Mg—PSZ陶瓷在不同环境温下的摩擦磨损行为与机制研究

研究了氧化镁部分稳定氧化锆陶瓷（Ｍｇ－ＰＳＺ）在不同环境温度下的摩擦磨损行为与机制。结果表明：室温时,Ｍｇ－ＰＳＺ陶瓷的磨损机制主要是微观犁削和微观断裂,温度为２００℃时陶瓷磨损表面形成的针（轴）状磨损呈现“滚动轴承”效应,表现出最低的摩擦系数和磨损率;随着温度的进一步升高磨损率增大;４００℃以上可使偶件的磨损率急剧上升,其磨损机制则转变为脆性断裂和晶粒剥落。     

Mg-PSZ陶瓷在不同环境温度下的摩擦磨损行为与机制研究

研究了氧化镁部分稳定氧化锆陶瓷（Ｍｇ－ＰＳＺ）在不同环境温度下的摩擦磨损行为与机制．结果表明：室温时,Ｍｇ－ＰＳＺ陶瓷的磨损机制主要是微观犁削和微观断裂;温度为２００ ℃时,陶瓷磨损表面形成的针（轴）状磨屑呈现“滚动轴承”效应,表现出最低的摩擦系数和磨损率;随着温度的进一步升高磨损率增大;４００ ℃以上时可使偶件的磨损率急剧上升,其磨损机制则转变为脆性断裂和晶粒剥落．     

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.     

四方氧化锆多晶/氧化铝(板晶)复相陶瓷的摩擦磨损性能研究

以表面包裹玻璃涂层的氧化铝微粉、小尺寸样板晶以及钇稳定四方氧化锆(Y-TZP)微粉为原料,在常压下通过样板晶生长制备氧化铝样板晶体积分数为50%的Y-TZP/板状氧化铝复相陶瓷,采用机油为润滑剂对比研究了复相陶瓷和3Y-TZP陶瓷在不同载荷下的摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪观察分析试样磨损表面形貌及其相组成.结果表明,在载荷400 N时,3Y-TZP陶瓷出现摩擦系数和磨损率突变.在磨损突变前,3Y-TZP陶瓷的磨损机理为塑性变形、耕犁和微裂纹,在磨损突变后则以微断裂和晶粒拔出为主.复相陶瓷在试验载荷(100～700 N)条件下没有出现磨损突变.与3Y-TZP陶瓷相比,在相同载荷下,复相陶瓷的磨损率较低.这是因为复相陶瓷中的氧化铝板晶在三维空间形成了网络骨架,氧化铝样板晶固有的高弹性模量和高热导率抑制了氧化锆马氏体相变,为摩擦热的散失提供了导热通道.     

温度对7A04铝销-50CrMo4钢盘摩擦副干滑动摩擦磨损行为的影响

针对7xxx铝合金温热成型过程中模具磨损等问题,本文作者研究了不同温度对7A04铝销-50CrMo4钢盘摩擦副干滑动摩擦磨损行为的影响.采用光学显微镜、3D光学轮廓仪和扫描电子显微镜等对试样的微观组织、磨痕形貌、磨损亚表层组织以及磨屑形貌进行了表征.结果表明,随着试验温度的升高,摩擦系数先降低后升高. 7A04铝销的磨损率先减小后增大;其磨损机制以磨粒磨损为主. 50CrMo4钢盘的磨损率先增大后减小,在225℃时降至最低;其室温下的磨损机制为磨粒磨损、胶合黏着磨损和剥层磨损的混合磨损机制,温度从125℃升至175℃时转变为轻微磨粒磨损和一般黏着磨损的混合磨损机制;各温度下均存在明显的材料转移现象. 7A04铝销在125℃时开始出现机械混合层,伴随有明显的氧化现象,这将导致在225℃下机械混合层结构变得疏松且易剥落.在225℃下50CrMo4钢磨损亚表面的变形晶粒区和动态再结晶区厚度增大,表面硬度下降,塑性增加,形成长条状的切屑. 7A04铝销表面机械混合层的氧化及塑性变形层的变化与50CrMo4钢磨损表面动态再结晶的变化决定了在不同温度中2种材料各具有不同的磨损率与磨损形式.     

干摩擦条件下Si3N4基和Ti（CN）基陶瓷对1Cr18Ni9Ti不锈钢的磨损机理

研究了Ｓｉ３Ｎ４基陶瓷和Ｔｉ（ＣＮ）基陶瓷分别与１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢在干摩擦条件下对摩时的磨损行为，并且通过销－盘磨损试验和磨损表面形貌分析等，提出了这２种陶瓷的磨损机理：Ｓｉ３Ｎ４基陶瓷主要是在磨损表面发生偶件材料１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ粘着层的粘着与剥落，同时陶瓷中的Ｓｉ向粘着层发生扩散转移，并在粘着层表面下２０～３０μｍ深度范围内产生裂纹和断裂而导致磨损；Ｔｉ（ＣＮ）基陶瓷在发生粘着层的粘着与剥落的同时，还由于摩擦温度很高引起陶瓷表面熔化，熔融状的陶瓷被挤走或冷凝收缩产生裂纹和断裂而导致磨损     

