Si_3N_4陶瓷/冷激铸铁的摩擦学性能研究

采用块 -盘摩擦磨损试验机考察了陶瓷与冷激铸铁在干摩擦条件下的摩擦磨损行为 .通过研究发现 ,该摩擦副的摩擦系数随载荷和速度的增大而减小 ,当载荷和速度较大时 ,陶瓷的磨损严重 ,而由于摩擦温度升高引起的冷激铸铁材料的转移也会使陶瓷出现负磨损 .对磨损表面的形貌分析和化学成分测试结果表明粘着磨损和疲劳磨损在磨损过程中占主导地位 .     

氧化锆陶瓷/碳纤增强聚醚醚酮在水润滑下的摩擦磨损特性研究

在材料端面摩擦试验机上对氧化锆陶瓷与碳纤增强聚醚醚酮(CFRPEEK)配副在水润滑条件下的摩擦磨损特性进行了试验研究,探讨了滑动速度和接触压力对材料摩擦磨损的影响规律.发现氧化锆陶瓷与CFRPEEK配副在水润滑条件下的摩擦系数随速度增加而减小,在速度较低时,存在明显的磨合过程;速度较高时,摩擦系数较小且随滑动过程变化很小,CFRPEEK的磨损率随速度变化不大.压力为0.4和0.5 MPa时,CFRPEEK的摩擦系数和磨损率均较小,但当压力达到0.8 MPa时,摩擦系数显著增加且剧烈振荡,并发生严重磨损.CFRPEEK的磨损机理主要是黏着磨损,氧化锆陶瓷磨损的主要机理是应力引起的点蚀.     

干摩擦及水或油润滑下TiC（N）—Al2O3陶瓷／不锈钢摩擦副的磨损性能研究

用环－块磨损试验机对ＴｉＣ（Ｎ）－Ａｌ２Ｏ３复合陶瓷／不锈钢摩擦副的磨损２性能进行了试验研究。结果表明，分别在摩擦和水或２０＃机械油润滑条件下，陶瓷与不锈钢的磨损质量损失都是随着载荷速度的增加而快速 增大，而且试件在水或油润滑下的磨损２值反而比在干摩擦同。     

不同配副下ZrB2-SiC复相陶瓷的摩擦学性能

以微米级ZrB_2和SiC粉末为原料,采用热压烧结制备ZrB_2-SiC复相陶瓷,考察了SiC含量,摩擦对偶,速度和载荷对ZrB_2-SiC复相陶瓷摩擦磨损特性的影响.结果表明:ZrB_2-SiC复相陶瓷的摩擦系数和磨损率对SiC含量和摩擦对偶的变化较为敏感,速度和载荷变化,摩擦系数和磨损率的波动较大;以WC为对偶,速度0.1 m/s,载荷5 N时的ZrB_2-SiC复相陶瓷的平均摩擦系数和磨损率分别仅为0.4和2.41×10–4 mm3/(N·m).ZrB_2-SiC复相陶瓷的磨损机制以机械磨损为主,伴有轻微摩擦氧化,摩擦层的形成有利于摩擦系数的减小.     

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.     

在油润滑条件下陶瓷对金属及金属对金属摩擦副摩擦磨损性能的研究

在油润滑条件下,用MHK-500环-块摩擦磨损试验机和弹簧加载磨损试验机就热压和无压烧结的Sialon陶瓷对金属,以及金属(GCr15钢和冷激铸铁)对金属摩擦副的摩擦磨损性能进行了试验研究。结果表明,不仅陶瓷对金属摩擦副的摩擦系数(在载荷>1000N时)比金属对金属摩擦副的低,而且陶瓷对金属摩擦副中的环、块磨损均比金属对金属摩擦副中的轻微。文章还就陶瓷的烧结工艺及其试块表面粗糙度对摩擦副性能的影响进行了讨论。热压烧结Sialon陶瓷的耐磨性能比无压烧结Sialon陶瓷的好,而前者对金属试环的磨损却比后者对金属试环的磨损严重,陶瓷试块的表面粗糙度越大,与之配副的金属试环的磨损越严重。作者认为,这是由于热压烧结Sialon陶瓷的致密度较高,故其耐磨性能较好,而无压烧结Sialon陶瓷具有一定的微小孔穴,这有利于润滑油的储存,因而可以降低对金属试环的磨损;陶瓷材料的硬度很高,其表面粗糙凸峰可以起磨粒作用而使金属试环发生磨粒磨损。     

