全合成机油润滑下热氧化改性TC4钛合金的摩擦学行为

通过热氧化改性技术，在TC4钛合金表面制备金红石相TiO₂氧化膜，利用XRD、拉曼、辉光光谱对氧化膜结构及成分进行了分析，利用摩擦磨损试验机考察了轻载(约1 GPa)与重载(约2 GPa)下热氧化改性前后TC4钛合金样品在5W-30全合成机油润滑下的摩擦学特性，并利用SEM和XPS对其磨损表面形貌及摩擦化学反应膜的化学成分进行了分析. 结果表明:热氧化改性后，TC4钛合金表面形成具有氧化层和扩散层的双层结构. 在油润滑条件下，与未处理的TC4钛合金表面相比，经过热氧化改性的TC4合金表现出优异的减摩抗磨性能，摩擦系数在轻载和重载条件下分别降低了75%和80%，磨损率均下降了近两个数量级. 其原因在于TC4合金热氧化改性后在表面形成的金红石相TiO₂氧化膜提高了表面硬度，同时改善了润滑油在表面的润湿，并可促进润滑油中抗磨极压添加剂在接触区表面形成含磷的摩擦化学反应膜，从而极大地提高了摩擦学特性.      

不同碳源浓度金刚石涂层刀具切削石材的性能研究

采用不同碳源浓度金刚石涂层刀具与未涂层刀具铣削石材,研究切削参数对切削力及加工表面质量的影响,分析刀具磨损机理,找到金刚石刀具最佳切削参数,进而实现切削优化.采用正交实验法,通过测力仪测量出不同刀具、不同切削参数下的切削力,测试已加工材料的表面粗糙度,观测刀具磨损情况.结果表明,对铣削分力Fx、Fz影响最大的是涂层碳源浓度;对铣削分力Fy影响最大的是切削深度;对表面粗糙度影响最大的是进给速度;当主轴转速达到n=3000 r/min、进给速度为vf=300 mm/min、切削深度d=1.0 mm、涂层碳源浓度为3;时,刀具切削性能最佳;3;涂层碳源浓度金刚石刀具较其他碳源浓度(含未涂层)刀具,加工后的石材表面粗糙度最低、切削力最小、耐磨性高,提高了加工精度,延长刀具的使用寿命.     

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.      

极化作用对6082铝合金在3.5%NaCl溶液中微动腐蚀行为的影响

采用高精度多功能微动磨损试验机(MFC-01)，结合电化学和摩擦性能测试以及扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)分析等，研究了极化作用对6082铝合金在3.5%NaCl溶液中微动腐蚀行为的影响. 结果表明:材料在阳极电位极化下，表面更易发生滑动，滑移区扩展，混合区和部分滑移区范围收窄；微动摩擦系数则随极化电位正移逐渐减小、在自腐蚀电位达到最小值、之后回升，阴极电位下摩擦系数大于阳极电位下的数值. 在阴极极化和自腐蚀电位极化下，微动加速了磨损区域的腐蚀，使得腐蚀电流密度增加；而在阳极极化下，微动减弱了磨损区域的腐蚀、腐蚀电流减少. 材料的整体损失速率随着外加电位的正移而增大. 在阴极极化和自腐蚀电位极化下，材料的磨损机制主要表现为剥层机制和磨粒磨损，磨损区域腐蚀产物主要为Al₂O₃；在阳极极化下，以腐蚀磨损和磨粒磨损为主要特征，磨损区域腐蚀产物主要为Al₂O₃、Al(OH)₃和AlCl₃.      

Inconel 718镍基超合金的空蚀行为研究

采用超声振动空蚀试验机对Inconel 718镍基超合金与316L不锈钢进行空蚀磨损研究. 通过扫描电子显微镜(SEM)、场发射电镜(FESEM)以及高分辨X射线衍射仪对测试样品空蚀磨损表面形貌、微观结构演变和物相进行观察及分析. 结果表明:Inconel 718表现出更优异的抗空蚀磨损性能，其空蚀600 min累计质量损失约为316L的1/3，空蚀孕育期时长为316L不锈钢的2倍左右. 在空蚀孕育期，Inconel 718空蚀损伤首先发生在晶界、孪晶界等界面处，且并未出现明显的塑性变形. 316L在此期间呈现较为明显的塑性变形，空蚀表面起伏波动显著. 在空蚀加速期，Inconel 718质量损失的显著提升是由于空蚀表面微裂纹的扩展导致材料逐渐剥落引起的，316L则是由于空蚀表面大量凹坑的不断形成与合并导致质量损失的增加. Inconel 718空蚀120 min后，观察到空蚀磨损表面有明显的形变孪晶，且与空蚀前的金相形貌相比，形变孪晶有明显增多的趋势.      

