流体润滑状态下磨粒尺寸对液压泵磨损的影响

本文研究了流体润滑状态下磨粒尺寸对液压泵磨损的影响。结果表明,在液压系统中,泵的磨损主要决定于磨粒与泵内关键运动副动态间隙之间的尺寸关系:尺寸小于动态间隙的磨粒影响很小;尺寸明显比动态间隙大的磨粒不会对泵产生磨损作用;尺寸与动态间隙很接近的磨粒能使泵发生严重磨损。作者还利用扫描电子显微镜对流体润滑状态下三体磨粒磨损中的磨屑形貌进行了观察与分析,并且提出了控制液压系统中磨粒损磨的可行施措。     

聚氨酯在磨粒侵蚀条件下的表面化学效应

在工程实际中，由于高分材料的抗磨粒侵蚀性能都比较而得到了广泛的应用，然而载至目前，所见这类材料在磨粒侵蚀磨损机理方面的研究报道相当之少，而且仅局限于物理过程的考察。因此，对聚氨酯在磨粒侵蚀条件下的表面化学效应进行了试验研究。利用扫描电子显微镜、Ｘ射线光电子能谱仪和傅立叶表面红外分析仪，对这种高分子材料在磨粒侵蚀磨损前后表面的微观形貌、元素组成、结合能和官能闭进行了分析。     

水介质中丁腈橡胶溶胀机理及其对磨粒磨损行为影响

研究首先对不同丙烯腈质量分数的丁腈橡胶（18%、26%和41%,即N18、N26和N41）进行浸泡试验分析基于溶胀时间的静态溶胀行为. 然后进一步对溶胀前后的丁腈橡胶样品进行圆型及角型磨粒单向滑动磨粒磨损试验. 为了揭示丁腈橡胶的溶胀机理及溶胀对不同粒型作用下磨粒磨损行为的影响,对试样进行质量、硬度、交联链比重（NMR）和表面形貌（SEM）测试. 结果表明:丁腈橡胶溶胀度随时间的增加而增加,并于240 h后趋于平衡,溶胀影响下老化的主要原因为交联链破坏和物质溶解.丁腈橡胶硬度随溶胀时间的增加而降低. 溶胀后摩擦系数和磨损量增加,同粒径下磨粒磨损程度角型大于圆型,角型磨损受溶胀影响程度更大,其最大溶胀后磨损增量为圆型磨粒的1.56倍. 圆型和角型磨粒分别以滚动和滑动的方式进入摩擦副,形成压入坑和嵌入坑两种不同的表面形貌,溶胀后橡胶组织疏松软化导致表面凹坑加深. 丁腈橡胶溶胀及其对磨粒磨损的影响程度随丙烯腈含量的增加而减小.      

快速镍刷镀层在含磨粒的油润滑条件下的摩擦磨损性能研究

作者在含磨粒的油润滑条件下对快速镍刷镀层的摩擦磨损性能与45~#钢(淬火+低温回火)的进行了对比试验研究。结果表明,镍刷镀层不仅磨损量和摩擦系数始终都比45~#钢的小,而且它的稳定磨损阶段也长而未出现45~#钢那样明显加剧的磨损。作者指出,这主要是由于镍刷渡层组织所含微孔既可吸附和储存润滑油而起辅助润滑作用,又能使磨粒镶嵌于其中而减少磨粒磨损的缘故,而且随着摩擦温升其塑性也得到改善,因而快速镍刷镀层的摩擦磨损性能都比质地致密且硬度更高的45~#钢的好。     

剂量对润滑条件下氮离子注入316L不锈钢摩擦学行为的影响

氮化钢零件在工业上获得了广泛应用,但表面N含量对其在润滑条件下摩擦学行为的影响规律及其机理认识不够清楚. 通过改变剂量调控316L不锈钢氮离子注入试样表面N含量,研究了剂量对其在润滑条件下摩擦磨损性能的影响规律及其机理,结果对润滑条件下氮化钢零件应用具有重要意义. 研究结果发现:剂量从0增加到2×1017 N+/cm2时,边界润滑条件下注入试样的摩擦系数和磨损率以及对摩球磨损率明显降低,且在二烷基二硫代磷酸锌润滑条件下氮离子注入对摩擦磨损性能的改善更为显著;其作用机理为试样表面较高的N含量使二烷基二硫代磷酸锌在摩擦过程中生成链长更短、硬度更高的玻璃态磷酸盐聚合物. 但进一步增大剂量对注入试样的摩擦磨损性能影响不大.      

