不同压力下Ti3SiC2陶瓷的干摩擦磨损性能研究

采用反应烧结技术制备了Ti3SiC2陶瓷.利用环盘摩擦磨损试验机,研究了压力(载荷)对反应烧结Ti3SiC2陶瓷的干摩擦磨损性能的影响.试验在环盘摩擦试验机上进行,以低碳钢为对摩体,温度为25℃,相对湿度为23%~25%,滑动时间为0.5 h,滑动速度为0.5 m/s,法向压力为20~60 N.试验结果表明:随着压力的增大,Ti3SiC2陶瓷的干摩擦因数和磨损率均呈现先增加后降低趋势,干摩擦因数正压力为30 N时最大,而磨损量则在压力为40 N时最大.利用扫描电镜分析了压力对Ti3SiC2陶瓷的干摩擦磨损性能的影响,探讨了其摩擦磨损机理:当压力较小时,磨损以磨损表面发生流变和Ti3SiC2粒子脱落造成的磨粒磨损为主;当压力超过40 N时,则以氧化膜的轻微划痕和轻微黏着磨损为主.     

C/SiC复合材料摩擦性能及储油性能分析

复合材料因性能独特而备受关注,但其自身结构复杂且受到诸多因素的影响,因而对其摩擦学性能的研究仍有待进一步加强。为了对比不同摩擦配副对C/SiC复合材料摩擦性能及储油性能的影响,以C/SiC复合材料为研究对象,运用销盘摩擦学试验方法,研究了C/SiC复合材料与45#钢以及C/SiC复合材料与ZrO₂材料摩擦配副的摩擦学性能,采用三维形貌仪等仪器对C/SiC复合材料摩擦后的表面进行表征分析,研究其摩擦后的表面质量及其储油性能。结果表明,C/SiC复合材料与45#钢磨损剧烈,摩擦后表面储油性能严重下降;其与ZrO₂对磨则摩擦系数较低,磨损量较小,摩擦后的表面仍保持了较好的承载性能及储油性能,是一种良好的摩擦配副。研究结果为拓展C/SiC复合材料的应用及揭示其摩擦学特性提供了有力支撑。     

SiC颗粒增强物对铜基复合材料磨损行为转变的影响

采用粉末冶金结合热挤压的工艺制备SiCp/Cu复合材料,研究SiC颗粒增强物对铜基复合材料在不同载荷条件下磨损行为转变的影响规律;并与纯铜进行比较,探讨颗粒增强物对材料磨损行为影响的机理.结果表明,SiC颗粒的加入提高了铜基复合材料的耐磨性,延缓了高载荷条件下严重磨损的发生.在低于临界转变载荷时,复合材料的磨损表面形成硬度很高的机械混合层（MML）,改变了摩擦副的接触形式,对复合材料起到保护作用.高载荷条件下,SiC颗粒增强物可有效减轻亚表层的塑性变形量和粘着磨损程度,提高了材料发生严重磨损的临界转变载荷,有利于材料在高载荷滑动条件下的应用.     

碳化硅填充聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损性能

利用冷压烧结的方法制备不同含量和不同粒径的SiC颗粒填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,用M-200环块摩擦磨损试验机进行试验,研究SiC颗粒增强PTFE复合材料在干摩擦状态下的摩擦磨损特性,并且用电子扫描显微镜对复合材料的磨损表面形貌进行观测,对复合材料的磨损机制进行理论分析。此外,还比较了使用和不使用耦联剂对颗粒进行处理的实验对比。结果显示:SiC增强PTFE复合材料耐磨性能有了明显的提高。含量的增加使得耐磨性增强,摩擦系数增大;粒径的增大使得耐磨性降低,摩擦系数增大。比较而言,纳米SiC对PTFE摩擦磨损性能的改进最好。     

