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.     

二硫化钨纳米粉体作为锂基润滑脂添加剂的摩擦学研究

制备了二硫化钨纳米粉体作为添加剂的锂基润滑脂,采用SRV-Ⅳ摩擦磨损试验机考察了二硫化钨对锂基润滑脂摩擦学性能的影响,利用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDAX)、X射线光电子能谱仪(XPS)对磨损表面的微观形貌、元素含量和价态进行了表征,分析了其润滑机理.结果表明:二硫化钨纳米粉体能够显著提高锂基润滑脂的摩擦学性能.摩擦过程中,二硫化钨纳米粉体在摩擦副表面产生吸附沉积,并在高温高负荷条件下生成含有Fe_2O_3、FeSO_4、WO_3和Fe_3O_4的化学反应膜,从而共同产生润滑作用.     

WC-Ni-PbO高温自润滑金属陶瓷材料的研究

作者考察了热压烧结WC-Ni-PbO金属陶瓷材料的高温摩擦学性能,发现其在400～600℃的温度范围内具有较高的机械强度和良好的自润滑性,而且在比较高的滑动速度和负荷条件下的摩擦磨损性能更优。X-射线衍射分析表明,这种材料的主要成分是Ni、WC和PbWO_4。随着环境温度的升高,材料摩擦轨迹上PbWO_4的含量逐渐增多,摩擦系数逐渐下降,表明PbWO_4具有高温润滑性。WC-Ni-PbO材料的摩擦温度特性与PbO的不同,无论是未经摩擦的材料,还是在其摩擦轨迹上,均未发现PbO的存在。     

Ni3Al基自润滑复合材料摩擦学性能的研究

采用真空热压烧结方法制备了Ni3Al基自润滑复合材料,通过HT-1000型球盘式高温摩擦仪分别测试了不同条件下Ni3Al基自润滑复合材料的摩擦磨损性能.结果表明：复合材料在20～1 000℃均具有良好的自润滑性能,其摩擦系数在0.24～0.43之间.研究发现复合材料在低载（5 N、滑动速度为0.2 m/s）低温（20～400℃）下具有最低的摩擦系数（0.24～0.29）,但在低载高温下（600℃以上）摩擦系数较高（0.39～0.41）;而在高载（20 N）时在整个温度测试区间（20～1 000℃）拥有低而稳定的摩擦系数（0.28～0.31）.Ni3Al基自润滑材料优异的高温摩擦学性能归因于高温下材料摩擦表面形成的银、氟化物、氧化物以及钼酸盐等低剪切化合物的协同润滑作用.     

钨酸铅高温润滑特性的研究

作者在对PbWO_4进行化学反应热力学计算的基础上,利用高温栓-盘式摩擦试验机、差热、X-射线衍射与能谱等多种手段,又对PbWO_4的高温润滑特性及其有关的摩擦化学现象进行了考察,指出PbWO_4具有良好的高温热安定性和摩擦-温度特性,而于500℃以上加热后可以发生少量的正方晶形向斜方晶形的转变;在高温下PbWO_4可以与摩擦偶件中的Ni、Fe元素的氧化物发生化学反应生成少量的NiWO_4、FeWO_4及PbO_1.44,这有利于提高PbWO_4膜与底材的结合强度。     

Al元素对Ni基合金摩擦学性能的研究

利用高能球磨和真空热压烧结技术制备了Ni Cr Mo和Ni Cr Mo Al两种不同的合金.研究了Al元素对合金的微观组织结构和机械性能的影响,考察了不同温度(RT~900℃)条件下合金的摩擦磨损性能,并对磨损机理进行分析.结果表明:Al元素的加入减少了合金粉末的团聚,促进了烧结过程中合金晶粒的长大,提高了合金的致密度和硬度;尤其在高温摩擦环境中,与Ni Cr Mo合金相比,含有Al元素的Ni Cr Mo Al合金能在摩擦表面形成由Mo O3、Ni O和Ni Mo O4等组成的摩擦层,且没有Cr2O3硬质相的生成,极大提高了其高温下的摩擦学性能.     

