高温高真空下滚动轴承自润滑保持架材料之研究

本文介绍了MoS_2-Ta自润滑复合材料的制备方法。考察了负荷、速度、温度等因数对编号为8020材料的摩擦、磨损性能的影响,并用8020材料作成26滚动轴承(内径φ6毫米)的保持架进行了轴承试验,结果表明:在真空(10~(-6)～10~(-7)乇)中,温度400～450℃、转速2600转/分、负荷520克的条件下,这种材料的保持架有效地润滑了该轴承,其寿命可达1100小时以上。     

滑动模式对超高分子量聚乙烯摩擦磨损行为的影响

在自行研制的髋关节模拟试验机上,以交叉滑动及单向滑动2种方式对比考察了蒸馏水润滑条件下超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜观察分析了UHMWPE的磨损表面形貌并探讨其磨损机理.结果表明:在相同载荷条件下,UHMWPE在交叉滑动方式下的磨损率明显高于单向滑动方式;在交叉滑动方式下,UHMWPE的主要磨损机制为磨粒磨损、粘着磨损及塑性变形引起的表层剥落,而在单向滑动下其磨损形式主要为磨粒磨损伴随着少量的疲劳剥片;不同滑动方式所导致的磨损机理差异是造成UHMWPE磨损性能变化的主要原因.与其它试验方式相比,在髋关节模拟试验机上所得出的试验数据更接近临床观测结果.     

单向加载,平均应力下的疲劳短裂纹生长

本文报道单向加载下平均应力和交变应力对疲劳短裂纹生长的影响。采用一种1.99%NiCrMo钢,在平均应力和交变应力不同组合的应力控制条件下进行室温疲劳试验,将疲劳过程划分为3个阶段:塑性局部化,微观组织短裂纹(MSC)生长和物理短裂纹(PSC)生长,研究了平均应力对上述3个阶段的影响并得到一组关系式,这些关系式可预测多种平均应力和交变应力组合条件下短裂纹的初始阶段和生长行为。获得了不同平均应力下疲劳承载曲线的满意的预测结果。本研究为仍依赖于传统的Goodman疲劳图的设计人员提供了一种以疲劳过程物理机制为基础的方法。     

船舶水润滑尾轴承当量半径等效计算及其摩擦学性能研究

水润滑尾轴承摩擦磨损性能是影响船舶工作性能的主要因素之一,合理预测水润滑尾轴承工作过程中的摩擦系数对其性能评估具有重要意义.目前对于水润滑尾轴承摩擦系数的理论计算公式已经存在.但由于销盘试验下无法有效获取当量半径,公式在销盘试验条件下的实用性不佳.对此在总结了边界润滑条件下,水润滑尾轴承摩擦机理的基础上,通过在CBZ-1销盘试验机上进行大量试验来进行当量半径等效参数计算公式的总结与摩擦系数经验公式的验证.研究结果表明:(a)在使用理论摩擦系数计算公式的前提下,当量半径等效参数公式拟合合理,具备较高准确性;(b)试验材料的理论摩擦系数与实际摩擦系数误差较小,为同类型试验摩擦性能研究提供了理论与试验基础;(c)水润滑尾轴承材料在工作过程中的摩擦力来源主要分为滞后摩擦力、犁沟摩擦力以及黏着摩擦力.当其处于边界润滑状态下时,滞后摩擦力为主要的摩擦力来源.该研究为水润滑尾轴承的等效当量半径在销盘试验条件下的应用提供了试验基础.     

一种镶嵌自润滑轴承的特性研究

本文阐述了一种镶嵌自润滑滑动轴承的性能及特点。考察了载荷和速度等可控因素对这种轴承摩擦系数的影响。试验表明,这种轴承在所用的试验条件下,其摩擦特性基本上不受载荷(P或比压p)和滑动速度(v)的影响。通过实验得到的p-v曲线表明,它符合极限pv值等于常数的规律,並通过统计分析得到了这种轴承在不同可靠度(R)下的极限pv值(当R=50％时,其极限pv值为6.87×10~7Pa·m/min)。还讨论了镶嵌轴承的失稳机理。 为了便于比较,同时介绍了锡青铜轴承的特性试验,结果表明镶嵌轴承在工作速度v<0.32m/s时(本试验条件下)承载能力高于锡青铜轴承的,说明这种轴承适用于低速重载条件下工作。     

