稀土对玻璃纤维填充金属-塑料多层复合材料抗冲击磨损性能的影响

研究了稀土元素处理玻璃纤维填充金属－塑料多层复合材料在冲击载荷、干摩擦条件下的摩擦和磨损性能，并利用扫描电子显微镜（SEM）对磨损表面进行了观察和分析，结果表明，用稀土表面改性剂处理玻璃纤维表面，可以提高玻璃纤维与聚四氟乙烯之间的界面结合力，改善复合材料的界面性能，并有利于在偶件表面形成分布均匀、结合强度高的转移膜，使复合材料与偶件表面之间的对摩减轻，大幅度地降低了复合材料的磨损，从而使复合材料具有优良的摩擦性能和抗冲击磨损性能。     

润滑材料摩擦化学*

外界机械能能够引发的化学反应称为摩擦化学反应。当两个接触的表面进行相对运动时,在界面发生物理和化学变化或反应。润滑材料在服役过程中发生的摩擦化学反应对于其性能的具有正面或负面的影响。通过了解摩擦化学反应机理和反应产物结构及组成,对于理解润滑材料失效机制、性能调控原理具有指导意义。本文针对润滑材料的主要类型：润滑添加剂、纳米添加剂、离子液体、稀土、陶瓷、类金刚石薄膜、有机薄膜、聚合物,综述了近几十年来在相关润滑材料方面开展和取得的摩擦化学研究结果。     

含镧Fe-B激光熔覆层的摩擦学性能研究

为研究稀土对Fe—B激光熔覆层摩擦学性能的影响，采用自配Fe，B4C，硅铁稀土混合粉末在45^#钢基体上进行激光熔覆实验，并在HQ-1摩擦磨损实验机上对不同稀土含量的熔覆层进行摩擦磨损实验。结果表明：含适量稀土熔覆层的耐磨性得到很大提高，在本实验条件下，硅铁稀土加入量最佳值为4％～5％，此时熔覆层耐磨性提高25．8％，当硅铁稀土加入量过多时，熔覆层耐磨性反而降低，甚至低于不加稀土时的耐磨性。通过对磨斑表面硼元素(1s电子轨道)的XPS图谱分析表明，熔覆层中铁与硼主要以Fe2B相存在。磨损表面部分镧元素被氧化，生成La2O3。     

稀土对镁合金AZ91D摩擦磨损性能的影响

研究了不同稀土含量对AZ91D镁合金摩擦磨损性能的影响，结果表明：在所研究的范围内，稀土镁合金的摩擦磨损特性明显优于基体合金，含与不含稀土镁合金的磨损速率都随载荷的增加而增加，磨损机制均发生了由轻微磨损向严重磨损的转变，稀土的加入细化了合金组织，改善了镁合金的综合性能，增强了磨损表面氧化膜的稳定性，提高了稀土镁合金的承载能力，有效地延迟了由轻微磨损向严重磨损的转变过程。     

水润滑下稀土处理碳纤维填充聚四氟乙烯复合材料摩擦学性能

分别用氧化法、稀土处理法、氧化后稀土处理法对碳纤维进行表面处理，然后开展拉伸试验来对不同方法处理的碳纤维填充聚四氟乙烯复合材料进行界面粘着研究，并在UMT-2MT型摩擦磨损试验机上对水润滑条件下聚四氟乙烯复合材料摩擦学性能进行研究，使用扫描电镜对磨损表面进行观察，研究结果表明稀土处理方法在提高复合材料摩擦学性能上优于氧化方法，稀土处理碳纤维填充的聚四氟乙烯复合材料优良的摩擦学性能来自于碳纤雏增强体与聚四氟乙烯基体间强的界面粘着力。     

纳米稀土-介质薄膜光电发射光谱和能带结构

用真空蒸发沉积的方法制备了纳米稀土(La、Nd、Sm)粒子 BaO介质薄膜.研究表明薄膜的光电发射光谱响应阈值受纳米稀土粒子形状和大小的影响,球形纳米稀土(Sm)粒子 BaO介质薄膜的光谱响应阈值波长为720 nm,条状纳米稀土(La和Nd)粒子 BaO介质薄膜阈值波长分别为650 nm和660 nm.研究得到纳米稀土粒子 介质薄膜等效界面位垒高度在1.7～2.0 eV之间.由于纳米稀土粒子与BaO介质各自逸出功不同,当构成薄膜后使得纳米粒子周围的空间电荷分布发生变化,纳米粒子周围的能带发生弯曲.     