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.      

掺W类金刚石薄膜的高温摩擦学行为

采用阳极层流型离子源结合非平衡磁控溅射技术制备了含氢掺钨类金刚石(W-DLC)薄膜,利用TEM、SEM、XRD、Raman光谱仪和摩擦磨损试验机等方法分析了薄膜的结构、形貌以及在高温下的摩擦学性能,探讨了W-DLC薄膜在高温下摩擦磨损行为作用机理.结果表明:W-DLC薄膜中钨原子以WC1-x纳米晶团簇的形式随机分布于碳基质中,增强了薄膜的韧性.W-DLC薄膜在25~200℃范围内的摩擦系数可稳定在0.1以下,在300℃时的摩擦系数则高达0.5,当试验温度进一步升高到400℃时,薄膜的摩擦系数反而降低至0.3左右,当试验温度升高到500℃时,W-DLC薄膜中的W被氧化生成WO_3和摩擦诱导生成的石墨共同作用,使得薄膜的摩擦系数降到0.15左右,说明W-DLC薄膜在高温下仍然具有优异的减摩特性.然而,W-DLC薄膜的磨损率在25~500℃范围内表现出随着温度的升高而不断增大的趋势.     

石油钻机盘式刹车副材料选配的实验研究

在 MMW- 1型摩擦磨损试验机上 ,通过变温摩擦磨损特性试验 ,对优选出的 2种刹车盘表面堆焊材料和研制出的 2种刹车块材料进行了选配 ,并对各刹车副的摩擦学性能进行了分析与评价 .结果表明 ,摩擦偶件对刹车副材料的摩擦学性能有一定的影响 ,因此在进行材料的选配试验时应考虑偶件的匹配问题 .优选出的 2种表面堆焊材料与所研制的 2种刹车块材料组成摩擦副时具有较高的平均摩擦系数和热摩擦系数以及优良的高温耐磨性能 ,其中第二种表面堆焊材料与所研制的第二种无石棉刹车块材料组成摩擦副时的摩擦学性能指标最优 ,可以作为选配出的最优刹车副材料     

Fe—Mo-CaF2高温自润滑材料的摩擦学特性研究

采用中频感应热压工艺制备了具有良好高温摩擦学特性的Fe—Mo—CaF2高温自润滑材料，并用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了Fe—Mo合金和Fe—Mo—CaF2高温自润滑材料的摩擦磨损机理．结果表明，由于高温下的机械摩擦化学效应，Fe—Mo合金磨损表面形成了由MoO2及Fe2O3组成的黑色釉质膜，从而表现出良好的减摩抗磨性能．在500℃以上时，Fe—Mo—CaF2合金磨损表面形成了由CaF2、MoO2、CaMoO4、Fe2O3及FeMo4F6等组成的复合润滑膜，从而表现出良好的高温自润滑性能．     

聚四氟蜡和二硫化钼填充凯夫拉纤维织物复合材料的摩擦磨损性能研究

采用玄武三号栓-盘式摩擦磨损试验机研究凯夫拉(Kevlar)纤维织物材料及聚四氟蜡(PFW)和MoS2填充Kevlar纤维织物复合材料的摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜观察其磨损表面形貌.结果表明,PFW和MoS2均可以改善Kevlar纤维织物材料的摩擦磨损性能,其中PFW的改善效果尤为显著.当PFW质量分数为20%时,Kevlar纤维织物复合材料的摩擦系数减小75%、磨损率降低82%,Kevlar纤维织物复合材料的减摩抗磨性能最佳.     