聚合物刷水润滑条件下水膜厚度和摩擦学行为的相关性研究

利用表面引发原子转移自由基聚合技术(SI-ARTP)在钢球和玻璃盘摩擦副表面分别接枝亲水性聚合物刷-聚甲基丙烯酸-3-磺酸丙酯钾盐(PSPMA),去离子水作为润滑剂,在球-盘式摩擦试验机和纳米级薄膜厚度测量装置上开展了其宏观摩擦学性能研究,探讨了流体动压效应介入下的聚合物刷水润滑机理. 利用光干涉技术观察了低卷吸速度下(4 mm/s)接触区域水膜分布情况,发现滚道两侧水膜的形状由初始状态的圆形随着时间逐渐沿着卷吸方向分布,证实了聚合物刷通过不断捕获周围的水分子形成了1层稳定的水膜;通过控制卷吸速度从1 mm/s连续增加512 mm/s实现了润滑状态的转变,低卷吸速度时处于薄膜润滑状态,膜厚不依赖于速度且稳定在35 nm左右,接触区内有效水膜的建立归功于聚合物刷的水合效应;当速度大于32 mm/s时处于弹流润滑状态,膜厚的测量值高于等黏弹膜厚公式的预测值(2~12 nm)和水合效应促成的膜厚值(约35 nm)之和,这意味着在流体动压润滑作用下聚合物刷表现出了优异的润滑增强作用, 是水合效应和流体动压效应协同作用的结果.      

乏油环境下橡胶密封材料在粗糙表面上的摩擦磨损行为研究

在UMT-3多功能摩擦磨损试验机上,以丁腈橡胶/Si C砂纸配副为研究对象,系统研究了乏油(包括润滑油和润滑脂)环境下橡胶密封材料在不同粗糙表面上的摩擦学特性,重点考察了乏油工况下橡胶/粗糙表面摩擦配副的摩擦系数时变性、减摩程度和减摩持久性,揭示了乏油工况下橡胶在粗糙表面上的损伤机制.结果表明:乏润滑剂工况下,润滑剂的减摩程度和减摩持久性强烈依赖于对偶件表面粗糙程度;随着对偶件表面粗糙度的降低,润滑剂的减摩程度呈先缓慢提高后迅速增强的变化趋势,然而减摩持久性先降低后又逐渐升高.同时,乏油工况下的减摩持久性均优于乏脂环境;在磨损机制上,随着对偶件表面粗糙度的降低,乏润滑剂环境下橡胶材料的表面均由伴随明显犁沟特征的严重磨粒磨损逐渐转变为损伤轻微的磨粒磨损.而在无润滑条件下,橡胶由典型的磨粒磨损机制损伤特征转变为花纹磨损形貌,最后又向黏着磨损机制转变.     

微量Ag元素对TiAlN涂层摩擦学性能的影响

采用电弧离子镀技术利用Ti₅₀Al₅₀、Ti₅₀Al₄₉Ag₁、Ti₅₀Al₄₅Ag₅合金靶沉积制备出了TiAlN及不同Ag含量的TiAlAgN涂层. 利用球-盘式摩擦磨损试验机研究了室温、200、400和600 ℃等温度下的摩擦学性能;通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、表面轮廓仪和划痕仪对磨损前后涂层的表面形貌、微观结构、硬度及涂层结合力进行了分析. 结果表明:TiAlN、TiAlAgN(Ag原子百分数0.12%)、TiAlAgN(Ag原子百分数0.30%)涂层的厚度分别为为4.18、5.31和4.69 μm,硬度分别为HV_0.2 2 049.4、HV_0.2 1 672.9、HV_0.2 1 398.5;TiAlN、TiAlAgN涂层的衍射峰位与面心立方的TiN相同,掺入Ag后TiAlN涂层的择优取向变为N(220)面. 三种涂层在不同温度下的磨损机理主要为黏着磨损与磨粒磨损. 室温时TiAlN涂层的摩擦系数比其他两种涂层要小约0.3,200 ℃时三种涂层的磨损率较大,400 ℃时掺Ag涂层的耐磨效果达到最佳. 此外,当Ag原子百分数在0.12%~0.30%范围时,随着Ag含量增加,涂层的结合力降低.      

不同润滑条件下PA66的摩擦学性能研究

采用PA66试块和镀镍钢试环,在MRH-3数显式高速环块磨损试验机上开展控制变量试验,探究了PA66在干摩擦、湿润滑及不同种类完全水润滑条件下的摩擦学性能,并结合表面形貌分析其摩擦磨损机理. 结果表明:PA66在线速度0.51 m/s,载荷1.17 MPa下的摩擦学性能相对良好. 进一步开展正交试验,得出在线速度1.29 m/s、载荷0.95 MPa的完全水润滑条件下,PA66的摩擦学性能达到最优. 该研究为PA66被用作水润滑轴承或导轨的材料提供了试验依据.      