反应烧结碳化硅复合材料的磨损机理研究

采用销－盘摩擦磨损试验机考察了反应烧结碳化硅及含Ｎｉ碳化硅复合材料在不同温度下的干摩擦磨损性能。结果表明,Ｎｉ有利于改善反应烧结碳化硅复合材料的摩擦磨损性能。ＳＥＭ磨损表面和亚表面分析表明,复合材料在常温下的磨损机理为削和犁沟;６００℃下反应烧结碳化硅的磨损机理为表面裂纹形成及断裂;而含Ｎｉ碳化硅复合材料的磨损机理为亚表面裂纹扩展导致表面局部剥落。     

合金元素Ta、Ag对镍基合金机械性能和摩擦学性能的影响及机理研究

利用高能球磨和真空热压烧结方法制备了添加Ta和Ag的镍基复合材料. 考察了复合材料在宽温域范围内的摩擦磨损性能和力学性能,利用SEM、XRD等表征分析其物相组成、磨损机理及断裂机制. 结果表明: 热压烧结过程中,Ta与石墨模具中的C反应生成TaC陶瓷相并在基体中弥散分布;Ta、Ag的加入降低了材料的摩擦磨损,NiCrMoAl-Ta-Ag复合材料实现了在室温~800 ℃的连续润滑,室温时Ag提供润滑作用,中温时由磨屑和Ag形成局部润滑膜,800 ℃时磨损表面形成了含氧化物、钼酸银和Ag的润滑膜. 加入Ta极大提高了材料的机械性能,NiCrMoAl-Ta合金在室温~1 000 ℃具有优异的机械性能,归因于原位生成的TaC和Al₂O₃陶瓷相的弥散强化;材料的断裂机制随温度升高由微孔聚集型断裂转变为以微孔聚集型和氧化断裂为主的断裂.      

载荷对Al2O3增强Y-TZP陶瓷磨损特性的影响

采用往复式摩擦磨损试验机研究了10%(质量分数计)Al2O3增强四方氧化锆多晶Y-TZP陶瓷材料(简称10ADZ)在不同载荷下的磨损行为与机制.结果表明:随着载荷的增加和滑动时间的延长,10ADZ陶瓷的磨损率增大,但并非呈线性增加,磨损率增长幅度不同;在62 N低载荷条件下,10ADZ陶瓷的磨损机制以犁沟和塑性变形为主;在124 N载荷下其主要的磨损形式为塑性变形、微切削和微断裂;而在310 N的高载荷下其主要的磨损机制为断裂磨损.     

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.     

磨损数值仿真技术的研究进展

综述了近年来国内外磨损数值仿真技术研究进展和现状，重点评述了数值仿真方法在磨粒磨损、疲劳磨损、磨损表面形貌模拟和实际摩擦副磨损研究方面的应用．指出磨粒磨损仿真主要集中于二体磨损的磨损表面形貌分析和磨损预测;疲劳磨损仿真主要集中基于断裂力学方法的建模以及基于有限元方法的参数定量计算和疲劳裂纹行为数值模拟；实际摩擦副磨损仿真主要侧重于齿轮、凸轮和缸套-活塞环等典型摩擦副的磨损研究．就当前磨损数值仿真研究的主要问题和发展方向提出了建议。     

汽车减振器连杆磨损失效和断裂力学分析

采用扫描电子显微镜观察连杆磨损表面形貌,并结合断裂力学方法研究了减振器连杆的磨损机理。研究结果表明：导向器衬套中的玻璃纤维在服役过程中崩出,作为磨粒存在于连杆和村套摩擦副接触表面之间,可压碎铬铰层使裂纹扩展,并且断裂的铬镀层也可成为磨粒;连杆铬铰层存在裂纹缺陷加剧其磨损,连杆磨损机理是以断裂机翩为主导的磨粒磨损机制,裂纹扩展是磨损的控制因素,并且以Ⅰ型断裂为主导;摩擦力是裂纹扩展的主要驱动力。     

纤维增强聚合物复合材料的摩擦学研究进展

综述了纤维增强聚合物复合材料（ＦＲＰＣ）的研究和发展,主要分析了纤维的最佳含量,纤维方向,纤维混杂以及纤维的表面处理对增强复合材料摩擦学性能的影响及作用机理,讨论了偶件及表面形貌,温度,ｐｖ值和环境因素对其摩擦学性能的影响,简述了国外聚合物复合材料磨损机理的研究现状;并提出了今后研究ＦＲＰＣ应重视的问题。     

O′-Sialon-ZrO_2-SiC材料高温干摩擦下的摩擦磨损行为

研究了 Ｏ′ Ｓｉａｌｏｎ Ｚｒ Ｏ２ Ｓｉ Ｃ复合材料／１ Ｃｒ１３ 钢摩擦副在６００ ℃不同工况条件下的摩擦磨损特性．结果表明：在６００ ℃干摩擦条件下, Ｏ′ Ｓｉａｌｏｎ Ｚｒ Ｏ２ Ｓｉ Ｃ 复合材料的磨损质量损失远低于１ Ｃｒ１３ 钢的磨损质量损失; Ｏ′ Ｓｉａｌｏｎ Ｚｒ Ｏ２ Ｓｉ Ｃ 复合材料／１ Ｃｒ１３ 钢摩擦副的摩擦系数波动较大,磨损机制以粘着磨损和磨粒磨损为主     