刹车速度对RMI-C/C-SiC复合材料摩擦磨损行为的影响

以针刺整体炭毡为坯体,采用化学气相浸渗法（CVI）增密制备C/C多孔体,然后采用熔硅浸渗C/C多孔体制备C/C-SiC复合材料。在MM-1000摩擦磨损试验机上测试该材料在不同刹车速度下的摩擦磨损行为,分别用金相显微镜和扫描电子显微镜观察摩擦表面及磨屑形貌。结果表明：复合材料摩擦因数随刹车速度的增加先升高后降低最后趋于稳定;在速度为2 500 r/min时,摩擦因数达到0.52;磨损量随刹车速度的提高而降低,在速度为1 000 r/min时,线性磨损量为最大值21.3μm/（面·次）;当刹车速度小于4 000 r/min时,摩擦磨损机理为很严重的磨粒磨损,当速度大于4 000 r/min时,摩擦磨损机理以粘着磨损和氧化磨损为主。     

纳米SiC含量对Ti3SiC2/Al复合材料摩擦磨损特性的影响

采用SPS方法制备出SiC和Ti3SiC2双相增强Al基复合材料,并在MM-200型摩擦磨损实验机上进行干摩擦试验。研究了不同含量SiC对Ti3SiC2/Al复合材料组织及耐磨性的影响,结果表明,颗粒体积分数及磨损载荷对复合材料摩擦磨损特性有显著影响。复合材料具有良好的摩擦磨损性能,烧结温度为550℃,SiC的体积分数从0.5%上升到2%时,复合材料的摩擦系数从0.34降到0.285,降低16.2%。烧结温度为400℃,SiC的体积分数从0.5%上升到2%时,复合材料的磨损量从0.0079降到0.0039,降低50.63%。     

炭/炭复合材料熔融渗Si研究

为了改善航空刹车副用炭/炭复合材料的摩擦磨损性能,对A,B 2种试样进行了渗Si处理.在试样A的摩擦磨损试验中,其线性磨损由原来的42 μm/次降低到17.56 μm/次,摩擦因数较稳定,均为0.36,并且摩擦磨损曲线的线型较好;试样B渗Si后也比渗Si前的摩擦磨损曲线线型好,同时解决了摩擦时的振动问题,但随试样中所生成SiC含量的增加,其摩擦因数由0.40→0.34→0.30降低,静盘线性磨损量由2.0→21.21→69.33 μm增加,对应的动盘线性磨损量也由1.4→23.12→52.85 μm增加.并从摩擦磨损的机理上进行了分析.实验结果表明,摩擦磨损性能一方面受A,B 2种试样的结构性能影响;另一方面是由渗Si后所生成SiC的性能和不同结构决定的.     

C/C复合材料及高强石墨的滑动摩擦磨损行为

在M 2000环 块摩擦试验机上测试了C/C复合材料及当前拟用作航空发动机主轴密封环材料的高强石墨的摩擦磨损行为.对材料试样在荷载为60,80,100,120和150N时的摩擦磨损行为进行研究,得出:高强石墨材料试样摩擦因数为0.22～0.24,而C/C复合材料试样摩擦因数仅为0.08～0.12.在80N时,2号试样体积磨损量达10.09×10-4cm3/次,而3号试样体积磨损量仅为1.36×10-4cm3/次;C/C复合材料与高强石墨材料相比摩擦因数低且稳定,磨损量小.这表明C/C复合材料比高强石墨材料更适合用作航空发动机主轴密封环.     

WC-Ni/SiC摩擦副滑动摩擦性能

以WC-(5,7,9)Ni硬质合金与SiC陶瓷材料为摩擦副,在MMU-10型屏显式材料端面摩擦磨损试验机上,研究该摩擦副材料在干摩擦条件下,不同压强、不同滑动速度时的摩擦磨损行为,利用扫描电子显微镜观察磨损后的表面形貌.结果表明:当压强一定时,随着滑动速度的增加,WC-Ni/SiC摩擦副的摩擦因数逐渐下降,并趋于平稳;当滑动速度一定时,随着试验压强P的增加,摩擦因数逐渐减小;摩擦因数还随合金中Ni含量的增加而增大;硬质合金的磨损量随材料的硬度降低而增大;当滑动速度0.95 m/s时,摩擦副材料的磨损机制与合金成分和试验压强P有关,当p=0.015 MPa时,WC-5Ni/SiC为粘着磨损,WC-7Ni/SiC和WC-9Ni/SiC表现为粘着和磨粒磨损综合作用机制;当p=0.60 MPa时,3种摩擦副的磨损机制主要是磨粒磨损.     

