氮化硅陶瓷球研磨过程中磨损形式的研究

为掌握不同研磨条件下氮化硅(Si3N4)陶瓷球表面的磨损形式,在球-盘式磨损实验装置上,采用不同载荷及磨料粒度和浓度的碳化硼(B4C)磨料进行了磨损实验.通过显微镜观察陶瓷球表面确定其磨损形式,并绘制了磨损形式与载荷及磨料浓度的关系图.研究发现磨损形式与磨粒粒径关系不大;载荷较大或磨粒浓度较低时氮化硅陶瓷球表面发生二体磨损,反之则产生三体磨损.建立了磨损"接触刚度"理论公式,计算确定了实验条件下氮化硅陶瓷球磨损形式的转换点数值为20."接触刚度"小于20时,氮化硅陶瓷球表面发生二体磨损,反之则产生三体磨损.由此可预测不同研磨条件下氮化硅陶瓷球的磨损形式.     

球—盘微动摩擦件磨损体积的测量与计算

一般地说，由于微动磨损量很小，测定非常困难，所得结果的误差通常都相当大，尽管几十年来人们对微动磨损进行了好些研究，然而至今却还没有建立起统一而完善的微动磨损量的测量和计算方法，以至很难以试验结果进行定量比较，因此，根据ＳＲＶ微动磨损试验机的工作原理，利用几何和数学分析手段提出一种能够比较精确地测量和计算球－盘接触型微动摩擦件磨损量的方法，并且利用不同的模型对计算方法进行了简化，从而得到了球和盘的磨     

氧化锆陶瓷的摩擦磨损行为与机理

氧化锆陶瓷的工程应用前景广阔，在许多场合都必须与水或水溶液接触，但有关这种陶恣在水中的摩擦磨损行为和机理的研究报道不多见，而且已有的工作也不够深入。因此，对氧化锆陶瓷分别在水润滑和干摩擦下的摩擦学特性及其磨损机理进行了考察。     

微波烧结氮化硅基复合陶瓷刀具材料摩擦特性研究

采用微波烧结技术制备了一种氮化硅基复合陶瓷刀具材料,研究了其与三种不同属性的硬质材料(氮化硅、硬质合金和GCr15轴承钢)在不同载荷下对摩时的摩擦特性与磨损机理.研究结果表明:当与氮化硅对摩时,磨损率最大且磨损率随载荷增大急速升高,磨损主要以脆性剥落形式存在;当与硬质合金对摩时,摩擦系数最小,随载荷增加磨损机理由磨粒磨损转变为磨粒磨损与疲劳磨损共同作用.当与轴承钢对摩时,磨损率最小,因在摩擦过程中在磨痕表面形成金属黏着,其磨损率随载荷的增大而减小.与商业的氮化硅陶瓷刀具材料相比,微波烧结氮化硅陶瓷刀具材料摩擦系数略有降低,磨损率降低了14.17%～59.49%.     

气相润滑下氮化硅磨损行为的研究

在３７０℃于气相润滑下对Ｓｉ３Ｎ４分别与Ｍ５０工具钢和Ｓｉ３Ｎ４对磨时的磨损行为进行试验研究，试验所用润滑剂有三甲苯基磷酸酯，矿物油ＰＲＬ７５５８，油酸和聚酯类合成油ＴＭＰＴＨ，研究结果表明，气相润滑可以有效地降低Ｓｉ３Ｎ４陶瓷的磨损，Ｓｉ３Ｎ４与钢对磨时的磨损比其与Ｓｉ３Ｎ４对磨时的小；在矿物油中添加少量的三甲苯基磷酸酯，或在矿物油中加入适量的聚酯类合成油，都可以进一步降低Ｓｉ３Ｎ４的磨损，Ｘ射     

硅酸钠缓蚀液润滑下氮化硅—灰铸铁磨损表面膜的形成机理研究

通过摩擦磨损试验，发现氮化硅与灰铸铁配副在硅酸钠缓蚀液润滑下，氮化硅磨损表面由于发生摩擦化学反应而变得超光滑；灰铸铁磨损表面则经历局部表面膜的反复形成与剥落过程，最终形成一支含硅胶，硅酸盐和石墨的表面膜，表面膜的形成使灰铸铁磨损表面光滑化。超光滑的氮化硅表面与光滑的灰铸铁表面的润滑条件下表现出优异的摩擦学性能。     

球－盘微动摩擦件磨损体积的测量与计算

一般地说，由于微动磨损量很小，测定非常困难，所得结果的误差通常都相当大．尽管几十年来人们对微动磨损进行了好些研究，然而至今却还没有建立起统一而完善的微动磨损量的测量和计算方法，以至很难对试验结果进行定量比较．因此，根据ＳＲＶ微动磨损试验机的工作原理，利用几何和数学分析手段提出了一种能够比较精确地测量和计算球－盘接触型微动摩擦件磨损量的方法，并且利用不同的模型对计算方法进行简化，从而得出了球和盘的磨损体积计算公式。只要借助轮廓仪和读数显微镜测量出有关参数，就可以比较精确地计算出球和盘的微动磨损体积，为了验证这种计算方法的实用性和可靠性，还进行了５２１００钢对不同含钨量的Ｎｉ－Ｗ合金镀层的ＳＲＶ微动磨损试验，测量结果与计算结果具有较好的一致性，由此可见，根据所提计算方法得到的计算结果，不仅可以增强ＳＲＶ试验机测试结果的可比性，也为利用这种试验机深入开展微动磨损研究提供了参照依据。     