钢纤维对陶瓷基摩擦材料摩擦学性能的影响

以钢纤维为增强材料,采用氮气保护烧结方法制备出了钢纤维增强陶瓷基摩擦材料,用XD-MSM型定速摩擦磨损试验机对比研究了不同钢纤维含量对陶瓷基摩擦材料的热衰退性能、恢复性能以及磨损性能的影响,利用扫描电子显微镜(SEM)观察磨损表面形貌,并探讨了其磨损机理.研究结果表明:钢纤维的添加量(质量百分数)为24%时,钢纤维同陶瓷基体界面结合良好,陶瓷基摩擦材料的耐磨性能有所提高,热衰退率仅为5.8%,恢复率达到了107.8%,表明此配方陶瓷基摩擦材料具有较高的抗热衰退性能和恢复性能;钢纤维的含量影响陶瓷基摩擦材料的磨损形式,当含钢纤维含量较少时,陶瓷基摩擦材料以脆性脱落和疲劳磨损混合磨损形式为主;而随添加钢纤维含量的增多,其磨损形式转变为磨粒磨损;钢纤维过量加入时,则主要磨损形式为脆性脱落和疲劳磨损,并伴有黏着磨损.     

氧化锆增韧莫来石复相陶瓷的摩擦磨损行为与磨损机制

研究了氧化锆增韧莫来石得相陶瓷（ＺＴＭ）与氧化铝陶瓷摩擦副在室温至４００℃干摩擦下的摩擦磨损行为与机制。研究表明：ＺＴＭ陶瓷的磨损率随温度的升高而逐渐降低;室温下ＺＴＭ陶瓷的磨损机制以微观切削和微观断裂为主;随着温度的升高,ＺＴＭ陶瓷中的玻璃相具有微观润滑作用,其磨损机制转变为微观断裂和晶粒剥落为主;偶件氧化铝的磨损机制主要是脆性断裂及晶粒剥落。     

低温老化对3Y-TZP陶瓷摩擦磨损性能的影响

将3Y-TZP陶瓷置于常压、100℃沸水下低温老化处理0～100h,在120N载荷、0.42m/s滑行速度和蒸馏水润滑条件下对老化处理后的陶瓷进行摩擦磨损试验.结果表明:随着老化时间的延长,3Y-TZP陶瓷的硬度和抗弯强度呈下降趋势,摩擦系数经历了1个先降后升的阶段,磨损率随老化时间的延长而逐渐增大.未经老化时,3Y-TZP陶瓷的主要磨损机理为犁沟和塑性变形;50h老化后陶瓷磨损表面主要为塑性变形和微断裂;经过75h老化处理后,陶瓷的磨损率已上升到严重磨损阶段,磨损机理发生了转变;老化进行100h后,3Y-TZP陶瓷的主要磨损机理为断裂磨损.     

Al2O3基陶瓷刀具材料摩擦磨损特性及其有限元分析

以添加TiC、Ti（C,N）和SiCw 3种Al2O3基陶瓷刀具材料作为研究对象,在MRH-3型高速环-块摩擦磨损试验机上研究3种陶瓷刀具材料在相同试验条件下的摩擦磨损性能,通过扫描电子显微镜对陶瓷的磨损表面进行观察,并利用ANSYS有限元软件分析计算磨损时的应力分布．结果表明,Al2O3基陶瓷刀具材料的摩擦磨损特性与其添加剂的种类有关,其抗磨性能由大到小顺序依次为Al2O3／SiCw〉Al2O3／Ti（C,N）〉Al2O3／TiC．Al2O3基陶瓷刀具的摩擦磨损性能与其硬度（H）、弹性模量（E）和断裂韧性（KIC）有关,磨损率W随E／H增加而增大,随KIC增加而减小．Al2O3／TiC陶瓷刀具材料的磨损机理以粘着磨损为主,Al2O3／Ti（C,N）和Al2O3／SiCw陶瓷刀具材料的磨损机理主要为磨粒磨损．     

MoSi2-Mo5Si3-Mo5SiB2/SiC配对副的摩擦磨损性能

MoSi₂-Mo₅Si₃-Mo₅SiB₂复合材料是一种很有发展前景的高温耐磨材料,但MoSi₂-Mo₅Si₃-Mo₅SiB₂/SiC配对副的干滑动摩擦磨损性能尚不清楚. 本文中通过销-盘式干滑动摩擦磨损试验,考察了MoSi₂-Mo₅Si₃-Mo₅SiB₂/SiC配对副在不同温度(25~1 000 ℃)和载荷下(2.5~10 N)的摩擦学特性. 结果表明:试验温度和载荷对MoSi₂-Mo₅Si₃-Mo₅SiB₂/SiC配对副的摩擦系数影响较大,而对其磨损率影响较小. 载荷为5 N时,在25~1 000 ℃区间,摩擦系数和磨损率分别在0.11~0.43和0.513×10-7~0.544×10-7 mm3/(N·m)范围;在25~400 ℃时,磨损机制以轻微的氧化和黏着磨损为主,在600~1 000 ℃磨损机制主要表现为严重的氧化和黏着磨损. 在1 000 ℃时,随着载荷(2.5~10 N)的增加,摩擦系数和磨损率分别为0.29~0.38和0.540×10-7~0.547×10-7 mm3/(N·m);载荷为2.5~10 N时,始终存在黏着和氧化磨损;载荷为7.5~10 N时,材料磨损表面还伴随碾压塑性变形的特征.      