CuNiSn基自润滑复合材料室温下摩擦磨损性能研究

本论述采用粉末冶金工艺,以CuNiSn合金为基体,以微量纳米SiC为耐磨相,以PbO、石墨为润滑相,研制出一种CuNiSn自润滑复合材料.利用高温摩擦试验机考察了复合材料的摩擦磨损性能.采用SEM、EDS和XRD分析了材料各组元分布和摩擦表面组成.结果表明:该复合材料中各组元分布均匀,在室温时具有低的摩擦系数和良好的耐磨性.     

Topographical Parameter Characteristics of Dry Sliding Surfaces of Particle-Reinforced Aluminum Composites

Generally, friction and wear occur on the surface of the materials. It is necessary to investigate the dry sliding friction and wear behavior of surface. In this paper, 3-D topographical parameters were used to investigate the topographical characteristics of dry sliding surfaces for particle-reinforced aluminum composites on semi-metallic friction material. The experimental results indicate that the surface topography of the particle-reinforced aluminum composites can be divided into two types, the flaking-off pit type and the groove type. The composites whose surface topography is the flaking-off pit type possess superior heat conductivity and bearing area, lower wear rate, and higher friction coefficient than the groove type. Consequently, the flaking-off pit type surface topography is much better than the groove type for particle-reinforced aluminum composites on semi-metallic friction materials in dry sliding.     

不同制动速度下针刺毡炭/炭复合材料的摩擦磨损行为

用模拟刹车制动的摩擦试验机,研究了1种针刺毡结构炭/炭复合材料在不同制动速度下的摩擦磨损性能,并在光学显微镜下直接对摩擦表面进行了观察和分析．研究结果表明在制动速度为5m/s或静态条件下,针刺毡炭/炭复合材料的摩擦因数很低,但在制动速度为10m/s、能量较小时摩擦因数出现了峰值;在制动速度升高到20m/s后,摩擦因数较高且随刹车速度变化趋于稳定,显示出优良的高能高温制动性能;只要制动速度不是极高(如28m/s),这种材料均具有很好的抗磨损性能,其中磨损量在制动速度为15m/s时达到最大值,该制动速度对应于飞机进出场滑行制动速度;摩擦表面微观结构及氧化状况取决于制动条件的影响,炭磨屑和基体炭在制动过程中会优先氧化．     

不同载荷和对偶下C/C-Cu复合材料的摩擦磨损性能

以炭纤维针刺整体毡为预制体,用化学气相渗透（CVI）、浸渍/炭化（I/C）的方法制备密度和基体炭不同的C/C多孔坯体,采用真空熔渗将铜合金液渗入C/C坯体中制备C/C-Cu复合材料,研究试验条件对复合材料摩擦磨损性能影响。研究结果表明：随着时间的延长,C/C-Cu复合材料摩擦因数趋于稳定;随着载荷的增加,摩擦因数和体积磨损先增后减,当载荷为80 N时达到最大值;试样摩擦因数和体积磨损与对偶件有关,当采用硬度较高的40Cr钢为对偶件时,试样摩擦因数随着时间的延长而增加并趋于稳定,且磨损量最大;当采用硬度低的黄铜和紫铜为对偶件时,试样摩擦因数随着时间变化不大,与紫铜对偶时的磨损量最小;C/C-Cu复合材料的磨损机制主要为磨料磨损、粘着磨损,采用40Cr钢作对偶时氧化磨损加大。     

不同环境介质中TC4合金微动磨损机理研究

采用SRV-IV微动磨损试验机探究GCr15/TC4合金配副在空气介质和纯水环境中混合滑移状态下的微动磨损特性.使用激光共聚焦显微镜和扫描电镜表征三维形貌、磨损体积、磨损表面形貌,结合摩擦系数曲线和微动图探究在不同环境介质中TC4合金在混合滑移状态下微动磨损机制.结果表明:混合状态下,摩擦系数曲线在3种介质中变化趋势基本一致.干摩擦条件下,25 ℃空气环境中摩擦系数较高而且波动程度较大,磨损体积最大,磨损机制主要为粘着磨损和轻微的氧化磨损;300 ℃大气环境中,摩擦系数和波动程度最小,高温和摩擦热加速了磨粒的氧化形成第三体,揭示了TC4合金具有高温耐磨特性,磨损机制为粘着磨损和氧化磨损.与干摩擦相比,水覆环境中摩擦系数、波动程度以及磨损率介于两者之间,水介质起到润滑和减摩作用,磨损机制为磨粒磨损.     