两种压铸镁合金的微动磨损行为研究

采用液压高精度材料试验机考察了压铸镁合金AZ91D和AM60B在平面-球面接触条件下的微动磨损行为,研究了循环次数、位移幅值、法向载荷和频率等参数对镁合金摩擦磨损性能的影响,分析了其磨斑表面和磨屑的微观形貌,并探讨了其微动磨损机理.结果表明:镁合金AZ91D和AM60B的摩擦系数随着法向载荷的增加而减小,磨损体积损失随频率增加而减小;AZ91D镁合金的抗微动损伤能力优于AM60B镁合金,二者的微动磨损机理相似,其主要磨损形式包括粘着磨损、表面疲劳(脱层)磨损、磨粒磨损以及明显的氧化磨损.     

三种结构陶瓷摩擦副的干摩擦磨损研究

对３种结构陶瓷摩擦副－Ｓｉ３Ｎ４／Ｓｉ３Ｎ４，Ｓｉ３Ｎ４／Ａｌ２Ｏ３和Ｓｉ３Ｎ４／ＳｉＣ的干摩擦磨损行为进行了对比试验研究，并且通过扫描电子显微镜和Ｘ射线衍义对试样的磨损表面形貌和磨屑进行了观察与分析，利用射线光电子能谱仪研究了磨屑健能和分析了表面摩化学过程。     

Mg—PSZ陶瓷在不同环境温下的摩擦磨损行为与机制研究

研究了氧化镁部分稳定氧化锆陶瓷（Ｍｇ－ＰＳＺ）在不同环境温度下的摩擦磨损行为与机制。结果表明：室温时,Ｍｇ－ＰＳＺ陶瓷的磨损机制主要是微观犁削和微观断裂,温度为２００℃时陶瓷磨损表面形成的针（轴）状磨损呈现“滚动轴承”效应,表现出最低的摩擦系数和磨损率;随着温度的进一步升高磨损率增大;４００℃以上可使偶件的磨损率急剧上升,其磨损机制则转变为脆性断裂和晶粒剥落。     

碳化物衍生碳涂层/氮化硅摩擦副在水润滑下的摩擦学性能

基于SiC陶瓷在水润滑条件下可能出现因摩擦界面无水或过载引起的失效问题,考察了SiC陶瓷、碳化物衍生碳(CDC)涂层在干摩擦和水润滑条件下的摩擦磨损性能.研究结果表明:CDC涂层在干摩擦和水润滑条件下均具有优异的摩擦学性能,可在摩擦界面无水或过载下正常工作;在水润滑条件下,CDC涂层在宽的载荷和滑动速度下具有优异的摩擦学性能.从微结构角度分析比较了CDC涂层与商品石墨的差异,并由此讨论了其摩擦学性能的差异.讨论了加工SiC陶瓷引起的表面织构对CDC涂层在水润滑条件下摩擦学性能的影响机制.     

纳米Si3N4填充聚双马亚酰亚胺摩擦磨损性能研究

采用烧铸成型法制备纳米Si3N4颗粒填充聚双马来酰亚胺复合材料,考察了纳米Si3N4质量分分别为0．5％、1．0％、1．5％及2．0％的复合材料的摩擦学性能,并且扫描电子显微镜对磨损表面形貌和磨屑进行了分析。结果表明,纳米Si3N4颗粒对聚双马亚酰亚胺的摩擦磨损性能具有明显的改性作用,尤其是当纳米Si3N4的质量分数为1．5％时,复合材料的磨擦磨损性能最佳,摩擦系数降为0．25,磨损率降低72％。     

Si3N4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的在干摩擦条件下的摩擦磨损行为,通过该摩擦副的摩擦系数随勒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。     

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.     

反应烧结Ti3SiC2材料的载流摩擦磨损性能

采用HST-100型摩擦磨损试验机,研究了载流条件下法向载荷和电流对Ti3SiC2材料摩擦磨损性能的影响,同时借助JSM-6700F型扫描电子显微镜研究了Ti3SiC2材料的磨损机理.结果表明:当电流为0 A时,Ti3SiC2材料磨损主要以机械磨损为主,随着载荷的增加,摩擦系数逐渐减小,在120 N时达到最小值0.32.在载流条件下,Ti3SiC2材料磨损主要以电弧烧蚀和机械磨损为主,随法向载荷的增加摩擦率逐渐减小,在120 N时磨损率接近于非载流条件下单纯的机械磨损量2.2×10-6mm3/(N.m).在高载荷和不同电流条件下,Ti3SiC2材料均表现出良好的载流摩擦磨损性能.     

