填充聚四氟乙烯复合材料在水润滑条件下的摩擦磨损特性研究

采用MPX-200型摩擦磨损试验机研究了水润滑条件下不同含量的炭纤维、二硫化钼和三氧化二铝填充聚四氟乙烯复合材料与不锈钢配副时的摩擦磨损性能,通过方差和极差分析方法对材料的耐磨性进行研究,并利用原子力显微镜观察分析磨损表面及其磨屑形貌.结果表明:采用模压法制备填充聚四氟乙烯复合材料是可行的,在水润滑条件下复合材料具有优良的摩擦磨损性能,其C∶MoS2∶Al2O3∶PTFE合适的配比为5∶5∶5∶85或15∶10∶5∶70.     

几种金属氧化物填充聚四氟乙烯复合材料在干摩擦条件下的摩擦磨损性能

利用ＭＨＫ－５００型环－块磨损试验机，对分别以金属氧化物Ｐｂ３Ｏ４，ＰｂＯ和Ｃｕ２Ｏ（三者的添加量以体积分数计均为３０％）填充的聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）复合材料在干摩擦下与ＧＣｒ１５轴承钢对摩时的摩擦学性能进行了研究，并利用扫描电子显微镜和光学显微镜对几种材料的磨屑和磨损表面作了观察与分析，还对材料的磨损机理进行了探讨．结果表明，这３种填充ＰＴＦＥ复合材料的摩擦性能均与纯ＰＴＦＥ的基本相当，而它们的耐磨性都远比后者的好．在这３种复合材料中，以ＰＴＦＥ－３０％Ｐｂ３Ｏ４的摩擦学性能最好，即使在负荷４００Ｎ和速度１．５ｍ／ｓ条件下的耐磨性也依然良好，其磨损质量损失几乎比ＰＴＦＥ－３０％ＰｂＯ的低２个数量级．显微观察发现，分别以Ｐｂ３Ｏ４，ＰｂＯ和Ｃｕ２Ｏ填充的ＰＴＦＥ复合材料都发生了向偶件钢环表面的转移，形成了结合力较强、分布较均匀的摩擦转移膜，而且３种金属氧化物的填充都能提高材料的承载能力，阻止ＰＴＦＥ带状结构的大面积破坏，改变磨屑的形成机理，从而大幅度地降低了ＰＴＦＥ复合材料的磨损；复合材料ＰＴＦＥ－３０％Ｃｕ２Ｏ的磨损表面有垂直于滑动方向的裂纹萌生与扩展，使这种材料的机械强度和承载能力都降低，致使材料在较高     

几种金属氧化物填充聚四氟乙烯复合材料在干摩擦条件下的摩擦磨损…

利用ＭＨＫ－５００型环－块磨损试验机，对分别对金属氧化物Ｐｂ３Ｏ４，ＰｂＯ和Ｃｕ２Ｏ填充的聚四氟乙烯复合材料在干摩擦下与ＧＣｒ１５轴承钢对摩时的摩擦学性能进行了研究，并利用扫描电子显微镜和光学显微镜对几种材料的磨屑和磨损表面作了观察与分析，还对材料的磨损机理进行了探讨。     

稀土处理炭纤维填充聚四氟乙烯复合材料在干摩擦条件下的摩擦磨损性能研究

研究了稀土元素(RE)处理炭纤维表面的最佳添加量和不同炭纤维表面处理对聚四氟乙烯(PTFE)复合材料在干摩擦条件下摩擦磨损性能的影响,并利用扫描电子显微镜对其磨损表面进行观察和分析.结果表明:当稀土元素在表面改性剂中的含量为0.3%时,炭纤维填充聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损性能最佳;在干摩擦条件下,表面处理炭纤维填充聚四氟乙烯复合材料的摩擦系数比未经处理炭纤维填充聚四氟乙烯复合材料的低,且其耐磨性较好;稀土处理使得复合材料的界面强韧性得到明显改善,从而提高了其摩擦磨损性能.     