PTFE纤维织物复合材料衬垫的高速摆动摩擦特性

利用自制的摩擦磨损试验机,研究了聚四氟乙烯纤维织物复合材料衬垫的高速摆动摩擦磨损性能,考察了摆动频率和摆动角度对聚四氟乙烯纤维织物复合材料衬垫高速摆动摩擦特性的影响。试验结果表明:在平均线速度相等条件下,摩擦因数随摆动频率的增大而增大,随摆角的增大而减小;在相同平均线速度下,频率高时的摩擦温度和磨损量更高。本试验条件下,PTFE纤维织物复合材料衬垫的磨损机制主要为疲劳引起的片状脱落。     

TiC/ZA43复合材料耐磨性能的试验研究

采用原位接触反应法制备了ＴｉＣ／ＺＡ４３复合材料,并对其在干摩擦和预先滴油润滑条件下的摩擦摩损性能进行了试验研究,同时还用扫描电子显微镜对试样磨损表面形貌进行了观察,进而对材料的磨损机理作为分析与讨论,结果表明,随着ＴｉＣ质量分数的增大,ＴｉＣ／ＺＡ４３复合材料的耐磨性能提高,ＺＡ４３合金的磨损机理是以严重的犁削和磨损为主,而ＴｉＣ／ＺＡ４３复各材料的磨损机理则以轻微的犁削和氧化磨损为主。     

晶须表面改性及其填充聚醚醚酮摩擦学行为

利用溶胶-凝胶(sol-gel)、氟表面活性剂(FSO)和钛酸酯偶联剂(NDZ-102)等对钛酸钾晶须(PTW)进行了表面改性,对比了改性后水接触角的变化,考察了干摩擦条件下PTW改性对聚醚醚酮(PEEK)复合材料摩擦磨损性能的影响. 利用SEM和光学显微镜观察了磨损面和对偶面转移膜形貌,并分析了其磨损机理. 实验结果表明:改性后PTW的水接触角均有不同程度的提高,FSO改性得最高;改性后PEEK复合材料的摩擦因数均降低,在各载荷下FSO和溶胶-凝胶改性PTW后PEEK复合材料耐磨性明显优于未改性的,300 N载荷下较未改性的分别提高2.64和2.11倍;但是NDZ-102改性却降低了复合材料的耐磨性.     

不同刹车压力下C/C复合材料的摩擦磨损性能

研究了粗糙层和光滑层2种不同热解炭与树脂炭混合基体炭/炭复合材料在不同制动压力下的摩擦磨损性能,且对摩擦表面与磨屑进行了SEM观察和分析,并采用X射线衍射与激光喇曼光谱测定了在不同刹车压力下摩擦表面的石墨化度.研究结果表明:C/C复合材料的摩擦因数由摩擦表面所形成的摩擦膜所决定,随着刹车压力的增大,摩擦膜更完整平滑,摩擦因数呈降低趋势,磨损则随刹车压力的增大而呈增大趋势;粗糙层结构C/C复合材料即使在高制动压力下,仍能具有较高的摩擦因数,显示出优良的高压摩擦性能;高压下摩擦表面会发生应力石墨化作用,这是高压下摩擦因数下降的原因之一.     

受电摩擦磨损的研究现状

介绍了目前国内外受电摩擦磨损的研究现状 ,受电摩擦副的摩擦磨损机理。资料表明 ,电场中摩擦副的确受到诸如电流、电压、电弧等电力学条件的影响 ,磨损率随电流的增加而增加 ,摩擦系数虽然也增加 ,但在试验过程中变化较大 ;载流条件下的磨损形式是粘着磨损和磨粒磨损 ,而无电流条件下的磨损形式主要是粘着磨损。同时本文也指出了研究的不足之处