横向交变载荷下TiCN/MoS2涂层螺栓的防松性能研究

基于自主设计的螺栓连接振动试验装置，系统研究了横向交变载荷下TiCN/MoS₂涂层螺栓分别与TiCN/MoS₂涂层螺母和无涂层螺母配合时连接结构的松动行为，并利用体式显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子能谱仪(EDX)和白光干涉仪等微观分析设备对试验后的螺纹表面进行损伤分析，深入讨论其磨损机理. 结果表明:在相同试验条件下，TiCN/MoS₂涂层螺栓比无涂层螺栓螺纹表面的损伤轻微，连接结构的松动程度更低；与无涂层螺栓螺纹根部相同等效应力状态下，TiCN/MoS₂涂层螺栓连接结构的预紧力可提高约10%，螺纹表面的损伤减轻，同时连接结构的松动程度进一步降低；TiCN/MoS₂涂层螺栓螺纹表面的主要磨损机制为疲劳磨损.      

TiSiN/Ag纳米多层涂层海水环境磨蚀性能研究

本文中采用多弧离子镀系统在Ti-6Al-4V合金(TC4)上沉积TiSiN/Ag纳米多层涂层. 使用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和扫描型电子显微镜(SEM)表征涂层的成分和结构，并使用纳米压痕测试其硬度. 用Rtec MFT500摩擦磨损试验机对涂层在海水环境中的摩擦磨损性能进行测试. 结果表明:涂层具有致密的结构和清晰的多层界面，TiSiN层与Ag层交替沉积，涂层中包含TiN、Ag和Si₃N₄相，非晶Si₃N₄包裹纳米晶TiN. 相比TC4合金基体，沉积TiSiN/Ag纳米多层涂层后，摩擦系数在大气环境和海水环境均能下降0.15以上，磨损率降低两个数量级. 人工海水中摩擦状态下材料出现腐蚀摩擦交互作用，主要损耗形式为腐蚀对磨损的促进，TiSiN/Ag纳米多层涂层的耐磨蚀性能远优于基体材料.      

炭纤维对纸基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

研制了几种炭纤维增强纸基摩擦材料,采用热分析仪和惯量摩擦试验机研究了炭纤维含量同摩擦材料的耐热性能和摩擦磨损性能的相关性.结果表明:炭纤维含量对摩擦材料的耐热性能、动摩擦系数、静摩擦系数和磨损率有较大影响;随着炭纤维含量增加,摩擦材料的起始分解温度升高,热分解速率减慢,动摩擦系数呈增大趋势,静摩擦系数和磨损率呈现减小趋势;当炭纤维含量超过5%时,动摩擦系数达到0.13左右且保持恒定;当炭纤维含量超过10%时,静摩擦系数降至0.15左右且保持恒定,纸基摩擦材料的体积磨损率小于4.5×10-8cm3/J.     

第二相颗料到地快速凝固Al—Ti合金滑动磨损性能的影响

研究了快速凝固Ａｌ－Ｔｉ合金的宏观滑动磨损和微观磨粒磨损性能。结果表明，随第二相颗粒体积分数的增大及颗粒尺寸的减小，合金的耐磨性提高。当颗粒尺寸一定时，合金的耐磨性随第二相颗粒体积分数的增大呈线性提高。由于载荷的增加使显微切削的发生几率变大，因此第二相颗粒体积分数对Ａｌ－Ｔｉ合金耐磨性的改善程度随施加载荷的增加而减小。     

WSi2／MoSi2复合材料的磨擦磨损特性

选用MM－200型摩擦磨损试验机测定了不同载荷条件下WSw2/MoSi2复合材料与45^#钢配副的干摩擦磨损性能，采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析讨论了其磨损机理，结果表明：WSi2/MoSi2复合材料在高于80N载荷条件下具有比较稳定的摩擦损性能，在85－135N范围内其摩擦磨损性能优于MoSi2材料，WSi2/MoSi2复合材料的磨损机理表现为脆性断裂和粘着磨损。