纳米稀土-介质薄膜光电发射光谱和能带结构

用真空蒸发沉积的方法制备了纳米稀土(La、Nd、Sm)粒子-BaO介质薄膜.研究表明薄膜的光电发射光谱响应阈值受纳米稀土粒子形状和大小的影响,球形纳米稀土(Sm)粒子-BaO介质薄膜的光谱响应阈值波长为720nm,条状纳米稀土(La和Nd)粒子-BaO介质薄膜阈值波长分别为650nm和660nm.研究得到纳米稀土粒子-介质薄膜等效界面位垒高度在1.7～2.0eV之间.由于纳米稀土粒子与BaO介质各自逸出功不同,当构成薄膜后使得纳米粒子周围的空间电荷分布发生变化,纳米粒子周围的能带发生弯曲.     

稀土/MoSi2复合材料的干摩擦磨损性能

运用M－2型摩擦磨损试验机测定了不同载荷条件下稀土／MoSi2复合材料与45钢配对件的干摩擦磨损性能，采用SEM观察了摩擦副表面的形貌和X射线分析了磨屑相组成，并探讨了其磨损机制。结果表明：稀土／MoSi2和MoSi2与45钢干摩擦时，在负荷不超过150N的范围内，其摩擦系数μ和磨损率W与负荷p间较好地满足关系式：W（或μ）＝a bp cp^2 p^3 ep^4，两种均具有优异的耐磨性能，在80－120N范围，稀土／MoSi2复合材料的磨损率比纯MoSi2材料的至少降低了65％；稀土／MoSi2材料的磨损机制主要是粘着磨损。     

金核银壳纳米粒子薄膜的制备及SERS活性研究

采用柠檬酸化学还原法制备金溶胶, 通过自组装技术在石英片表面制备金纳米粒子薄膜, 在银增强剂混合溶液中反应获得金核银壳纳米粒子薄膜. 用紫外-可见吸收光谱仪和原子力显微镜(AFM)研究了不同条件下制备的金核银壳纳米粒子薄膜的光谱特性和表面形貌, 并以结晶紫为探针分子测量了金核银壳纳米粒子薄膜的表面增强拉曼光谱(SERS). 结果表明, 金纳米粒子薄膜的分布、银增强剂反应时间的长短对金核银壳纳米粒子薄膜的形成均有重要影响. 制备过程中, 可以通过控制反应条件获得一定粒径的、具有良好表面增强拉曼散射活性的金核银壳纳米粒子薄膜.     

一种交联聚合物薄膜的表面引发聚合制备及其摩擦磨损性能

采用活性可控的表面引发原子转移自由基聚合方法,在硅片表面制备了聚3-(三甲氧基硅)丙基甲基丙烯酸酯聚合物刷,其中产物侧链的三甲氧基硅基团提供相邻分子间相互交联的位点而形成聚合物薄膜;采用衰减全反射红外光谱仪和原子力显微镜分析了薄膜的化学结构和微观形貌,利用椭圆偏光测厚仪和接触角测量仪测定了其厚度和水接触角,并利用微观和宏观摩擦磨损测试装置评价了薄膜的摩擦磨损性能.结果表明,所制备的薄膜具有聚合物的结构特征以及良好的减摩抗磨特性,且其抗磨能力随着厚度增加而增强.     

