车用摩擦材料的摩擦学研究进展

综述了当前有关摩擦材料的研究进展,重点论述了无机摩擦材料的摩擦学特点,指出了摩擦材料的几种不同磨损形式,提出了今后摩擦材料研究中几个值得重视的问题．     

含Cr铜基粉末冶金摩擦材料的磨损图研究

利用粉末冶金技术制备出铜基粉末冶金摩擦材料,研究在干摩擦条件下,制动能量和摩擦组元Cr含量变化对铜基粉末冶金摩擦材料摩擦磨损性能及磨损图的影响.根据线磨损量的变化,构建出以制动能量和摩擦组元Cr含量为变量的线磨损量图,主要包含三个区域:低磨损区、中磨损区和高磨损区,并建立出各区域边界转变方程;结合磨损表面、亚表面以及磨屑形貌的观察与分析,确定线磨损量图中各区域的主导磨损机理,由此建立出对应线磨损量图的磨损机理图,即犁削和轻微氧化磨损(低磨损区);严重氧化磨损和犁削(中磨损区);剥层磨损(高磨损区).希望该磨损图为含Cr铜基粉末冶金摩擦材料的实际应用提供一定的理论参考.     

摩擦速度对铜基摩擦材料摩擦磨损性能影响

采用粉末冶金技术制备了铜-石墨-SiO2烧结材料,通过定速摩擦试验机,在摩擦速度为7.8～47.1 m/s的范围内,研究摩擦速度、第三体与摩擦磨损性能的关系.结果表明,摩擦第三体的状态与摩擦速度密切相关,并明显影响摩擦磨损性能.在摩擦顺序从低速开始向高速进行的条件下,随摩擦速度的提高,摩擦表面第三体由颗粒状分布向密实状态转变,表面微观硬度提高,摩擦系数下降,磨损率变化不明显.这归因于低速条件下摩擦副间的啮合程度大,使摩擦系数处于较高值.随速度增加,致密状第三体的易流动性具有润滑和平滑作用,起到降低摩擦系数的作用;在摩擦顺序从高速开始向低速进行条件下,摩擦表面被高速摩擦形成的致密第三体所覆盖,致密第三体的稳定性具有降低摩擦系数波动的作用.但磨损率在摩擦速度较低时出现快速增加.原因在于随摩擦速度的降低,摩擦温度降低,致密第三体脆性增加,致密第三体的大面积破裂和剥落提高了磨损率.     

超声马达摩擦学及其摩擦材料研究进展

超声马达是一种新型原动机，与普通电磁马达不同，这是一种摩擦驱动马达．为了促进超声马达的发展，对其研究中关于定子与转子界面接触驱动特性和摩擦磨损特性，超声波振动对定子和转子接触界面摩擦学特性的影响，转子摩擦材料的选择及其寿命预测等，从摩擦学角度对国内外的研究进展进行了综合归纳与评述，并且针对超声马达摩擦驱动的特点，提出了当前值得重视的一些研究内容．     

11Mo4Cr2V/42CrMo系统摩擦副材料磨损行为的研究

研究了干摩擦状态下11Mo4Cr2V/42CrMo系统摩擦副材料的摩擦磨损性能和磨损机理。采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪和摩擦磨损试验进行分析,结果表明：干摩擦120 min后,11Mo4Cr2V材料的比磨损量小,仅为2.096?10-15kg?m-1?N-1,材料的耐磨性能较好;摩擦系统中2种摩擦副材料的比磨损量非常接近,匹配效果很好;11Mo4Cr2V材料的磨损机理为磨粒磨损和黏着磨损的共同作用,42CrMo材料的磨损机理以磨粒磨损为主,伴随轻微的黏着磨损;42CrMo对偶材料的硬度高于11Mo4Cr2V材料的硬度,因此磨损程度较低。     

两种含氟空间润滑油的真空摩擦磨损行为研究

利用真空四球摩擦试验机系统考察了全氟聚醚（Z25）和甲基氟氯苯基硅油（FCPSO）两种空间润滑油在空气、真空和高纯氮气气氛中的摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱仪（XPS）分别分析了磨损表面的微观形貌及典型元素的化学状态。结果表明：Z25在3种气氛中均表现出低摩擦高磨损的特性,且真空中摩擦系数最低,这主要是由于Z25对摩擦副具有润滑和腐蚀的双重作用;FCPSO在3种气氛中均表现出高摩擦低磨损的特性,且真空中磨斑直径最小,这主要是由于FCPSO在摩擦副表面形成了FeCl2边界保护膜.     