MoS2和PTFE改性炭纤维织物复合材料的摩擦磨损性能研究

采用玄武三号栓-盘式摩擦磨损试验机研究了炭纤维织物及辐照PTFE粉和MoS2粉改性炭纤维织物复合材料的摩擦磨损性能,考察了MoS2的添加量及环境温度对改性炭纤维织物复合材料的摩擦磨损性能的影响,并用配备X射线能量色散谱的扫描电子显微镜对其磨损表面和偶件栓表面进行了观察和分析.结果表明:MoS2改性炭纤维织物可以明显改善炭纤维织物复合材料的摩擦磨损性能,而PTFE的加入则不利于其摩擦磨损性能的改善;当MoS2质量分数在5%～15%之间时,MoS2可以有效降低炭纤维织物复合材料的摩擦系数;当MoS2质量分数为10%时,MoS2改性炭纤维织物复合材料的综合摩擦磨损性能最佳;在不同温度条件下,MoS2改性炭纤维织物复合材料的摩擦系数和磨损率均低于炭纤维织物材料;当温度达到240 ℃时,炭纤维织物复合材料的磨损率急剧增大,但MoS2改性炭纤维织物复合材料的磨损率比炭纤维织物材料降低近35%.     

含碳化钨硬相镍基涂层耐磨粒磨损性能研究

为了改善沙漠地区用汽车发动机缸套／活塞环系统的抗磨粒磨损性能，延长发动机的使用寿命，对３种含不等量硬质相ＷＣ颗粒的镍基复合涂层的摩擦磨损性能进行了试验研究，并且利用扫描电子显微镜对复合涂层表面进行了观察，在此基础上又对其抗磨粒磨损作用机理进行了分析与讨论。Ｆａｌｅｘ试验结果表明，含ＷＣ硬质相的镍基复合涂层的抗磨粒磨损性能明显地比常用缸套／活塞环材料碳铸铁的好，适用于磨粒磨损十分严重的沙漠地区车辆汽     

含WC陶瓷相电弧喷涂层耐磨粒磨损性能的研究

采用电弧喷涂含WC-CoNi金属陶瓷粉末的粉芯丝材,在低碳钢基体上制备铁基复合涂层,采用MLS-225型湿砂橡胶轮磨损试验机评价铁基复合涂层的耐磨粒磨损性能,利用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪对涂层的显微组织结构、磨损表面及其相组成进行分析.结果表明:含WC陶瓷相涂层的耐磨粒磨损性能较好,相对Q235钢提高约9倍;当粉芯中WC质量分数低于25%时,随着WC含量增加,涂层的硬度和耐磨性增加;当粉芯中WC质量分数超过25%后,涂层的耐磨性有所下降;电弧喷涂含WC陶瓷相涂层的磨损机制主要为硬质相的脆性剥离和轻微的塑性切削,在磨粒磨损条件下硬度较低的金属基体先磨损,硬度较高的WC和Fe3B硬质相起到阻止石英砂磨损的作用,从而降低了涂层的磨损.     

电刷镀镍/镍包纳米Al_2O_3颗粒复合镀层微动磨损性能研究

应用电刷镀技术制备了含有镍包纳米 Al2 O3颗粒的镍基复合镀层 .与快速镍镀层对比考察了该复合镀层高温硬度的变化 ,同时还从微动磨损角度考察了该复合镀层耐磨性和摩擦系数的变化 .结果表明 :与快镍镀层相比 ,镍 /镍包纳米 Al2 O3复合镀层具有更高的高温硬度和更好的抗微动磨损性能 ;复合镀层在 40 0℃左右表现出较明显的强化趋势 ,具有较好的综合性能 ;纳米 Al2 O3颗粒使复合镀层的结构致密和细化 ,在磨损过程中起到了一定的减轻粘着和降低摩摩的作用 ;复合镀层的微动磨损机理主要为粘着磨损 .     

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.     