气-液界面Au纳米粒子网状结构薄膜的制备及SERS性能研究

本研究通过自组装法在气-液界面得到Au纳米粒子网状结构,并通过进一步生长得到连续的Au纳米粒子网状结构薄膜.该方法无需加入任何诱导剂,在室温条件下即可得到稳定性良好的纳米金薄膜.通过改变HAuCl_4和AgNO_3相对用量、陈化时间等条件对网状结构薄膜的形成机理进行了研究.结果发现,AgNO_3用量对Au纳米粒子薄膜的形成至关重要,通过调控AgNO_3用量可以促进纳米金粒子间的融合并形成纳米链、进一步演化为纳米链网状结构.在初步形成的Au纳米粒子网状结构表面通过抗坏血酸还原进一步生长纳米金粒子,有利于形成较大面积、较好稳定性的纳米Au粒子网状结构薄膜.以对氨基苯硫酚(4-ATP)作为探针分子,研究表明,与未发生组装的金纳米粒子相比,自组装形成的Au纳米粒子网状结构薄膜对4-ATP具有较强的表面增强拉曼效应.     

CoFe2-xRExO4(RE=Tb,Dy)纳米晶薄膜的化学合成及磁性

以溶胶-凝胶法制备了稀土铽或镝掺杂的钴尖晶石铁氧体纳米晶薄膜.考察了Tb或Dy的掺杂量及晶化条件对晶相的影响.结果表明,稀土离子的掺杂量x超过0.3时,样品很难形成尖晶石单相.原子力显微镜对纳米晶薄膜表面形貌的观测显示,溶胶-凝胶法制备的薄膜粒度可控制在20～50nm,且具有较高的表面平整度.对于厚度为200nm的薄膜,均方根粗糙度仅为4～5nm.磁特性研究发现,掺杂Tb或Dy的样品矫顽力明显提高.     

基于ZnS纳米粒子的有机凝胶荧光薄膜的制备及其传感性能

本文首先采用油水界面法制备发光纳米ZnS粒子,再通过物理混合法,将其分散在溶有小分子胶凝剂的有机溶液中,流延于玻璃基质表面,得到ZnS荧光薄膜。实验结果表明,ZnS纳米粒子的平均粒径大小约为200 nm,具有立方晶型结构,并且在杂化薄膜中具有良好的分散性;胶凝剂形成的网络结构对ZnS纳米粒子具有良好的限域效应,表现为稳定的发光性能;气敏实验表明,该杂化膜对挥发性有机单胺和二胺具有灵敏的选择性传感作用;且其灵敏度随着杂化薄膜中ZnS担载量的增大逐渐提高;可逆性实验表明该薄膜对乙二胺蒸汽具有良好的可逆响应性。     

Cu掺杂TiO_2薄膜的摩擦学性能

采用溶胶-凝胶法在普通玻璃基底上制备了纯TiO2和Cu掺杂的TiO2(Cu-TiO2)纳米结构薄膜,利用X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)、粉末X射线衍射(XRD)及UMT-3摩擦磨损试验机考察了Cu掺杂量对薄膜组成、结构、表面形貌及摩擦学性能的影响.结果表明,相比于纯TiO2薄膜,Cu掺杂TiO2纳米薄膜平整、均匀,具有较好的耐磨减摩性能.Cu掺杂量的多少直接影响Cu-TiO2薄膜的减摩抗磨性能,当Cu掺杂量为5%(摩尔分数)时,Cu-TiO2膜具有最佳的耐磨寿命和最低的摩擦系数.     

胶带表面优异防覆冰性能

通过在普通胶带表面黏结聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微米球,再通过水热法在微米球表面制备规则的ZnO纳米棒结构,经氟化处理后得到了具有柔性、大面积、低温超疏水和防冰性能的薄膜.低温环境中,液滴在这种复合的微纳米结构表面可以实现结冰延迟.经历结冰-融化循环后,液滴的界面未发生明显变化,证明了该结构的可靠性.这种抗结冰的薄膜是建立在胶带和PMMA基础之上的,在风电、高压线缆以及冰箱制造工业中具有良好的应用前景.     