45#钢渗硼层的脆性对其耐磨性的影响

利用ＭＭ－２００ 型磨损试验机研究了固体硼铬稀土共渗降低渗硼层脆性对其磨损特性的影响,同时对磨损机理进行了分析．结果表明：当脆性下降４２．８％ 时,渗硼层的耐粘着磨损、磨粒磨损和疲劳磨损性能分别提高０．２６～０．６０、０．２７～０．８０ 和０．８６～１．１６ 倍;脆性的降低使渗硼层在压应力和切应力下的压痕断裂、柱状晶折断和浅层剥落现象明显减轻．     

干摩擦条件下3Cr13 涂层的加速磨损机理研究

在MM200摩擦磨损试验机上对高速电弧喷涂3Cr13涂层在干摩擦条件下的加速磨损机理进行了研究.涂层在加速磨损过程中经历了跑合磨损、稳定磨损、剧烈磨损这三个不同的阶段.采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度仪和纳米压痕仪对涂层磨损各阶段的截面形貌、残余应力、硬度和纳米力学性能进行了表征.结果表明:在加速磨损寿命3个阶段中,涂层的磨损机制和影响残余应力的主导因素是动态变化的,过分的冷作硬化加剧了涂层的失效,涂层磨损寿命长短关键在于稳定磨损时间的长短.     

Mg-3Al-0.4Si镁合金的高温磨损行为研究

在20~200℃温度下,利用销盘式磨损试验机研究Mg-3Al-0.4Si合金的磨损行为,评价载荷和温度对磨损速率的影响.应用扫描电子显微镜观察磨损表面形貌以确定高温下的磨损机制,通过光学显微镜观察磨损亚表层组织演变,然后采用显微硬度计测量硬度变化.研究结果表明:随着磨损温度提高,Mg-3Al-0.4Si合金的磨损率随载荷增加而上升的趋势更为明显.其磨损行为可分为轻微和严重磨损,增加磨损温度显著降低轻微-严重磨损转变载荷.轻微-严重磨损前后的亚表层组织和硬度变化表明,摩擦热诱发磨损亚表层发生动态再结晶(DRX)组织转变引起的热软化是造成轻微-严重磨损转变的主要原因.     

Mo/Al2O3复合材料的耐磨性

无压烧结制备了不同组分的Mo/Al2O3复合材料样品,对样品的磨损行为和磨损机理进行了研究,并用电子探针分析了其磨损形貌.结果表明:Mo/Al2O3复合材料的磨损率随Mo含量的增加呈上升趋势,在30vol.%Mo时出现峰值;摩擦系数随着Mo含量的增加而增大,20vol.%Mo样品的摩擦系数较小;Mo含量不超过60%时,当出现Mo的连续相或者Al2O3的连续相时复合材料表现出较好的耐磨性;Mo含量较低时磨损机理表现为脆性脱落,而Mo含量较高时材料的磨损机理主要为磨粒磨损.     

磨料磨损工作系统与耐磨料磨损材料数据库

从非平衡系统和不可逆过程热力学出发,基于体系同周围环境的联系与交互作用,研究了磨料磨损工作系统的开放性、复杂性和远离平衡态的特征;结合负熵流分析,揭示了材料磨料磨损过程不可逆的特点、不同性质总熵变,以及磨损工作状态特征、出现耗散结构的可能性及其主要结构形式;进而构筑了磨料磨损工作系统和具有多种功能的耐磨料磨损材料数据库,并分析了其特点.结果表明,所建立的数据库具有多方位查询和选材等多种功能.     

Cu14Al4.5FeNi合金等离子涂层边界润滑摩擦磨损特性

新型铜基模具材料的脆性比较大,导致了材料加工费用高、安装难,影响新型铜基模具材料在工业中的应用,这些问题可以通过热喷涂的办法来解决。采用等离子喷涂方法在45号钢表面制取Cu14Al4.5FeNi喷涂层,20#边界润滑条件下,与Cu14Al4.5FeNi合金进行摩擦性能及耐磨性对比试验。利用XRD分析喷涂层及合金的相结构,SEM和EDS 等技术分析合金与喷涂层表面组织及磨损形貌。结果表明, 等离子喷涂层由于快冷抑制了共析（α+γ2）相,组织均匀细化,晶粒中的γ2相和晶内析出的k相使合金及涂层硬化。边界润滑条件下,Cu14Al4.5FeNi合金及其喷涂层的磨损方式以磨粒磨损和黏着磨损为主。在低载荷条件下,喷涂层表现出了比Cu14Al4.5FeNi合金更加优越的耐磨性能;在高载荷条件下（压力大于等于6.4 MPa）,喷涂层的摩擦系数和磨损量增加。因此铁基体上等离子喷涂Cu14Al4.5FeNi铜合金粉末涂层可以替代低载荷摩擦环境下的Cu14Al4.5FeNi合金。