γ射线辐照PTFE的摩擦磨损性能研究

在干摩擦条件下,利用M200型环 -块磨损试验机对聚四氟乙稀在γ射线辐照后的摩擦磨损性能进行了实验研究,结果表明,在辐射剂量从 0增至 200KGy时,PTFE材料经γ辐照后,其耐磨性显著提高;至辐射剂量达 300KGy时,其磨损量降至最低,降幅达 94. 4%;其后,随辐射剂量的进一步增加,其磨损量未再有显著的变化。其耐磨效果与在PTFE基体中填充无机 "硬粒子"的效果相当,但与填充无机粒子相比,辐射PTFE对摩擦对偶面没有 "研磨 "损伤。辐照后其摩擦系数略有变化,当辐射剂量从 0增加到 80KGy时,摩擦系数从 0. 214增至 0. 220,但辐射剂量进一步增至 400KGy时,摩擦系数缓慢降至 0. 184。磨屑的显微分析表明,随着辐射剂量的增加,磨屑逐渐从粗长的片状变为细小的纤维状。辐照后其硬度有所增加。文章还讨论了PTFE辐照后的耐磨机理。     

γ辐照对a-C: H薄膜微观组织、力学性能及摩擦学性能的影响

近年来随着核能及其核装备的发展,辐照环境下高能粒子对润滑材料服役行为的影响受到越来越多的关注. 本研究利用自行设计研制的磁控溅射系统制备a-C: H润滑薄膜,并对其进行伽马 (γ) 辐照处理. 考察γ辐照康普顿效应对a-C: H薄膜微观组织、力学性能和摩擦学性能的影响. 结果表明:经γ辐照后a-C: H薄膜存在由sp2杂化C原子结构向sp3杂化C原子结构转变的趋势,且辐照使得C-H键发生断裂,薄膜内H原子的键合能降低. 伽马辐照使得a-C: H薄膜的纳米机械性能显著提高,辐照样品的残余应力也随辐照剂量呈增加趋势. 此外,γ辐照也使得a-C: H薄膜的摩擦系数和磨损率轻微增加. 综合分析可知,γ辐照在测试剂量范围内对a-C: H薄膜的摩擦性能影响有限,但辐照诱发应力的增加是限制其在核环境中应用的主要因素.      

γ射线辐照聚四氟乙烯复合材料的结构和摩擦磨损性能研究

通过γ射线辐照聚苯酯改性聚四氟乙烯(PTFE/POB)复合材料,利用红外光谱、X射线衍射、DSC等对辐照前后材料的化学组成、结晶结构等进行了表征,并与γ射线辐照纯PTFE材料作对比,考察了热稳定性能、拉伸性能和摩擦磨损性能. 结果表明:γ射线辐照并未造成PTFE/POB 材料的化学组成和热稳定性能的明显变化,但使得PTFE分子量降低,结晶度增大;相比纯的PTFE材料,POB的加入一定程度上提高了PTFE的抗辐照能力,延缓了PTFE分子量下降程度和再结晶化能力. 辐照对PTFE/POB材料的耐磨性能影响并不显著,但摩擦系数均有不同程度的降低,且随着辐照剂量的增大,呈现先增大后减小的变化趋势,这与辐照后PTFE的分子量、结晶度及带晶尺寸变化,以及POB自身的抗辐照能力等密切相关.      

高速列车铁基烧结闸片材料的摩擦磨损性能研究

采用粉末冶金工艺,通过对材料组成和工艺等的实验研究,获得了一种铁基烧结闸片材料,对材料的物理机械性能、摩擦磨损性能和微观组织结构等进行了分析测试,探讨了烧结摩擦材料的摩擦磨损机理以及材料微观组织结构与摩擦磨损性能之间的关系。结果表明：该材料摩擦系数较高（0．31）,磨损率低（0．022mm/次）,摩擦稳定性优良;同时具有良好的物理机械性能,是一种潜在的高速列车制动闸片材料。烧结摩擦材料的摩擦机理归于啮合和粘着,而磨损机理归于磨粒磨损和疲劳裂纹萌生及扩展。     

增强纤维含量对汽车摩擦材料性能的影响

研究了混杂纤维增强材料对汽车摩擦材料的机械性能及摩擦磨损性能的影响。结果表明：摩擦材料的冲击强度,三点弯曲断裂强度及硬度随纤维含量的增加而提高,并均达到使用要求;纤维含量对摩擦系数和磨损率影响较大,含体积分数１０％混杂纤维的材料具有较高的摩擦系数和较低的磨损率;ＳＥＭ及ＥＤＸ分析表明,其磨损机理亦与增强纤维含量密切相关。     