微量离子液体润滑下铝自配副的载流摩擦学性能

本文中考察了铝自配副在干摩擦和微量离子液体润滑条件下的载流摩擦学性能.在干摩擦条件下,铝自配副因黏着极易发生卡咬.而微量的离子液体L-P106就可有效润滑铝自配副,摩擦系数可低至0.1左右.无论载流与否,润滑状态均为边界润滑.与无载流条件相比,载流时铝自配副的摩擦系数稍有增大,且在高速(0.79 m/s及以上)磨损由中等程度的磨损转化为严重磨损.电流会导致电侵蚀磨损,从而使磨损加剧.     

沙水润滑下纳米改性NBR材料的摩擦学性能

丁腈橡胶(NBR)是一种优异的水润滑减摩耐磨材料,但硬质颗粒的介入对其产生较大的材料损失. 利用硅烷偶联剂TESPT改性纳米SiO₂颗粒,并填充至NBR基体,获得改性纳米SiO₂/NBR标记为NBR-1. 改性后的纳米SiO₂颗粒在NBR基体中均匀分散. 将纳米SiO₂颗粒、微米SiO₂颗粒填充至NBR基体标记为NBR-2、NBR-3作为对照组. 三种复合材料在武汉理工大学自制的SSB-100型摩擦磨损试验机上进行沙水润滑工况下的摩擦磨损试验. 结果表明:三种复合材料在沙水工况下摩擦系数均随载荷和转速的增加而下降. 在相同的载荷和转速条件下,NBR-1的摩擦性能最为优异. 对比三种材料的耐沙磨损性能,沙粒对NBR表面的磨损主要为犁沟磨损,NBR-2和NBR-3材料磨损量远远大于NBR-1,NBR-1材料更适用于含沙水区域.      

摩擦副材料对二烷基二硫代氨基甲酸钼添加剂摩擦学特性的影响

选择等离子喷涂钼合金层、渗氮层以及镀铬层为摩擦副材料 ,以全配方矿物基发动机油 SJ/ 5 W- 30作为基础润滑油 ,研究了上述 3种摩擦副材料对油溶性二烷基二硫代氨基甲酸钼 (Mo DTC)添加剂摩擦学特性的影响 .结果表明 :Mo DTC的摩擦学特性与摩擦副材料类型有关 ;采用喷钼层、渗氮层及镀铬层作为摩擦副材料 ,Mo DTC均表现出减摩和抗磨作用 ,对渗氮层的减摩抗磨效果最佳 .X射线光电子能谱分析表明 :摩擦副材料类型对添加剂中的 Mo和 S的化学状态和相对含量均有影响 ;摩擦副材料类型不同时 ,Mo DTC摩擦学行为的差异与其在磨损表面形成的 Mo S2 以及 Mo O3 、Fe S和磷酸盐等物质的含量有关     

内燃机轴瓦—曲轴轴颈摩擦副摩擦学性能研究

介绍了为改善内燃机轴瓦－曲轴轴颈摩擦副摩擦学性能所研制的电刷镀Pb-Sn-Cu三元合金工艺和硫氮钒共渗新工艺,并研究了其摩擦学性能和配副性,试验结果与表面形貌分析结果表明,电刷镀Pb-Sn-Cu合金镀层能有效地提高轴瓦的疲劳强度,硫氮钒共渗层能明显地改善曲轴轴颈的 摩擦学性能,且两种强化具有优异的配副性。     

ATP改性UHMWPE水润滑轴承材料的摩擦学特性研究

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)轴承材料在低速重载工况下常发生严重磨损,通过添加改性填料能够显著提升其摩擦学性能. 凹凸棒土(ATP)作为一种改性填料能够增强基体材料的机械性能进而改善其摩擦特性,但是ATP作为填料往往会因为团聚效应而降低材料的补强效果. 通过对ATP进行表面改性处理可克服团聚效应,实现ATP与基体间的均匀共混. 通过表面化学包覆改性法制备由硅烷偶联剂KH570改性处理的ATP与UHMWPE共混制成复合材料,并与纯UHMWPE材料作对照试验. 利用RTEC摩擦试验机研究复合材料在水润滑条件下摩擦系数随载荷和转速的变化,以及材料填充含量对复合材料在低速重载(v=0.55 m/s、F_z=55 N)工况下磨损性能的影响. 利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)与电子万能材料试验机分别对ATP改性效果、熔融结晶行为及复合材料的重要力学性能进行表征测试. 试验结束后,利用表面轮廓仪与激光共聚焦显微镜观察复合材料表面形貌并分析其磨损机理. 结果表明:硅烷偶联剂KH570对ATP的改性效果良好,填充改性ATP能提高材料的邵氏硬度,且材料的拉伸性能随填充含量的提高呈下降趋势;对比纯UHMWP材料,复合材料的摩擦系数更低,适量的ATP填充能改善材料磨损性能,减小体积磨损率;试验中改性ATP质量分数为1%的复合材料其摩擦学性能最优,在低速重载时的摩擦系数及体积磨损率与纯UHMWPE相比分别降低了52.45%和37.58%.      