高强度铸造锌合金在干摩擦条件下摩擦磨损特性之研究

本文在干摩擦条件下对高强度铸造锌合金ZA-12和ZA-27的摩擦磨损特性进行了研究,并以锡青铜ZQSn6-6-3进行了对比试验。结果表明,这3种合金与45~#钢配磨时的摩擦系数相差不大,但前两者的磨损率都比后者的低2～3个数量级,表明高强度铸造锌合金在润滑失效时仍具有良好的拉伤抗力。     

炭纤维增强聚四氟乙烯复合材料在干摩擦和水润滑条件下的摩擦学行为对比研究

对比考察了炭纤维增强聚四氟乙烯(PTFE)复合材料在干摩擦和水润滑条件下的摩擦磨损性能，并探讨了其磨损机理。结果表明：在水润滑条件下，纤维增强PTFE复合材料的摩擦系数和磨损率均明显比干摩擦下的低，水起到了润滑和冷却作用；复合材料磨损表面可见明显的裸露纤维及纤维局部磨平，无明显微观裂纹，基体和纤维结合较好，磨损表面存在转移自偶件的铁，表现出犁削磨损特征；在干摩擦下，复合材料磨损表面存在大量的微观断裂裂纹，纤维发生断裂和破碎，表现出疲劳磨损特征。     

滑动干摩擦条件下铸铁的摩擦学特性研究

系统地研究了铸铁材料在干滑动摩擦条件下的摩擦学特性。考察了铸铁石墨形态、合金元素及基体组织对其与钢配副时的滑动摩擦学特性的影响。研究结果表明：蠕墨铸铁具有良好的摩擦磨损特性；在铸铁中加入合金元素P和B可显著改善摩擦副的性能；同时，铸铁的基体组织对于摩擦磨损特性有十分显著的影响。     

氮气气氛条件下钢/铜摩擦副的摩擦磨损特性研究

利用MMS-1G型销-盘式高温高速摩擦磨损试验机研究了氮气气氛条件下CrNiMo钢/H96黄铜配副的摩擦磨损特性,利用扫描电子显微镜观察磨损表面形貌,采用能谱仪分析磨损表面及其磨屑的主要元素成分,并分析其磨损机理.结果表明:在氮气气氛条件下,摩擦系数随滑动速度和载荷(pv值)增加而减小;磨损率随pv值增加而增大;在逐步增加pv值的过程中,其磨损机制由粘着磨损转变为磨粒磨损和粘着磨损共同作用.     

钢-聚四氟乙烯摩擦界面的摩擦起电行为

作为界面摩擦中普遍存在的一种物理现象,摩擦起电由于其对摩擦界面的高度灵敏性而被广泛研究. 以钢-聚四氟乙烯(PTFE)为研究对象,通过采集摩擦过程中的摩擦系数、钢球的接地电流以及PTFE的表面电势,对其摩擦界面的起电行为进行了详细研究. 三种信号的波动幅值呈正相关性,反映了摩擦-摩擦起电的内在联系. 在钢-PTFE的摩擦过程中,材料的转移诱导使得PTFE的表面电势在达到饱和值后会反向演化. 利用钢-PTFE摩擦副进入稳定摩擦阶段的时间与摩擦电势的反向演化时间的关联性设计钢-PTFE或其他金属-聚合物摩擦副的摩擦状态监测系统,对实现机械运动过程中的摩擦副运动原位监测和故障预警具有重要价值.      

二氧化硅在两种摩擦条件下的摩擦性能及其机理研究

利用ＳＲＶ摩擦磨损试验机及静动摩擦系数测定仪考察了ＳｉＯ２陶瓷／ＧＣｒ１５钢摩擦在干摩擦及水,正丁醇、正癸醇和正辛酸等润滑下的摩擦性能。     

聚四氟乙烯真空摩擦学性能的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟的方法研究聚四氟乙烯(PTFE)和铁滑动模型在不同真空度下的摩擦学性能,从原子尺度揭示聚四氟乙烯在不同真空度下的摩擦磨损机理.模拟结果表明,随着真空度的增加,摩擦系数逐渐降低,磨损率增加.通过分析径向分布函数(RDF)、原子相对浓度、摩擦界面温度和原子运动速度等的变化,发现真空度升高,更多的聚四氟乙烯分子链吸附在铁原子层表面,使得相互作用增强,摩擦界面温度升高,原子运动速度加快,在滑动过程中更多的聚四氟乙烯分子黏附在铁原子表面,导致磨损量也增大.利用空间环境地面模拟装置考察了PTFE在不同真空度下的摩擦磨损性能,从而验证了分子动力学模拟计算结果的可靠性.     