增强纤维含量对汽车摩擦材料性能的影响

研究了混杂纤维增强材料对汽车摩擦材料的机械性能及摩擦磨损性能的影响．结果表明：摩擦材料的冲击强度、三点弯曲断裂强度及硬度随纤维含量的增加而提高,并均达到使用要求;纤维含量对摩擦系数和磨损率影响较大,含体积分数１０％ 混杂纤维的材料具有较高的摩擦系数和较低的磨损率;ＳＥＭ 及ＥＤＡＸ分析表明,其磨损机理亦与增强纤维含量密切相关．     

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     

炭纤维对纸基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

研制了几种炭纤维增强纸基摩擦材料,采用热分析仪和惯量摩擦试验机研究了炭纤维含量同摩擦材料的耐热性能和摩擦磨损性能的相关性.结果表明:炭纤维含量对摩擦材料的耐热性能、动摩擦系数、静摩擦系数和磨损率有较大影响;随着炭纤维含量增加,摩擦材料的起始分解温度升高,热分解速率减慢,动摩擦系数呈增大趋势,静摩擦系数和磨损率呈现减小趋势;当炭纤维含量超过5%时,动摩擦系数达到0.13左右且保持恒定;当炭纤维含量超过10%时,静摩擦系数降至0.15左右且保持恒定,纸基摩擦材料的体积磨损率小于4.5×10-8cm3/J.     

高分子材料机械密封磨损特性及表面织构的影响

为提高金属/高分子材料机械密封的抗磨损性能,采用光刻-电解技术在316不锈钢表面制作微凹坑阵列形式的表面织构,与5种不同弹性模量的高分子材料组成摩擦副进行磨损试验.试验结果表明,对弹性模量最小的UHMWPE材料,表面织构起到了增磨作用,对其他四种弹性模量较高的材料,表面织构起到减磨作用,而且,随着高分子材料弹性模量的增大,表面织构表现出的减磨作用也随之增大.为解释这个现象,利用ANSYS有限元分析软件对摩擦副接触面进行了应力和变形分析,结果表明:织构化表面在接触过程中会产生应力集中和表面形变,材料的弹性模量越小,凹坑引起的变形越明显,可能产生的切削作用越显著.     

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．     

摩擦偶件材料对非晶含氢碳薄膜摩擦学性能的影响

利用等离子体增强化学气相沉积技术在单晶硅基底上制备了非晶含氢碳薄膜；采用Raman光谱仪、红外光谱仪和原子力显微镜等研究了碳膜的微观结构和表面形貌；采用UMT-2MT型摩擦磨损试验机考察了摩擦偶件材料对碳膜摩擦学性能的影响，并探讨了其磨损机制．结果表明：所制备的非晶含氢碳膜均匀、致密，硬度较高；当碳膜同高硬度陶瓷材料配副时，其摩擦系数低而稳定，薄膜呈现轻微擦伤和剥落磨损特征；当碳膜同低硬度的金属材料配副时，其摩擦系数高且不稳定，薄膜呈现严重粘着和磨粒磨损特征．薄膜的摩擦磨损行为同薄膜和摩擦偶件之间的相互转移有关．     

紫外辐照对MoS2/酚醛环氧树脂黏结固体润滑涂层摩擦学性能的影响

制备了MoS2/酚醛环氧树脂黏结固体润滑涂层,并采用紫外辐照装置进行辐照,考察了紫外辐照对涂层的表面形貌、化学组成以及摩擦学性能的影响.SEM观察发现辐照后涂层表面出现低分子碎片堆积,XPS分析发现辐照后涂层表面O的相对含量显著增加,而C含量明显降低,这说明紫外辐照导致了涂层表面的氧化降解,而氧化作用使得涂层表面的黏结剂发生部分降解.对固体润滑剂MoS2的分析表明,辐照导致MoS2发生部分氧化.辐照后涂层摩擦系数增大,耐磨性降低.     

激光表面织构对不同材料干摩擦特性的影响

采用环-块线接触摩擦磨损试验,研究了经激光处理后不同织构面密度的45钢和12Cr凹坑形织构试件的干摩擦磨损特性.借助高精度天平分析了试件磨损量,采用三维形貌仪和扫描电镜对试件表面形貌进行了分析.研究结果表明:激光表面织构化使得45钢试件表面形成可以改善摩擦性能的高硬度质点;在相同试验条件下,与无织构试件相比,45钢织构环试件磨损量明显降低,而12Cr织构环试件磨损量却有所升高;织构试件的磨损量在一定范围内随着织构面密度的增加而降低;激光织构化对摩擦系数的稳定值影响不大.     

