磁场强度对叠层复合材料摩擦学性能的影响

采用叠装-粘接工艺制备了不同润滑剂含量的钢-聚合物叠层复合材料,以GCr15钢球为摩擦配副,在球-盘摩擦试验机上考察叠层复合材料在不同磁场强度下的摩擦学性能.摩擦实验结果发现:随着磁场强度增大,不含润滑剂的叠层复合材料(S0)的摩擦系数和磨损率均发生显著降低;含润滑剂的叠层复合材料(S4)的摩擦系数和磨损率先缓慢降低后增大.用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)观察磨损表面形貌和元素分布,分析其磨损机理表明:细小磨屑被磁场吸附在接触表面并形成了滚珠效应,显著改善了S0的磨粒磨损和粘着磨损;在摩擦热和涡流热作用下,润滑剂迁移到硅钢表面并形成转移膜,使得S4具有良好的润滑性能;在无磁场时S4的聚合物表面发生疲劳剥落,在磁场作用下聚合物以塑性流动和粘着磨损为主.     

仿生含油叠层复合材料的高温摩擦学性能

为了改善聚合物的高温摩擦学性能,从仿生学设计角度出发,将聚α烯烃(PAO)润滑油加入聚合物获得含油聚合物,并将含油聚合物填充至叠层沟槽表面,制备了含油叠层复合材料,并利用销盘摩擦试验机研究了不同温度下该材料的摩擦学性能。摩擦试验结果表明:随着试验温度升高,无油叠层复合材料的摩擦因数显著增大,并在150℃时发生润滑失效;含油叠层复合材料在25~150℃范围内具有极低的摩擦因数,但在200℃时平均摩擦因数增大到0.18。采用扫描电子显微镜进行磨损表面形貌分析,发现在高温摩擦时,无油叠层复合材料的金属表面为严重的磨粒磨损,聚合物表面为烧蚀磨损;含油叠层复合材料的金属表面为轻微的擦伤,聚合物表面为塑性流动。分析表明,含油聚合物的多孔结构中储存着润滑油,在温度激励下润滑油发生迁移运动,在热驱动下润滑油向摩擦表面渗出并能形成稳定的润滑油膜,从而改善了叠层复合材料的高温润滑寿命。     

含氯硼酸酯聚合物制备及摩擦性能研究

介绍了含氯、硼等元素成分聚合物的合成方法.利用红外光谱定性分析了其结构;利用四球试验机测定含氯硼酸酯作为润滑剂的摩擦学性能;采用扫描电镜分析磨损表面形貌、EDAX能谱仪分析摩擦表面的组成.四球试验结果表明,含疏水基团链长长的硼酸酯的最大无卡咬负荷比疏水基团链长短的硼酸酯的高,1.0%水溶液的PB值为715N;而且减摩抗磨效果好,承载能力高,磨斑直径(D30196)为0.458mm.EDAX能谱仪分析表明,该产物的抗磨性能与摩擦表面中存在硼、氯活性元素有关.     

聚苯乙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备及其摩擦磨损性能研究

在对蒙脱土表面改性的基础上,采用乳液插层聚合法合成聚苯乙烯/蒙脱土纳米复合材料.FTIR和XRD结果显示,复合材料中蒙脱土面(001面)特征峰消失,聚苯乙烯的大分子链插入到蒙脱土片层间,形成剥离型纳米复合材料.UMT-2MT摩擦试验机测试表明,蒙脱土质量分数为2%时,复合材料摩擦性能最好,载荷越小,摩擦系数降低越明显,1 N载荷下摩擦系数降低了4.62%,2 N载荷下磨损率降低了28%.最后,对复合材料摩擦学性能随蒙脱土含量的变化进行了探讨.     

不同能载水平下C/C复合材料的摩擦特性

对具有粗糙层热解炭结构的针刺毡C/C复合材料在MM 1000型摩擦试验机上模拟某飞机正常着陆、超载着陆和中止起飞3种不同的能载水平进行摩擦磨损性能试验,并对磨损表面和磨屑进行扫描电镜观察.结果表明:C/C复合材料在不同能载水平下均具有高达0.31～0.32的摩擦因数,刹车力矩曲线均较平稳,磨损随能载水平的增加而增大;样件的磨损表面在正常着陆条件下形成较光滑、完整、连续的磨屑层,随着能载水平的增加,形成粗糙的磨屑层,在极高的能载水平(中止起飞条件)下又形成光滑的磨屑层;而样件的磨屑尺寸随能载水平的增加而急剧减小.表明该C/C复合材料具有极好的摩擦制动性能,尤其是在大能载水平下,摩擦性能更加优良,适用作飞机刹车材料.     