蜗杆传动用摩擦副材料在滑动干摩擦条件下的摩擦磨损性能研究

采用MG-200型摩擦磨损试验机评价了ZQSn12-2锡青铜、ZZnAl27Cu2锌合金、S16MnCr合金钢和20CrMnTi合金钢等几种蜗杆传动用材料在干摩擦滑动条件下的摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜观察了其磨损表面形貌,并分析了蜗杆副材料的摩擦磨损机理.结果表明,ZQSn12-2和S16MnCr组成的摩擦副的磨损轻微,磨损率较低,其磨损表面仅出现细小的擦伤痕迹,在蜗杆传动中具有推广价值.     

莫来石纤维增强铝基合金复合材料在干滑动条件下的摩擦磨损特性

在ＭＭ－２００型磨损试验机上，研究了以挤压铸造法制备的莫来石纤维增强的ＺＬ１０９合金复合材料在干滑动条件下的摩擦磨损特性。结果表明：在给定的试验条件下，这种复合材料与４５＃钢对麻时的摩擦因数是随载荷的升高而减小，当载荷高于３０Ｎ时，摩擦因数基本稳定为０．３４．在载荷低于４０Ｎ的情况下，复合材料的耐磨性比ＺＬ１０９合金的好，磨损主要是粘着磨损的磨粒磨损，而在载荷高于４０Ｎ的条件下，复合材料的耐磨性反     

油润滑条件下弹性金属塑料复合材料的摩擦磨损特性研究

在MPA－2000型盘销式摩擦磨损试验机上评价了油润滑条件下弹性金属塑料复合材料与钢对摩时的摩擦学特性,用扫描电子显微镜观察试样磨损表面形貌并分析其摩损机理,并在试验基础上建立了弹性金属塑料材料与钢对摩时的等摩损率图。结果表明：在低载荷条件下摩擦系数较高,随着载荷数升高摩擦系数降低;当滑动速度小于3．52m/s时,摩擦系数基于稳定在0．030;弹性金属塑料材料的磨损率随滑动速度和载葆的升高而增加,结合等磨损率图分析发现,当载荷小于1515N而滑动速度小于3．52m/s时,弹性金属塑料复合材料的磨损率相对较低;当滑动速度泪地3．52m/s时,弹性金属材料的磨损机理以微切削、挤压变形和犁沟磨损为主,在摩擦副两表面形成转移－依附物;当滑动速度为5．24m/s时,弹性金属塑料材料的磨损以表层软化和熔融为主要特征,所建立的等磨损率图对弹性金属塑料材料的使用有一定的指导作用。     

表面纳米化中碳钢在干摩擦条件下的摩擦磨损性能研究

采用高能喷丸方法对45#钢进行表面纳米化处理,在环-盘摩擦磨损试验机上评价表面纳米化处理45#钢与T10钢摩擦副在干摩擦条件下的摩擦磨损试验,通过分析其磨损表面形貌探讨表面纳米化对中碳钢磨损行为的影响.结果表明:在载荷为10～60 N条件下,表面纳米化中碳钢的摩擦系数较处理前有所降低;在载荷为10～40 N时,其磨损质量损失较处理前有所降低;表面纳米化能够减弱中碳钢的疲劳磨损效应,提高中碳钢的摩擦磨损性能.     

金属氧化物填充聚四氟乙烯复合材料在水润滑条件下的摩擦学性能研究

在MM-200型摩擦磨损试验机上研究了金属氧化物填充聚四氟乙烯在干摩擦和水润滑条件下的摩擦磨损性能.结果表明:在水润滑下各复合材料的摩擦系数都较在干摩擦下的有不同程度地降低,而磨损不同程度地加剧;水润滑下金属氧化物填充使PTFE的摩擦系数增大,填充Al2O3、ZnO及CdO等均使PTFE的磨损率大幅增大,这是因为填料容易吸水,导致填料与基体脱粘,使材料表面的机械强度降低,从而使磨损率大幅增大.     