Al0.2Co1.5CrFe1.2Ni1.5TiC0.4高熵合金的微观组织、力学与高温摩擦学性能

通过引入碳元素,设计了一种以原位形成的碳化物为增强相的高熵合金Al_(0.2)Co_(1.5)CrFe_(1.2)Ni_(1.5)TiC_(0.4),并采用放电等离子烧结(SPS)技术成功制备了这种高熵合金.采用XRD、SEM、EDS、万能材料试验机和高温摩擦磨损试验机等研究了微观组织、力学性能和室温至800℃下的摩擦学性能.结果表明:Al_(0.2)Co_(1.5)CrFe_(1.2)Ni_(1.5)TiC_(0.4)高熵合金由面心立方(FCC)结构的高熵固溶体基体相和弥散分布的TiC陶瓷相组成.FCC相使高熵合金具有良好的塑性和韧性,而TiC增强相赋予了高熵合金高的硬度和强度.随着温度的升高,高熵合金的摩擦系数和磨损率均具有逐渐减小的趋势.在800℃时,鉴于摩擦氧化作用,在磨损表面形成了致密的氧化物釉质层,起到了良好的减摩抗磨作用,使高熵合金表现出了优异的高温摩擦学性能.     

Exact solution of the non-linear differential equation RR̈ + 32R2 − AR−4 + B = 0

The non-linear equation $\text{R}\text{R}\text{?}\text{+}\text{3}\text{2}\text{R}{}^2\text{- AR}{}^{\mathrm{?4}}\text{+ B = 0}$ is shown to represent simply periodic motion with a minimum at R₁ and a maximum at R₁R₀ or a maximum at R₁ and a minimum at R₁R₀^?1. R₀ is a function of the ratio $\text{A}\text{B}$ and is greater than 1 for $\text{A}\text{B}$ > 1 and less than 1 for $\text{A}\text{B}$ > 1. The period of the motion satisfies the simple relation T(R₀^?1) = R₀^?1T(R₀). The exact solution to the above equation is represented in terms of elliptic integrals of the first and second kinds and a simple algebraic function.     

离子液体作为Si3N4-Ti3SiC2摩擦副润滑剂的摩擦学性能研究

采用SRV摩擦磨损试验机在室温及100 ℃下考察了两种离子液体（L-B106 和L-P106）、丙三醇、水作为Si₃N₄-Ti₃SiC₂摩擦副润滑剂的摩擦学行为,利用扫描电子显微镜（SEM）及X光电子能谱（XPS）对磨损表面进行了分析.结果表明：室温、20 N条件下,两种离子液体和丙三醇抗磨和减摩性能相当,室温、100 ℃条件下,L-P106相较于L-B106具有更好的润滑性能,且其抗磨和减摩性能均优于丙三醇,作为Si₃N₄-Ti₃SiC₂摩擦副润滑剂具有在苛刻环境条件下使用的应用前景. XPS分析结果表明：Ti₃SiC₂材料在摩擦过程中在摩擦热作用下生成了SiO_x、TiO₂,进而有效提高了Ti₃SiC₂摩擦副材料的抗磨损性能;此外,离子液体中的活性元素在Si₃N₄-Ti₃SiC₂摩擦副表面发生了复杂的摩擦化学反应,生成了由氟化钛、磷酸钛及硼酸钛等组成的具有减摩和抗磨性能的边界润滑膜.     

Structure cellulaire de la détonation des mélanges H2–NO2/N2O4Cellular structure of the detonation of gaseous mixtures H2–NO2/N2O4

Calculations of the detonation reaction zone of gaseous reactive mixtures of NO₂/N₂O₄ as oxidizer and H₂, CH₄ or C₂H₆ as fuel, in the range of equivalence ratio Φ between 0.5 and 2, show that, for Φ?1, the chemical energy is released in two distinct and successive exothermic steps with different chemical induction times. The first exothermic stage is mainly due to the reaction NO₂+H→NO+OH, NO being the main oxidizer of the second one.The experimental study conducted on the same range of equivalence ratio (0.5?Φ?2) shows that, for Φ?1, the detonation wave of these mixtures contains a double set of cellular structures. A similar result had already been obtained with the detonation of gaseous Nitromethane, the NO₂ group being here included in the molecule. Consequently, the oxidizer NO₂ being either initially separated from the fuel or included inside the molecule of a monopropellant (Nitromethane) is responsible, because of its specific chemical kinetics, of a chemical energy release in two main steps and of the existence of a double cellular structure in the detonation wave for the same range of equivalence ratio. These results reinforce the assumption that the cellular structure of the detonation finds its origin in the strong rates of chemical energy release inside the reaction zone. To cite this article: F. Joubert et al., C. R. Mecanique 331 (2003).     