热氧化改性TC4合金在液体润滑条件下的摩擦学行为研究

应用热氧化表面处理技术,在TC4表面制备了金红石型的TiO_2氧化膜.考察了热氧化改性TC4合金分别在去离子水和PAO10润滑条件下的摩擦学特性,并通过磨损表面分析讨论了其在不同条件下的减摩抗磨机理.结果表明:经过热氧化改性的TC4合金,无论在PAO10润滑条件还是去离子水润滑条件下,都表现出优异的摩擦学性能.相较于未处理的TC4表面,改性TC4合金在PAO10和去离子水润滑条件下磨损率分别下降了99%(50 N,5 cm/s)和98%(10 N,9 cm/s).     

硫代钼酸镍作为油品添加剂的尺寸效应和摩擦学性能

用水溶液法、高能球磨法和乳状液相转移法制备出颗粒尺寸分别为微米和纳米量级的硫代钼酸镍粉末,研究了粉末粒径大小与其在润滑油中分散稳定性的关系和作为油品添加剂从室温到高温的摩擦学性能,结果表明：硫代钼酸镍粉末粒径对其在油品中的分散稳定性和摩擦学性能有明显影响,当粉末粒径变小时,其分散稳定性可提高48倍,在四球试验机上测定的pB值提高约3.3倍,磨斑直径WSD值降低三分之二,在室温到高温的销《盘摩擦磨损试验中,摩擦系数最多可降低70%左右;其降低程度与摩擦副配副及其表面粗糙度有关。     

磨料流加工过程中介质黏温特性对金属磨损性能的影响

采用20#钢、45#钢和T8钢3种不同材料进行磨料流加工试验,测定并分析各种材料的磨损量和表面粗糙度的变化情况;通过黏度计研究磨料流加工介质的黏温关系,并基于Rabinowicz单颗粒切削模型推导出以介质黏温关系为主的磨损关系式.结果表明:在磨料流加工开始的几个循环内,材料的表面粗糙度与磨损量变化较大,随着循环次数的增加,其变化幅度逐渐降低;材料硬度越高,磨损量越小;加工介质的黏度随温度升高而急剧下降.推导出的磨损关系式表明,磨损量与介质黏度呈正比,与工件硬度呈反比,材料磨损量变化趋势与试验结果一致.     

聚苯硫醚复合材料在柴油润滑状态下的摩擦学性能研究

分别以短切碳纤维(SCF)、铜(Cu)、氧化铜(CuO)和硫化铜(CuS)微米颗粒作为填料,通过热压成型制备了系列的聚苯硫醚(PPS)复合材料.利用环-块摩擦磨损试验机,研究了PPS复合材料在柴油润滑状态下的摩擦学性能,结合摩擦表面形貌、转移膜结构和摩擦化学分析,研究了摩擦学机理.结果表明:填充微米颗粒后,PPS复合材料在柴油润滑状态下的摩擦学性能均有不同程度的提高.加入SCF后,PPS表现出最好的耐磨性;Cu和CuS颗粒显著降低PPS的摩擦系数.在此基础上,进一步探究了SCF/Cu、SCF/CuS两组复合填料分别对PPS材料摩擦学性能的影响.研究发现:复合填充SCF和CuS填料后,PPS复合材料的摩擦学性能最佳.SCF和CuS表现出显著的协同效应:SCF提高PPS材料的承载能力和耐磨性;CuS在摩擦界面发生摩擦化学反应,促进具有润滑特性转移膜的形成.     

速度和载荷对脂润滑2Cr13钢离子渗氮层摩擦学行为的影响

利用销-盘式摩擦磨损试验机对不同速度和载荷条件下 PFPE脂润滑2Cr13钢离子渗氮层进行了系统的真空滑动摩擦磨损试验.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)分别对磨损表面的形貌、化学状态及润滑脂的成分进行分析.结果表明:随着载荷和滑动速度的增加,脂润滑渗氮层的磨损机制由轻微磨损向轻微复合磨损机制转变.在真空摩擦磨损过程中2Cr13钢离子渗氮层与PFPE润滑脂发生化学反应,并有FeF3生成,促进PFPE润滑脂发生降解,形成酸性的氟化物.增加载荷和速度会加速渗氮层与润滑脂之间的反应,进一步促进润滑脂的降解.