温度对准晶材料摩擦性能的影响

研究了温度对准晶材料 /类金刚石 ( DL C)涂层在干摩擦条件下的摩擦特性 ,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪及表面分析仪等对准晶材料表面形貌和晶体结构进行了观察与分析 .结果表明 ,温度对准晶材料表面摩擦特性影响显著 ,35 0℃下其磨损机制为剥层磨损 ,明显不同于室温下的磨损机制     

碳石墨材料在锅炉回转式预热器上的应用

锅炉回转式空气预热器上所用推力轴承的周围介质是热空气和烟气,工作温度较高(150～400℃)。过去,这类轴承均采用推力向心球面滚柱轴承,为使该轴承得到良好的润滑而平稳地工作,需要安装庞大的冷却和润滑装置。这不仅增大了日常的维护保养工作量,而且经常出现跑、冒、滴、漏油等现象。为简化结构和克服上述缺点,我们用碳石墨轴承代替原滚柱轴承进行了运转试验,经过三年多的实际运转试验证明:采用自润滑的碳石墨推力轴承(在干摩擦条件下)代替原预热器主轴上用油润滑的滚柱轴承是可行的,试用结果是成功的。现将应用试验情况简介如下:     

核电690合金传热管微动疲劳试验及损伤机理分析

核电蒸汽发生器传热管在微幅磨损与交变载荷的作用下形成微动疲劳,导致其表面裂纹萌生和扩展乃至破裂,从而影响反应堆的安全. 为研究径向载荷以及轴向交变应力对690合金管微动疲劳寿命的影响规律,开展690合金管管材的微动疲劳试验,获得690合金管管材的微动疲劳寿命曲线,并与相关研究数据进行对比分析,以便探讨材料在微动疲劳下的寿命模型. 对不同载荷下的690合金管试样的磨痕表面进行三维形貌和扫描电镜观测,分析磨损表面的损伤机理;对不同载荷下的690合金管试样断口的宏观与微观形貌进行表征,分析裂纹萌生、起裂过程及其失效机理. 结果表明690合金管与403不锈钢(SS)抗振条间的磨损机理为剥层及磨粒磨损;690合金管在径向载荷作用下于微动磨损处产生裂纹源,裂纹在轴向交变应力的作用下不断向内部扩展,最终导致断裂;其断裂形式为解理疲劳断裂.      

倾斜摆动条件下衬垫改性对自润滑关节轴承摩擦学性能的影响

本文中通过对PTFE纤维/芳纶纤维混合编织衬垫分别进行稀土处理和丙酮处理,研究了在倾斜摆动条件下衬垫改性对自润滑关节轴承摩擦学性能的影响,并用扫描电子显微镜(SEM)以及三维形貌仪分析了衬垫磨损表面微观形貌.研究结果表明:与未经改性处理衬垫的轴承相比,经稀土处理和丙酮处理后自润滑关节轴承减磨耐磨性能均得到提高,其中在高摆频工况下,衬垫经稀土处理后自润滑关节轴承减摩耐磨性能得到更大程度的提高;稀土处理轴承衬垫仅出现轻微黏着磨损,这是由于稀土处理过程增强了衬垫层的自润滑功能.     

位移模式下PMI泡沫夹层结构疲劳损伤试验研究

论文选取磁悬浮列车车身所用的由铝面板与聚甲基苯丙酰亚胺(PMI)聚合物泡沫芯层所组成的轻质夹层复合材料为研究对象,对夹层结构在室温下进行静态强度测试和进行以位移为控制变量的疲劳损伤演化试验,探讨分析了PMI泡沫夹层结构在交变位移控制下的疲劳性能和破坏行为.给出了PMI泡沫夹层结构在静态载荷作用下的力学性能参数.参考静态试验结果加载适当的位移载荷进行疲劳试验,发现在位移控制模式下,夹层结构的疲劳损伤过程和破坏模式明显区别于载荷控制模式.当最大控制位移较小时破坏形式为面板与泡沫层脱离;位移较大时为面板断裂和泡沫芯层塌陷.通过引入载荷的变化作为损伤参量建立了位移控制模式下损伤演变公式,并对两种模式的破坏行为进行了较好的预测.     