Measurement of the concentration diffusion coefficient for Ne-Ar, Ne-Xe, Ne-H2, Xe-H2, H2-N2 and H2-O2 gas systems

The concentration diffusion coefficient, D ₁₂, is measured for the equimolar mixtures of Ne-Ar, Ne-Xe, Ne-H₂, Xe-H₂, H₂-N₂ and H₂-O₂ binary gas systems in a two-bulb metal apparatus in the temperature range 0 C to 100 C. These values are compared with the existing data on these systems and with the predictions of the kinetic theory in conjunction with the modified Buckingham exp-six potential. Unlike the thermal diffusion coefficient, with the simple theory it is possible to predict D ₁₂ within a few percent even for systems involving polyatomic gases. The smoothed experimental D ₁₂ values are also used to obtain data for the coefficients of viscosity and thermal conductivity at round temperatures and compositions for these systems.Nomenclature C ₂ ^t relative amount of a gas in the mixture in the bulb 2 at an instant t - C ₂ relative amount of the same gas in the mixture in the bulb 2 at equilibrium - D ₁₂ diffusion coefficient - X ₁ mole-fraction of the heavier component in the mixture - _mix viscosity coefficient - _mix thermal conductivity coefficient     

Kinetics of ultrafine coating of SiO2 nanoparticles, suspended in non-thermal CH4/C2H6 plasma

Capacitively coupled RF discharges in methane and ethane (1000–3000 Pa, 5–15 W/cm³) were used for the in-flight coating of SiO₂ nanopowders (NP) with an a-C:H layer [A. Kouprine, F. Gitzhofer, M. Boulos, A. Fridman, Polymer-like C:H thin film coating of nanopowders in capacitively coupled RF discharge, Plasma Chemistry and Plasma Processing 24 (2) (2004) 189–215]. In this present work a model of the chemical kinetics of this plasma processing has been developed, based on the GRI-Mech 3.0 mechanism [G.P. Smith, D.M. Golden, M. Frenklach, Gas Research Institute, Detailed chemical reaction mechanism. Available from: ], and calculations are performed, using the Chemkin-II code. The model includes the formation of two solid phases: an amorphous C:H coating, deposited on the suspended NP, and soot, incepted in the gas phase. Non-equilibrium plasma effects are taken into account by the rates of radical species’ production, using the reference data on the “G-value”. The CH₃ and H species appear to have key roles in surface activation and the nanofilm growth. The results demonstrate the competitive character of the formation of the two solid phases: the C:H coating is dominant under T_gas < 1400–1600 K, depending on the conditions, and soot commencing to dominate at higher temperatures. This division corresponds to the passage from non-thermal plasma conditions, with the dominance of single-valent radicals and solid phase growth on the substrate only, to the plasma thermalisation with the formation of two-valent radicals and v. inception of the solid phase. The results are validated experimentally by the observation of soot formation as a function of the gas temperature, by the mass spectrograph data on the gas composition after plasma reforming, and by the reference data on coating growth rates and induction times for soot formation.     

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.     

W25Fe25Ni25Mo25高熵合金高速侵彻细观结构演化特性

为了探究W₂₅Fe₂₅Ni₂₅Mo₂₅高熵合金弹体在侵彻过程中宏观变形行为与材料微细观结构之间的联系, 基于对两相流动模型的简化, 建立了考虑软、硬相密度、流速以及浓度差异的等截面直管两相流动演化模型. 类比宏观状态下侵彻弹体头部材料的流入流出特性, 选定分析区域, 建立两相细观结构下材料在分析区域的流入流出关系, 再结合细观结构演化方程, 给出了分析区域中浓度演化结果, 提出了表征材料浓度演化速率的流动稳定系数t/l_length. 为了对比不同细观结构弹体的侵彻行为, 选取典型两相材料钨铜合金(W₇₀Cu₃₀), 基于小口径弹道枪发射平台开展两种弹体侵彻半无限钢靶试验, 对比两种合金弹体细观结构演化行为. 结果表明, 硬相浓度分布总体上体现“中心浓, 边缘稀”的特点; 硬相的浓度越高, 密度越大, 驱动速度越快, 则流动稳定系数t/l_length值越小, 侵彻过程中弹体的流动稳定性越好, 弹体头部材料越容易形成连续的塑性流动带. 等截面直管两相流动演化模型可用于描述侵彻过程中弹体头部材料的流动稳定性, 揭示了侵彻过程中弹体头部变形与细观两相结构之间的关联机制.