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.     

含氮润滑油添加剂的摩擦学性能

设计合成并表征了4种不同结构的新型环境友好润滑油添加剂(N1、N2、N3、N4);考察了4种添加剂的热稳定性、抗腐蚀性和油溶性;研究了4种添加剂在液体石蜡(LP)中的摩擦学性能;用扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)观察和分析了钢球磨斑的表面形貌和元素组成,初步探讨了其摩擦作用机理.结果表明:4种添加剂均具有优良的热稳定性、抗腐蚀性和油溶性; N2的摩擦学性能最好,添加1. 0%N2的LP的最大无卡咬负荷(PB)值比LP提高了74%、烧结负荷(PD)值是LP的两倍,1. 0%N2+LP体系中钢球磨斑直径(WSD)比LP中的钢球磨斑直径缩小了54%、摩擦系数比LP减小了28%; 4种添加剂的加入均能明显减小WSD、减少表面磨痕数量;添加剂在摩擦过程中参与了摩擦化学反应,有效地提高了LP的极压、抗磨和减摩性能.     

粉末冶金复合材料水润滑条件下的摩擦学性能

针对水液压元件摩擦副润滑困难、使用寿命短等方面的不足,制备了一种以316L不锈钢粉末冶金材料为基体、含有纳米金刚石颗粒悬浮液填充孔隙的复合材料,在水润滑条件下对复合材料和碳纤维增强聚醚醚酮(CFRPEEK)进行了端面摩擦磨损试验,并将其与316L不锈钢材料、316L粉末冶金材料、316L粉末冶金材料+润滑油进行了对比,研究了复合材料的摩擦学性能.结果发现:在500 r/min转速、400 N外载荷下,复合材料和CFRPEEK配对的平均摩擦因数为0.027,CFRPEEK的磨损率为0.128×10~(-16)m~3/(N·m),均小于其余三种配对方式,表明复合材料具有较好的摩擦学性能.复合材料表面产生了抛光效应,主要磨损机理为犁削效应;配对的CFRPEEK磨损机理为犁削机理,纳米金刚石颗粒的加入有效抑制了塑性变形的发生.     

含BaSO_4钴基自润滑复合材料的制备及高温摩擦学性能

采用热压烧结技术制备3种含不同BaSO_4质量分数的钴基自润滑复合材料,研究其在室温到1 000℃范围内的摩擦学性能。在载荷为15 N、滑动速度为0.19 m/s的条件下,采用球-盘式高温摩擦试验机与Si_3N_4陶瓷球配副研究复合材料的高温摩擦学性能。采用X线衍射仪和扫描电镜等分析复合材料的物相成分和摩擦表面形貌。研究结果表明:随着BaSO_4质量分数的增加,复合材料的硬度和密度逐渐降低。从室温到800℃,复合材料的摩擦因数逐渐降低,这是由于随着温度的上升,复合材料的摩擦表面逐渐形成了由铬酸盐、钼酸盐和氧化物等组成的润滑膜,使得复合材料在高温条件下具有了较优良的减摩耐磨性能。在3种钴基复合材料中,含10%BaSO4的钴基自润滑复合材料在400～800℃范围内的摩擦学性能较好。     

温度对10CrMn2NiSiCuAl极地破冰船用钢板干摩擦行为的影响

采用Bruker UMT-3Tribolab摩擦磨损仪测试了与宝山钢铁股份有限公司共同开发的破冰船用低温钢板10CrMn2NiSiCuAl在不同环境温度下的摩擦磨损性能,利用轮廓扫描仪和扫描电子显微镜表征了磨痕及磨屑的表面形貌,采用电子能谱(EDS)以及X射线衍射谱(XRD)分析了磨屑表面的化学元素及成分,进而推断其磨损机制。结果表明:环境温度对摩擦磨损的性能有显著影响,当环境温度为20℃时,摩擦磨损形式以疲劳失效、氧化磨损和黏着磨损为主,磨痕表面的过渡层能够降低摩擦系数,减少磨损量,表面磨损产物主要为Fe_2O_3和Fe_3O_4;随着环境温度降低至-20℃,磨损机制转变为微切削作用下的磨粒磨损和塑性变形,磨痕表面出现犁沟形貌,磨损产物主要为Fe元素,磨屑的长宽比减小,出现球形磨屑,磨损量急剧增加。