镍掺杂白云母复合粉体的制备及其作为润滑脂添加剂的摩擦学性能

采用液相还原法制备了纳米镍掺杂白云母微粉(Muscovite,简记为Mu)的复合粉体Mu/Ni,表征了复合粉体的微观形貌、晶体结构和元素组成.利用环-块摩擦磨损试验机考察并比较了Mu/Ni和Mu作为锂基润滑脂添加剂的摩擦学性能,对磨损表面的粗糙度、二维和三维形貌以及元素组成进行了分析,探讨了Mu/Ni复合粉体的减摩抗磨机理.结果表明:复合粉体中纳米镍粒子均匀负载在白云母微粉表面,Mu/Ni和Mu作为添加剂均能有效提高锂基润滑脂的摩擦学性能,且Mu/Ni相比于Mu表现出更好的减摩抗磨性能,摩擦系数较锂基润滑脂降低了67.9%.Mu/Ni优良的摩擦学性能与白云母的层状结构及磨损表面生成的含有O、Fe、Si、Al和Ni等元素的润滑膜有关.     

铸造锌-石墨复合材料的摩擦学特性

作者以高铝锌基合金ZA-27为基体,使之与石墨在熔融状态下复合成为均匀浆料,经过挤压铸造成型,得到了几种石墨含量不同的锌-石墨复合材料。微观结构分析结果表明,金属-石墨界面结合状态良好,石墨分布均匀。这种材料在石墨含量低于5％(wt,下同)时的承载能力比青铜ZQSn6-6-3的高。其线膨胀系数随着石墨含量的增加而下降。在本试验条件下,随着石墨含量的增加,复合材料进入稳定磨损阶段所需要的时间缩短,滑动过程的平稳性增大,摩擦表面温度降低,摩擦系数明显下降,磨损率减小;在石墨含量达到6.2％时,锌-石墨复合材料的减摩性。耐磨性和相对抗咬合性都远比基体合金ZA-27的好,表明锌-石墨复合材科是一种新型的具有良好开发应用前景的减摩耐磨材料。     

摩擦温度对Ni—P基复合刷镀层摩擦学性能的影响

为了考察摩擦温度对Ni-P基复合镀层摩擦学性能的影响,作者按球-盘接触形式推导出了计算摩擦温度的数学表达式,其对Ni-P/WC和Ni-P/BN及Ni-P/MoS_2等几种复合镀层摩擦温度的计算结果与试样表面层的硬度分布显示了良好的对应性。磨损试验结果表明,特别在高PV值的情况下,Ni-P基复合镀层的摩擦学性能主要受摩擦温度的影响。这是因为Ni-P基复合镀层在镀态下呈非晶态组织,受热发生晶化反应后会使硬度上升,但温度过高时硬度却又下降。因此,镀层硬度是依摩擦温度的高低及其在镀层中的梯度分布而呈现出不同的分布特征,从而揭示了Ni-P/WC复合镀层在高PV值条件下显示良好固体润滑性能的原因。     

混合澄清槽搅拌装置滑动轴承设计及磨损性能研究

针对混合澄清槽搅拌装置运行工况的特殊要求,以改善其滑动轴承使用性能及寿命为目标,选用和研制WC-VC-Ni-Cr-Mo金属陶瓷复合材料(WN20)和铁-镍-铬-石墨-二硫化钼自润滑复合材料(FC13). 考察了复合材料的微观组织、力学和摩擦学性能,结果表明WN20金属陶瓷复合材料具有优异的力学性能,FC13金属基自润滑复合材料在干摩擦状态下具有良好的自润滑和抗磨损性能,是滑动轴承组件摩擦副轴瓦的合适材料. 根据固体润滑滑动轴承的设计原则,设计滑动轴承组件结构及相应的润滑方式. 采用C13金属基自润滑复合材料制造轴瓦,并通过嵌入特种润滑剂的方式进行辅助润滑,与WN20金属陶瓷轴组成摩擦副时,滑动轴承组件表现出优异的摩擦磨损性能,经过250 h摩擦试验,摩擦系数和轴瓦温度无显著变化,摩擦系数为0.08,轴瓦径向磨损量为3.8 μm,均满足混合澄清槽搅拌装置的使用要求.