／凹凸棒吸水剂。用TGA和SEM对产物进行了表征。IR分析证实了凹凸棒与丙烯酸发生了接枝共聚反应。研究了引发剂的用量、交联剂的用量和粘土的用量等反应条件对复合吸水剂吸水性的影响。当凹凸棒w=0．10时,复合吸水材料在蒸馏水和生理盐水中的吸水倍数分别大于1200和100。     

转移膜的形成对含氢碳膜超低摩擦性能的影响

含氢非晶碳膜在惰性气氛下展现了超低摩擦性能,摩擦系数可达到10~(–3)数量级.本文中通过试验设计验证了转移膜的形成是碳膜超低摩擦性能获得的必要条件.采用含氢非晶碳膜(a-C:H)与钢作为摩擦配副,球盘接触旋转运动,更换接触方式:一种是钢球与镀a-C:H薄膜的钢平板对摩,另一种是镀a-C:H薄膜钢球与钢平板对摩.保持配副材料不变,利用接触方式的差异,来改变转移膜形成的难易程度.第一种方式下,a-C:H可以转移到对偶形成均匀的转移膜,具有超低摩擦性能;在第二种方式下,a-C:H不能转移到对偶形成转移膜,摩擦系数高.而该转移膜是一种含氢的,以sp~2杂化为主的碳结构.氢能够参与钝化碳悬键,从而保证低化学作用活性,sp~2平面分子结构可以具有较低的剪切强度.因此,转移膜的形成和氢的钝化作用对a-C:H薄膜超低摩擦机理均具有重要的贡献.     

制备工艺对MoS_2粘结固体润滑涂层微动磨损寿命的影响

在不同载荷和位移振幅条件下,考察了2种基体材料表面MoS2粘结固体润滑涂层的微动磨损性能,深入分析了基体表面预处理、涂层厚度及涂层固化温度等对涂层微动磨损寿命的影响.结果表明,通过提高基体材料硬度、增加涂层厚度、对基体表面进行喷砂预处理以及对涂层进行高温固化等均可不同程度地提高涂层的微动磨损寿命,其中高温固化对涂层磨损寿命的影响最显著;而基体表面喷砂处理对高温固化涂层磨损寿命的影响减弱.喷砂42CrMo基体表面涂覆的经高温固化的厚16±1μm的MoS2粘结固体润滑涂层的抗微动磨损性能最佳.     

摩擦偶件材料对非晶含氢碳薄膜摩擦学性能的影响

利用等离子体增强化学气相沉积技术在单晶硅基底上制备了非晶含氢碳薄膜；采用Raman光谱仪、红外光谱仪和原子力显微镜等研究了碳膜的微观结构和表面形貌；采用UMT-2MT型摩擦磨损试验机考察了摩擦偶件材料对碳膜摩擦学性能的影响，并探讨了其磨损机制．结果表明：所制备的非晶含氢碳膜均匀、致密，硬度较高；当碳膜同高硬度陶瓷材料配副时，其摩擦系数低而稳定，薄膜呈现轻微擦伤和剥落磨损特征；当碳膜同低硬度的金属材料配副时，其摩擦系数高且不稳定，薄膜呈现严重粘着和磨粒磨损特征．薄膜的摩擦磨损行为同薄膜和摩擦偶件之间的相互转移有关．     

等离子喷涂纳米和常规喂料WC—Co涂层在干摩擦和水环境中的摩擦磨损性能研究

采用大气等离子喷涂法分别以纳米和常规喂料制备出2种WC—Co涂层，在SRV摩擦磨损试验机上考察了2种涂层在干摩擦和水环境中的摩擦磨损性能．结果表明：在干摩擦和水环境中，纳米WC—Co涂层的摩擦系数和磨损率均小于常规WC—Co涂层；纳米和常规WC—Co涂层的磨损机制差异不大，在干摩擦下其磨损机制主要以粘着磨损、剥落和磨粒磨损为主；在水环境中，WC—Co涂层与Si3N4配副时的摩擦系数和磨损量较与不锈钢球配副时高，2种摩擦副的磨损机理有所不同，前者主要以剥落和疲劳磨损为主，后者主要以粘着磨损为主，伴有轻微的磨粒磨损．     

2024铝合金在干摩擦往复运动条件下的磨损图研究

研究了 2 0 2 4铝合金 / 4 5 #钢摩擦副在干摩擦往复运动条件下的摩擦学特性 ,系统考察了载荷 98～ 4 90 N和速度0 .0 83～ 1.16 7m/ s范围内摩擦副材料的磨损行为 ;通过对磨损表面、断面以及铝在摩擦偶件的转移膜及磨屑的显微分析 ,建立了 2 0 2 4铝合金的磨损机制转变图 .结果表明 :2 0 2 4铝合金在低速和轻载条件下的磨损机制主要是磨粒磨损和剥层磨损 ;而在高速重载条件下的磨损机制主要是严重熔融磨损 ,并伴随向偶件材料表面的大量转移