纳米复合材料中界面动态特性的扫描静电显微技术研究

纳米复合材料中的微观界面结构和界面作用对材料的宏观介电性能, 如介电常数、介电损耗、击穿强度等有十分重要的影响. 本文发展了一种基于扫描静电显微探针技术的测量方法, 可以直接表征二氧化钛/环氧树脂纳米复合材料的微观界面结构及相应的动态介电响应行为. 实验中利用扫描探针的纳米尺度分辨能力, 探测到不同温度下环氧树脂纳米复合材料的局域动态介电响应变化过程, 从而获得纳米颗粒与高分子界面相互作用及极化相关的温度特性. 进一步通过对二氧化钛纳米颗粒进行表面修饰, 得到了两种不同特性的二氧化钛/环氧树脂界面, 验证了不同界面作用引起的复合材料界面区域与非界面区域高分子链介电损耗图像的反差.     

稀土对TiC基金属陶瓷耐磨堆焊材料组织性能的影

应用扫描电镜、透射电镜等测试手段和冲击试验、磨损试验,研究了TiC基金属陶瓷堆焊材料中加入稀土氧化物,对堆焊材料的组织、界面相结构、显微硬度、冲击韧性和磨损性能的影响,初步探讨了稀土氧化物改善界面显微结构、提高胎体金属韧性的作用机制。研究结果表明,稀土氧化物能细化堆焊层胎体金属组织,消除胎体金属的缺陷,细化胎体金属断口韧窝并使撕裂棱数量增加,提高堆焊层冲击韧性和塑性,促使金属基陶瓷与胎体金属界面形成多晶过渡区和局部非晶态物相,提高界面的结合强度。稀土氧化物的加入对胎体金属显微硬度的影响不大,但能显著提高堆焊层干摩擦磨损状态下的耐磨性,具有一定的减摩作用。     

纳米Au-TiO2复合薄膜的溶胶-凝胶法制备、表征和性能

用溶胶-凝胶法制备了纳米Au-TiO₂复合薄膜.X射线衍射、X射线光电子能谱、原子力显微镜、紫外-可见光谱及摩擦磨损实验研究表明,复合薄膜均匀致密,Au以纳米晶粒形式均匀、不连续分散镶嵌于TiO₂基体中,纳米Au粒径为14～25nm;复合薄膜在可见光区有较强的吸收,吸收峰位置和强度与烧结温度和金的添加量有关;复合薄膜具有良好的抗磨减摩性能,在1N负荷下,摩尔分数为5%的Au-TiO₂薄膜的摩擦系数仅为0.09～0.10,耐磨寿命多于2000滑动周次.     

稀土对TiC基金属陶瓷耐磨堆焊材料组织性能的影响

应用扫描电镜、透射电镜等测试手段和冲击试验,磨损试验,研究了TiC基金属陶瓷堆焊材料中加入稀土氧化物,对堆焊材料的组织,界面相结合,显微硬度,冲击韧性和磨损性能的影响,初步探讨了稀土氧化物改善界面显微结构,提高的胎体金属韧性的作用机制,研究结果表明,稀土氧化物能细化堆焊层胎体金属组织,消除胎体金属的缺陷,细化胎体金属断口韧窝并使撕裂棱数量增加,提高堆焊层冲击韧性和塑性,促使金属基陶瓷与胎体金属界面成多晶过渡区和局部非晶态物相,提高界面的结合强度,稀土氧化物的加入对胎体金属显微硬度的影响不大,但能显著提高堆焊层干摩擦磨损状态下的耐磨性,具有一定的减摩作用。     

含纳米稀土、铁复合粒子润滑油的摩擦学性能

选择了吐温(Tween)-60、司本(Span)-20、司本(Span)-80和聚醚表面活性剂,配制了纳米稀土(RE)和铁粒子的复合润滑油.采用透射电子显微镜(TEM)观察、测定了纳米稀土、铁粒子形貌和粒径.采用磨损试验机测试了含纳米稀土、铁复合粒子润滑油的摩擦学性能.结果表明纳米稀土与纳米铁粒子比例为11,总浓度为0.6%时该润滑油具有最佳的抗磨、减摩性能.并探讨了其抗磨、减摩机制.