仿生微胶囊复合水润滑轴承材料的摩擦性能研究

水润滑尾轴承在低速重载的工况下常出现严重磨损的情况.为降低润滑不良造成的尾轴承磨损,本文中通过观察铁犁木表面结构,分析其自润滑机理,设计出仿生微胶囊复合水润滑轴承材料.复合材料以高密度聚乙烯为基底材料,含基础油的仿生微胶囊为添加剂,采用共混的方式加工成型.使用CBZ-1船舶轴系摩擦磨损试验机研究了仿生微胶囊复合材料在不同试验工况下的摩擦性能.通过分析复合材料的磨损量和表面形貌参数,得出复合材料的磨损机理.结果表明:试验工况条件下,仿生微胶囊复合材料能够提升材料的摩擦学性能,其中当仿生微胶囊质量分数为3%时提升效果最明显.该研究为仿生水润滑材料的结构设计以及性能提升等提供试验依据.     

二硫化钼改性聚甲醛自润滑复合材料的微观摩擦学性能研究

用市售微米MoS2(micro-MoS2)、自制MoS2纳米球(MoS2 nano-balls)与MoS2夹层化合物(MoS2-IC)分别共混填充到聚甲醛(POM)中,然后把此共混物复合到铜粉钢板上,制备出系列改性POM/铜/钢3层复合轴承材料.在UST万能表面测试仪上对复合材料的微观摩擦学性能进行了测试.结果显示POM/MoS2-IC复合材料的微观摩擦学性能并不理想,分析原因认为在MoS2夹层过程中,MoS2的晶型由摩擦学性能优良的2H型转变成了相对较差的1T型.POM/MoS2 nano-balls复合材料表现出了优良的微观摩擦学性能,这归咎于其独特的球形封闭结构引起的化学稳定性升高,此外在摩擦过程中球形结构可以通过剥层与转移起到润滑作用.     

HT250刹车盘气体渗氮耐磨性研究

为提高HT250刹车盘耐磨、耐腐蚀性,延长服役寿命,对其进行了气体渗氮表面强化处理.分别对基体和氮化试样进行了微观组织和物相分析,研究了销盘干摩擦的摩擦磨损行为,探讨了HT250渗氮试样的磨损机理.结果表明:采用530℃×10 h气体渗氮时,渗氮层深为0.3 mm,其表层硬度HV_(0.1) 1 140;在20、50和100 N载荷下,渗氮试样摩擦系数均高于基体试样,但磨损率分别降低了11.1%、27.5%和38.3%.基体试样以疲劳剥层磨损为主,伴随着磨粒磨损;渗氮试样以剥层磨损为主,渗氮层的残余压应力抑制了裂纹的扩展,提高了其耐磨性.     

两种水溶性二元羧酸盐润滑油添加剂的摩擦学性能及润滑机理研究

以十二烯基丁二酸酐为原料合成了十二烯基丁二酸(DSA)和硫化十二烯基丁二酸(SDSA),并将其铵盐作为水溶性润滑添加剂,用四球摩擦磨损试验机评价了其抗磨减摩性能.采用扫描电子显微镜(SEM)分析了磨斑形貌,用X光吸收近边结构光谱(XANES)对SDSA的铵盐所形成的摩擦和热反应膜进行了表面分析,并初步探讨了其润滑机理.结果表明,在中等负荷下,2种羧酸化合物铵盐均具有良好的抗磨和减摩性能.XANES分析结果显示.SDSA的铵盐所形成的摩擦和热反应膜主要由吸附层和反应层组成.在吸附层中,硫主要以烷基二硫化物形式存在;在摩擦膜中,硫主要以硫酸盐、硫化物形式存在.     

固体润滑透平轴承 第三部分:在316℃下与陶瓷对摩的复合材料的发展

将以前与M-50钢对摩进行过评价的三维石墨纤维编织物增强的聚酰亚胺基自润滑保持架复合材料,在316℃下与热压氮化硅对摩进行了摩擦磨损试验,以确定其与陶瓷材料对摩时在摩擦学性能方面的变化。这些材料将应用在固体润滑的采用高比强度陶瓷滚动元件的高速透平轴承中。试验结果表明,这些复合材料与热压氮化硅对摩时的摩擦和磨损都急剧增大。这是由于从氮化硅环上发生了细小磨屑的物理和(或)化学转移,以及这些磨屑转移到复合材料表面上的缘故。调整复合材料中纤维和聚合物基体的比例,以及用所研究过的两种固体润滑剂混合物之一都可以降低摩擦与磨损。     