Al2O3/TiC基陶瓷刀具材料的高温摩擦磨损性能研究

采用UMT-2球-盘式高温摩擦磨损试验机,考察了A l2O3/TiC基陶瓷刀具材料在200℃至600℃范围内的高温摩擦磨损性能,并分别使用大景深显微镜,白光干涉仪和扫描电镜观察试验后磨痕的轮廓和微观形貌.结果表明：A l2O3/TiC陶瓷刀具的摩擦系数随环境温度的升高先升高,在600℃时开始降低,摩擦系数的数值在0.1~0.4之间;磨损量随着摩擦滑动速度的升高而降低,随着摩擦环境温度的升高而升高,磨损量的数值在4×10-7~9×10-7mm3/（N.m）之间;随着摩擦温度的升高,磨痕轮廓两侧具有明显的材料转移现象,A l2O3/TiC陶瓷材料主要磨损机理是裂纹的产生与材料的脱落.     

O''-Sialon-BN复合材料的摩擦磨损性能研究

考察了 O - Sialon- BN复合材料 /普碳钢摩擦副在室温条件下的摩擦磨损性能 ,采用扫描电子显微镜观察分析复合材料试样的微结构和磨损表面形貌 ,并分析了其磨损机理 .结果表明 :室温干摩擦条件下 ,O - Sialon- BN复合材料 /普碳钢摩擦副的磨合期长达 2 0 min;经过磨合期后摩擦系数稳定在 0 .82左右 ;复合材料的主要磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损 .O - Sialon- BN复合材料具有较高的强度、硬度和断裂韧性 ,这是其具有良好抗磨性能的重要原因 .在摩擦过程中 ,O - Sialon- BN材料磨损表面形成的铁及其氧化物转移膜起一定的减摩抗磨作用 ,而 O - Sialon- BN复合材料中的 BN起一定的固体润滑作用     

O′—Sialon—BN复合材料的摩擦磨损性能研究

考察了O′－Sialon-BN复合材料／普碳钢摩擦副在室温条件下的摩擦磨损性能，采用扫描电子显微镜观察分析复合试样的微结构和磨损表面形貌，并分析了其磨损机理，结果表明，室温干摩擦条件下，O′－Sialon-BN复合材料／普碳钢摩擦副合期长达20min，经过磨合期后摩擦系数稳定在0.82左右，复合材料的主要磨损机制为粘着磨损和磨拉磨损，O′－Sialon-BN复合材料具有较高的强度，硬度和断裂韧性，这是其具有良好抗磨性能的重要原因，在摩擦过程中，O′－Sialon-BN材料磨损表面形成的铁及其氧化物转移膜起一定的减摩抗磨作用，而O′－Sialon-BN复合材料中的BN 一定的固体润滑作用。     

反应烧结Ti_3SiC_2/TiC复合材料摩擦磨损性能研究

采用无压反应烧结技术制备Ti3SiC2/TiC复合材料,利用XRD-7000型衍射仪、INSTRON-1195型电子万能试验机、JSM-6700F型扫描电子显微镜、HST-100型摩擦磨损试验机对Ti3SiC2/TiC复合材料烧结试样的相组成、抗弯强度、断口显微形貌和载流摩擦磨损性能进行了研究.结果表明:在1550℃下可制备得到均匀致密的Ti3SiC2/TiC复合材料;随着试样中TiC含量的增加,复合材料抗弯强度逐渐增大;当TiC质量分数达到18%左右时,抗弯强度明显增加,摩擦系数趋于稳定,磨损率快速下降;电流强度是Ti3SiC2/TiC复合材料摩擦磨损性能的主要影响因素,随着试验电流强度的增强,摩擦系数和磨损率明显增大;同时在摩擦表面生成一层熔融状氧化膜(非载流:SiO2、TiO2和FeTiO3载流:FeTiO3和Fe2.35Ti0.65O4),主要磨损形式为电弧烧蚀和氧化磨损.     

碳钢表面碳—氮共渗层在高速干摩擦条件下的摩擦学性能研究

对 2 0 # 钢试样进行碳 -氮共渗热处理 ,考察了共渗层在高速干摩擦条件下的摩擦学性能 ,并用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪对其磨损表面形貌和元素化学状态进行了分析 .结果表明 :随着滑动速度的增加 ,2 0 # 钢表面碳 -氮共渗层的磨损率逐渐降低 ,当滑动速度达到 35m/s左右时 ,磨损率显著增大 .扫描电子显微镜和X射线光电子能谱分析结果表明 ,高速轻载干摩擦条件下 2 0 # 钢表面碳 -氮共渗层的摩擦学性能同磨损表面氧化物的形成和剥落密切相关 ,而磨损率的显著增加是由于磨损表面氧化物类型发生从Fe2 O3 到FeO的转变所致 .