往复滑动干摩擦条件下碳烟颗粒的摩擦学特性研究

采用往复摩擦磨损试验机分别研究了生物质燃油碳烟颗粒和0#柴油碳烟颗粒对滑动干摩擦条件下铸铁/铸铁摩擦副摩擦磨损行为的影响;借助扫描电镜、原子力显微镜和拉曼光谱仪等分析测试设备探讨了不同碳烟颗粒的摩擦学作用机理.结果表明:引入碳烟颗粒后,铸铁摩擦副的摩擦磨损明显减轻,摩擦系数和磨损量均随往复频率的增加而增大;且生物质燃油碳烟颗粒的抗磨减摩效果优于柴油碳烟颗粒.其原因归于碳烟颗粒自身的力学特性、自润滑性以及摩擦副表面特性,主要包括含碳烟颗粒摩擦表面膜的形成、摩擦诱导铁基氧化物的生成,以及摩擦表面有序化碳含量的增加.     

不同温度条件下含流体砂岩裂隙摩擦特性的试验研究

砂岩储层中由流体注入导致的地震活动与砂岩断层(裂隙)的摩擦行为有关.为了揭示不同温度条件下含流体砂岩裂隙的摩擦特性,在温度范围为25°C～140°C和有效法向应力范围为4～12 MPa的试验条件下,本文分别对干燥、水饱和以及注CO₂锯切砂岩裂隙进行了速度分级加载试验.试验结果表明:(1)对于干燥砂岩裂隙,增大有效法向应力和升高温度均能增大裂隙的初始摩擦系数,而改变有效法向应力对裂隙摩擦稳定性影响不明显,仅升高温度会略微降低其摩擦稳定性;(2)对于水饱和砂岩裂隙,裂隙的初始摩擦系数同样会随着有效法向应力的增大而增大,但会受到升温的弱化作用,而增大有效法向应力和升高温度均能降低裂隙的摩擦稳定性;(3)对于注CO₂砂岩裂隙,裂隙的初始摩擦系数受有效法向应力和温度变化的影响与水饱和砂岩裂隙相反,但裂隙的摩擦稳定性仅会随着温度的升高而降低,受有效法向应力的影响不明显.因此,砂岩裂隙的摩擦特性受有效法向应力、温度和注入流体类型的共同影响.该试验结果对理解流体注入诱发地震有一定的指示作用.     

皮肤往复摩擦条件下的损伤研究

选用成年健康活体兔皮肤替代残肢皮肤,在UMT-Ⅱ多功能摩擦磨损试验机上通过模拟残肢皮肤/接收腔界面间的黏着和中间过渡摩擦行为,对兔皮肤的摩擦系数、Ft-D曲线、能量损耗以及这两种摩擦行为所引起的兔皮肤摩擦损伤机理进行了研究.结果表明:在0.5或3.5 N法向力作用下,随着往复摩擦位移从±2.5 mm增加到±5 mm,兔皮肤的摩擦行为从黏着状态转变到中间过渡状态,往复摩擦过程中的能量损耗增加;由于中间过渡状态下的兔皮肤摩擦系数较高,能量损耗较大,因而造成的皮肤损伤程度比黏着状态严重;与人体手掌或脚掌皮肤相比,兔皮肤的角质层较薄,很难形成摩擦水泡.     

碳纳米管改性聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损性能研究

评价了用不同含量碳纳米管(CNTs)改性聚四氟乙烯(PTFE)复合材料的力学性能,利用MM-200型摩擦磨损试验机研究了CNTs含量对PTFE复合材料摩擦磨损性能的影响,借助于扫描电子显微镜观察分析了试样磨损表面及磨屑形貌,并探讨其磨损机理.结果表明:CNTs能够提高PTFE复合材料的硬度和冲击强度,在本文研究范围内,当CNTs的质量分数为7%时,PTFE复合材料的力学性能最佳;CNTs能够增加PTFE复合材料的摩擦系数、降低其磨损量,当其质量分数为10%时,PTFE复合材料的耐磨损性能最佳.纤维状碳纳米管可以阻止PTFE带状结构的大面积破坏,以及在摩擦过程中于偶件表面能够形成转移膜并隔离复合材料与偶件的直接接触是其减摩耐磨作用的主要原因.