芳纶纤维增强酚醛树脂摩擦材料的磨损机理研究

对芳纶增强酚醛树脂摩擦材料在模拟制动工况下的磨损机理进行了系统的实验研究,结果表明：在试验工况下,两种摩擦材料在与铸铁偶件对摩时均呈现粘着磨损和塑性变形特征;在高速和高压条件下塑性变形加剧,摩擦材料磨损表面可见熔融迹象;摩擦副接触表面发生材料的相互转移,两种摩擦材料均可在偶件表面形成转移膜,且在高速和高压条件下转移膜更易形成;Kevlar纤维作为增强相可以有效地提高摩擦材料的摩擦稳定性,并降低摩擦系数;摩擦材料的磨损机理主要为擦伤作用、粘着磨损和塑性变形。     

铜-石墨材料摩擦学行为的研究

采用粉末冶金技术制备了铜-石墨烧结材料,通过定速摩擦试验机,研究了石墨含量与第三体形态的关系及对材料摩擦性能的影响.结果表明:石墨含量小于15%时,石墨对材料的孔隙度及摩擦温度影响明显,表现出材料的摩擦磨损性能与石墨含量密切相关,这归因于干摩擦条件下摩擦表面形成的含有石墨粒子的第三体对摩擦性能作用明显.石墨含量低,形成的第三体金属成分高,硬质金属的犁沟作用导致摩擦系数和磨损率较高.随石墨含量增加,第三体中的石墨含量增加,这导致第三体致密程度和黏着程度降低,松散易流动的第三体有利于降低犁沟程度,从而起到降低和稳定摩擦系数、减少磨损率的作用.     

O′-Sialon-ZrO_2-SiC材料高温干摩擦下的摩擦磨损行为

研究了 Ｏ′ Ｓｉａｌｏｎ Ｚｒ Ｏ２ Ｓｉ Ｃ复合材料／１ Ｃｒ１３ 钢摩擦副在６００ ℃不同工况条件下的摩擦磨损特性．结果表明：在６００ ℃干摩擦条件下, Ｏ′ Ｓｉａｌｏｎ Ｚｒ Ｏ２ Ｓｉ Ｃ 复合材料的磨损质量损失远低于１ Ｃｒ１３ 钢的磨损质量损失; Ｏ′ Ｓｉａｌｏｎ Ｚｒ Ｏ２ Ｓｉ Ｃ 复合材料／１ Ｃｒ１３ 钢摩擦副的摩擦系数波动较大,磨损机制以粘着磨损和磨粒磨损为主     

不同温度下半金属摩擦材料的摩擦磨损性能研究

利用Ｄ－ＭＳ型定速摩擦试验机,考察了２种润滑相对半金属摩擦材料摩擦系数和磨损率随温度变化的影响情况,并采用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）和Ｘ射线能量色散谱等（ＥＤＡＸ）分析了２种复合摩擦材料中各组分对摩擦磨损性能的交互作用,揭示了半金属摩擦材料摩擦磨损的特性和机制。     

层片式复合材料摩擦性能与表面形态的研究

粉末冶金材料摩擦面上多组分的混合以及第三体的存在,不利于澄清材料中不同组分对摩擦性能的贡献程度.本文采用机械组合方法制备了铜-钢-铝层片式摩擦材料,通过定速摩擦试验机,在干、湿两种条件下,观察了3种组分的摩擦表面微结构随摩擦速度的变化过程,测试了不同条件下的摩擦性能.结果表明:铜良好的塑性和焊合性,易形成与基体黏附性良好的第三体,使表面的粗糙程度增加;钢较高的强度及其氧化物的脆性,形成的第三体流动性好且与基体的结合强度有限,容易发生开裂和脱落;铝形成的富氧化铝的第三体,其颗粒间较差的黏合程度易在表面弥散分布,使表面平整度好.在摩擦速度低于900 r/min条件下,水分的润滑作用使湿摩擦条件下的摩擦系数低于干摩擦;摩擦速度高于900 r/min时,水分的冷却和清理微细第三体颗粒的作用,降低了材料的软化程度和第三体的流动性,使湿摩擦系数大于干摩擦系数.     

聚双环戊二烯自润滑材料的高速干摩擦行为

采用拟反应注射成型法制备了含油聚双环戊二烯(PDCPD)材料.利用MMS-1G型摩擦磨损试验机考察了PDCPD材料在摩擦速率处于中高速(5～20 m/s)下的摩擦学性能.结果表明:含油PDCPD材料在中高速干摩擦下,表现出比纯PDCPD更优良的减摩耐磨性能.纯PDCPD材料的耐磨性受摩擦速率的影响相对较小,而PDCPD含油复合材料对摩擦速率更为敏感.在较低的摩擦速率下,纯PDCPD的磨损模式呈现明显的磨粒磨损;较高摩擦速率下,纯PDCPD主要为黏着磨损和微坑损伤.含油PDCPD材料具有完全不同于纯PDCPD的磨损模式,表现为轻微的表面擦伤和疲劳磨损.     