固体润滑滚动轴承—第五部分:汽轮发动机用高速高温轴承的发展

应用三种互相促进的研究方法研制了高温(316℃)、高速(40000～50000r/min)固体润滑轴承。为了得到可在恶劣环境中使用的最优设计的轴承,同时应用了基本材料科学研究、计算机辅助设计和组件检验等方法。 在40000r/min的条件下,轴承的性能从3分钟提高到38分钟。所有轴承的失效都是由于球与兜孔严重磨损而引起球保持器的结构失效或间隙被闭合。用层状过渡金属二硫属化合物填充的石墨复合材料的球保持器、溅射二硫化钼的钢座圈和烧结碳化硅球得到的性能最好。     

大型球轴承摩擦力矩试验台的研制及其实用性能的试验研究

为了研究大型轴承的摩擦性能，研制了一种可以测量外径２００～１５００ｍｍ球轴承的启动力矩、运转平均力矩、最大力矩和力矩变化幅值的大型轴承摩擦力矩试验台．这种试验台可以模拟轴承的启动角加速度、转动速度、预负荷和轴向工作负荷等．在此试验台上，对大型角接触球轴承成对预紧时的摩擦力矩与预紧量之间的关系进行了试验研究，并且根据试验结果，提出了一种适用于轴承外径２００～５００ｍｍ，转动速度低于３０ｒ／ｍｉｎ时计算摩擦力矩的经验公式．     

磷酸酯阴离子插层水滑石作为纳米润滑添加剂的研究

利用尿素分解法制备了镍铝基水滑石(LDH)纳米材料,然后采用离子交换法对其进行了磷酸酯插层修饰,成功合成了二丁基磷酸酯阴离子插层水滑石(LDH-DBP)和二异辛基磷酸酯阴离子插层水滑石(LDH-OBP)纳米材料.通过傅立叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、热重和透射电子显微镜对所制备纳米材料的化学组成、晶体结构及颗粒形貌进行了分析表征.采用SRV-IV摩擦试验机研究其作为PAO-4的润滑添加剂的摩擦学性能,试验结果表明:磷酸酯阴离子插层修饰的水滑石纳米添加剂可显著提高PAO-4在高载荷(200 N))条件下的摩擦学性能,其减摩抗磨机理可归于水滑石纳米材料的片状吸附和磷酸酯摩擦化学反应的协同作用.     

TiAlNb9合金表面Si-Y共渗层的组织及摩擦磨损性能

通过1080℃下Si-Y扩散共渗5h的方法在TiAlNb9合金表面制备了Si-Y共渗层,采用SEM、EDS和XRD分析了共渗层组织结构,对比研究TiAlNb9和Si-Y共渗层与GCr15球对摩时的摩擦磨损行为.结果表明:Si-Y共渗层厚约33μm,组织均匀、致密,共渗层的外层主要为(Ti,Nb)Si2相,中间层分为上下两层,分别为(Ti,Nb)5Si4相和(Ti,Nb)5Si3相,内层为γ-TiAl相;在试验条件下,Si-Y共渗处理可显著提高TiAlNb9合金的抗摩擦磨损性能,TiAlNb9合金的磨损机理为犁削磨损和磨粒磨损,而Si-Y共渗层表面由于较高的硬度未发生明显磨损.     

溶胶-凝胶法制备的ZrO_2薄膜的摩擦学性能研究

在 Si(10 0 )基片上制备晶态 Zr O2 薄膜 ,考察了薄膜的摩擦学性能和摩擦磨损机制 .结果表明 :在低负荷 (0 .5 N )下 ,Zr O2 薄膜与 GCr15钢球和 Si3N4陶瓷球对摩时具有优良的抗磨减摩性能 ,在滑动 5 0 0 0次时的摩擦系数分别为0 .14和 0 .13;但随着负荷和滑动速度的增大 ,薄膜的耐磨寿命降低 ,摩擦系数增大 .采用扫描电子显微镜对薄膜磨痕表面形貌进行观察分析 ,发现在较低负荷和滑动速度条件下 ,Zr O2 薄膜的磨损机制为轻微擦伤 ;而在相对较高的负荷和滑动速度条件下 ,其磨痕表面呈现塑性变形 ,严重擦伤和断裂剥落特征