铝合金板材塑性性能的研究

铝合金在汽车工业中的广泛应用对于降低汽车重量、减少燃油消耗和汽车尾气的排放量具有十分重要的意义，但其室温塑性成形性能却受到了锯齿形屈服行为的影响，从而制约了铝合金进一步的推广应用。本文基于合金材料塑性变形过程中位错和溶质原子间相互作用的分析，建立了一个可用于描述锯齿形屈服现象的唯象本构模型。该模型将溶质原子对位错运动的钉扎效应和位错挣脱后的脱钉效应置于一个统一的框架内进行考虑，而这两个效应的相互竞争将决定材料宏观变形行为的发展演化。基于该模型的数值模拟结果和实验测试结果取得了良好的一致性，从而验证了理论和模型的有效性。     

Effect of Irradiation on the Stability and Natural Vibrations of Containment Shells

An approximate approach is proposed to solve the problem on the natural vibrations and stability of an NPP reactor containment. Radiation alters the mechanical properties of such shells and causes volumetric expansion of their material. The problems are solved within the framework of the Timoshenko kinematic hypotheses by reducing shells inhomogeneous throughout the thickness to homogeneous shells with reduced tension–compression, shear, and flexural rigidities     

Large and Small Scale Materials Testing of HT-9 Irradiated in the STIP Irradiation Program

The Fuel Cycle R&D (FCRD) initiative is investigating methods of burning minor actinides in a transmutation fuel. To achieve this goal, the fast reactor core materials must withstand very high doses. Small scale materials testing methods in addition to large scale materials testing allows one to gain more insight by providing more data on the same sample while being able to probe areas of interest which are not accessible otherwise. Furthermore, the sample volumes were so small that the tests could be considered a non destructive test since the amount of material needed is so small that a macroscopic structure would not be affected. Tensile testing, micro hardness testing and micro compression testing on focused ion beam (FIB) microscope manufactured pillars were performed on remaining parts of tensile test specimens tested and irradiated in the Spallation Target Irradiation Program (STIP). It is shown that the increases of yield strength measured by tensile testing, micro compression testing and micro hardness testing all showed the same trend. In addition FIB based techniques also allowed fabrication of LEAP samples of such a small size that their residual activity was below detectable levels thus allowing them to be handled and analyzed in a manner comparable to inactive specimens.     

Measurement of Dynamic Properties of Viscoelastic Materials

An improved method to measure the dynamic viscoelastic properties of elastomers is proposed. The method is based on the analysis of forced oscillation of a cylindrical sample loaded with an inertial mass. No special equipment or instrumentation other than the ordinary vibration measurement apparatus is required. Upper and lower surfaces of the viscoelastic material sample were bonded to a load disc and a rigid base plate, respectively. The rigid base plate was subject to forced oscillations driven by a vibration exciter. Two accelerometers were attached to monitor the displacement of the base plate and the load disc. The recorded magnitude ratio and the phase difference between the load disc and the base plate vibrations represent the axial, dynamic deformation of the sample. The data are sufficient to obtain the dynamic properties of the sample, oscillation properties of vibration exciter, whereas the sensitivity of gauges having no effect on the calculation results. For accurate calculation of the properties, a two-dimensional numerical model of cylindrical sample deformation was used. Therefore, a form factor, which takes into account the sample sizes in one-dimensional models, is not required in this method. Typical measurement of the viscoelastic properties of a silicone rubber Silastic® S2 were measured over the frequency range from 10 Hz to 3 kHz under deformations (ratio of vibration magnitude to sample thickness) from 10^?4% to 5%. It was shown that the modulus of elasticity and the loss tangent fall on a single curve when the ratio of load mass to sample mass changed from 1 to 20. When the sample diameter was varied from 8 to 40 mm, the modulus of elasticity fall on the same curve, but the loss tangent curves showed some degree of scatter. Studied temperature dependence and nonlinear behavior of viscoelastic properties is found not to be associated with this effect.     

材料高温力学性能理论表征方法研究进展

随着科学技术的迅猛发展,材料在高温领域的应用越来越广泛.然而高温下材料的力学性能和常温相比有很大差异,材料的高温力学性能研究和表征已成为当前的研究热点.论文对材料在高温下力学行为理论表征方法研究的最新进展进行了总结和回顾.着重介绍了近年来高温陶瓷材料的断裂强度、金属材料的屈服强度、弹性模量与本构关系的温度相关性理论表征方法的研究进展.最后,总结已有研究工作的特点和不足之处,对材料高温力学性能理论表征方法的后续研究进行了展望,就进一步研究提供建议.