钢纤维对铜基金属陶瓷摩擦材料力学和摩擦学性能的影响

研究了钢纤维含量及长径比对汽车离合器用Cu基金属陶瓷摩擦材料硬度、力学性能及摩擦磨损性能的影响．结果表明,钢纤维同Cu基体结合良好,钢纤维可增加金属陶瓷的硬度和弯曲强度;钢纤维含量及长径比对Cu基金属陶瓷摩擦材料的摩擦磨损性能具有明显影响;随着钢纤维含量和长径比的增大,摩擦系数对比压的敏感性减弱;当钢纤维含量为10％～30％时,长径比较大的SF-1钢纤维增强Cu基金属陶瓷摩擦材料的综合摩擦磨损性能较优,相应的偶件磨损较轻微．     

天然牙和牙科材料的摩擦学研究现状与进展

评述了口腔摩擦学系统的特征与参数、口腔磨损环境以及天然牙和牙科材料的磨损机理,简要介绍了目前国内外关于天然牙和牙科材料的磨损性能测量方法以及口腔磨损环境模拟测试系统的研究现状,指出今后在考虑化学环境和各种力等因素协同作用条件下,应加强牙科材料的磨损机理、磨损预测模型及其标准的实验方法和模拟系统的建立等方面的研究.     

高温条件下热固性聚酰亚胺摩擦学性能研究

以3,3,4’,4’-联苯四甲酸二酐(s-BPDA)、4,4’-二氨基二苯醚(4,4’-ODA)、3,4’-二氨基二苯醚(3,4’-ODA)、4-苯乙炔苯酐(4-PEPA)为前驱体,设计并制备了热固性聚酰亚胺.采用球盘式高温摩擦磨损试验机进行室温(25℃)、100、200、250、300和350℃条件下的滑动摩擦磨损试验.通过表征不同温度磨损后的材料和对偶表面形貌,研究了其高温条件下的摩擦行为和磨损机制.结果表明:随着环境温度的升高,热固性聚酰亚胺的磨损率呈现先升高,后降低再升高的趋势;而摩擦系数却一直降低.这种趋势归结于聚合物接触表面机械性能的改变.不同温度条件下的磨损机理也是不同的,25和100℃条件下的磨损主要为疲劳磨损和磨粒磨损;随着环境温度升高到200℃时,磨损表面部分链段易于剪切,形成一层均匀的转移膜而降低了磨粒磨损;当温度升高至250、300以及350℃时,磨损表面的分子链段运动更加剧烈,在试验载荷持续挤压下,分子链间作用力破坏而剥落,磨损率急剧升高,表现为黏着磨损,并且环境温度越高,磨损率越大.     

MoSi_2高温磨损行为的配副特性研究

在XP-5型高温摩擦磨损试验机上考察了MoSi2与Al2O3、SiC和Si3N4配对副在1000℃大气环境不同滑动速率下的摩擦磨损行为,利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了试样的磨损表面形貌和相组成.结果表明:随着滑动速率的增加,摩擦系数和MoSi2的磨损率均呈下降趋势,SiC为更适合于MoSi2的高温配对副材料.与Al2O3配对时,MoSi2的磨损机理主要表现为黏着和氧化;与SiC和Si3N4配对时,MoSi2的磨损机理为研磨、轻微氧化和点蚀.     

纳米PTFE粒子复合Ni-P化学镀层的摩擦学行为

采用化学镀在Q235钢基材上制备了纳米和微米PTFE粒子的Ni-P/PTFE复合镀层.用球盘式摩擦磨损试验机研究了镀层摩擦系数与PTFE体积百分数的关系以及具有最小摩擦系数镀层的承载能力.结果表明:纳米和微米复合镀层均在PTFE的体积含量约26%时出现最佳的减摩效果,摩擦系数为0.11-0.15.纳米粒子复合镀层的摩擦系数与磨损量在较低载荷下与微米粒子复合镀层接近,但其承载能力远优于微米粒子复合镀层,两者临界载荷之比约为3.5.     

烷氧基硼酸铈的合成及摩擦学性能研究

合成了油溶性的异辛氧基硼酸铈,并对其摩擦学性能进行了评价,利用Ｘ射线光电子能谱对磨损表面Ｂ元素的组成及化学状态进行了分析,结果表明,异辛氧基硼酸铈具有良好的承载能力和抗磨减摩性能,Ｘ射线光电子能谱分析结果表明,在摩擦表面膜中,Ｃｅ和Ｂ分别以ＣｅＯ２、Ｂ２Ｏ３和Ｆｅ２Ｂ的形式存在。