Cu-Fe基摩擦片摩擦磨损性能的实验研究

为探究带式运输机铜基摩擦片的摩擦学行为,采用粉末冶金工艺制备Cu-Fe基摩擦材料。在干式制动条件下用环-块摩擦磨损试验机研究摩擦片的摩擦学行为。探索铁元素对铜基复合材料摩擦片摩擦行为和磨损机理的作用。结果表明,与铜-石墨复合材料相比,添加了铁元素的铜-石墨复合材料在高载荷下表现出更好的摩擦学性能,其在摩擦表面上形成的富含石墨的机械混合层(MML)更加稳定。     

铸造铜-石墨复合材料的研制

铜基合金是普遍应用的滑动轴承材料。石墨是较好的固体润滑剂。把石墨粒子均匀分散到铜合金中,用这种铜-石墨复合材料制成的磨损件在压力作用下发生形变,在磨损表面形成一层连续的润滑剂薄膜,降低了磨损件的温升,改善了磨损状况并提高了寿命。这种材料用做轴瓦和机械中的磨损件是一种较理想的耐磨材料。 用一般的熔铸方法制备铜-石墨复合材料是困难的。原因是:石墨在铜中的溶解度极小,石墨和铜不能形成合金;石墨在铜液中不浸润,石墨的比重远远小于铜,进入铜液中的石墨迅速飘浮。 在没有找到合适的熔铸方法制备铜-石墨复合材料之前,人们用粉…     

铜基石墨密封材料的摩擦磨损性能研究

为研究液体火箭发动机密封材料——铜基石墨材料的摩擦磨损规律,采用销盘试验考察了铜基石墨材料在干摩擦和水润滑条件下的摩擦磨损性能和磨损机理,探讨了速度、载荷、摩擦温升对材料摩擦磨损性能的影响,结果表明:水润滑条件下不易形成铜基石墨转移膜,所以水润滑时的摩擦因数比干摩擦时的摩擦因数大;水润滑下,磨损机理为黏着和磨粒磨损,适当增加载荷、降低速度有利于降低铜基石墨材料的磨损率;干摩擦下,磨损机理为黏着磨损,适当降低载荷、提高速度有利于降低铜基石墨材料的磨损率。     

Zr元素对铜-石墨复合材料界面改性的影响

【目的】铜-石墨复合材料是一种重要的功能材料,界面问题是制约铜-石墨复合材料广泛应用的重要因素。因此,研究活性元素Zr对铜-石墨复合材料界面的影响机制具有重要意义。【方法】采用真空热压烧结技术制备了4种Zr元素含量分别为0 vol.%,2 vol.%,5 vol.%和8 vol.%的铜-石墨复合材料。采用X射线衍射仪和配备能谱仪的场发射扫描电子显微镜对样品进行相组成分析和微观形貌观察,利用维式硬度计和静态液压万能试验机分别对样品进行硬度测试和压缩性能测试。【结果】在900℃的真空环境下,活性元素Zr在铜基体与石墨的界面处与石墨反应生成了新相ZrC,新生成的ZrC在铜基体与石墨的接触界面形成一层均匀的过渡层。【结论】力学性能测试发现硬质相ZrC的形成使铜-石墨复合材料的硬度和抗压强度显著增加。     

石墨含量对铜/石墨材料高速载流摩擦性能的影响

采用自制销盘式HST-100高速载流摩擦磨损试验机,对不同石墨含量的铜/石墨材料进行载流摩擦试验,考察其摩擦磨损性能和载流质量。用JSM-5610LV型扫描电子显微镜和能谱仪分析磨损表面,研究其摩擦磨损机理。研究结果表明:石墨质量分数为10%的铜/石墨复合材料的摩擦磨损性能好,不同速度下磨损率在1.2 mg.m-1左右,石墨质量分数为5%和10%的铜/石墨材料的载流效率为75%～85%,载流稳定性在20%左右,明显优于石墨质量分数为15%的铜/石墨材料;综合考虑,石墨质量分数为10%的铜/石墨复合材料的性能最好,该材料的摩擦磨损机制主要是塑性变形,含有电弧侵蚀。     

相对滑动速度对铜-石墨复合材料载流摩擦性能的影响

针对服役条件对材料载流摩擦性能的重要影响及摩擦磨损的不均匀,采用铜-石墨复合材料与QCr0.5配副,研究了相对滑动速度对载流摩擦性能的影响.结果表明:随着相对滑动速度增加,铜-石墨复合材料的摩擦因数平均值略有增加,波动增加.磨损率先略有增加,速度超过30 m/s后急剧增加.磨损面分为机械磨损区和电弧侵蚀区,机械磨损以犁...     

碳纤维/石墨-铜基自润滑耐磨复合涂层的摩擦学性能

为提高45~#钢的摩擦学性能,采用热压烧结技术,在45~#钢表面制备了以Ni为中间连接层的铜基自润滑耐磨复合涂层。采用扫描电镜和能谱仪对涂层表面及截面的微结构进行了分析;采用球-盘式摩擦磨损试验机与GCr15球配副,在不同载荷和速度下,研究了铜基自润滑耐磨复合涂层和基体的干摩擦学性能,并分析了磨损机理。结果表明:在所有试验条件下,含4wt%碳纤维和2wt%石墨样品的摩擦系数和磨损率均比45~#钢低,且在15 N载荷、500 r/min转速下显示出最优的摩擦学性能。     

石墨/聚醚醚酮复合材料的制备及其性能研究

采用快速热压烧结法制备了纯聚醚醚酮(PEEK)及石墨改性聚醚醚酮(GP/PEEK)复合材料。对比探究了纯PEEK和GP/PEEK复合材料的硬度、导热性能、摩擦学性能及抗摩擦静电性能等。结果表明：GP的加入虽会降低GP/PEEK复合材料的邵氏硬度,但显著提高了GP/PEEK复合材料的导热系数。同时,GP的加入也会影响复合材料的摩擦学性能。GP/PEEK复合材料的摩擦因数均低于纯PEEK材料,当石墨质量分数为15%时,15%GP/PEEK复合材料的减摩性较纯PEEK提高了59.5%;但GP/PEEK复合材料的耐磨性较纯PEEK下降。GP/PEEK复合材料的磨损机制以粘着磨损和磨粒磨损为主。当石墨质量分数15%时,15%GP/PEEK复合材料的摩擦静电现象几乎全部消失。     

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.     

化学镀铜石墨粉及其铜基复合材料的性能

为了改善铜与石墨的浸润性,采用化学镀铜工艺对石墨粉体进行表面镀覆,通过粉末冶金法制备镀铜石墨铜基复合材料。利用TG-DTA、XRD、FT-IR、SEM分析方法表征镀铜石墨铜基复合材料在不同热处理温度下石墨的表面形貌。结果表明：镀铜石墨粉在高于250℃的空气中镀覆层首先被氧化,高于500℃时被包覆的石墨氧化;镀铜石墨粉体的红外光谱的吸收峰相对纯石墨的吸收峰减弱;镀铜石墨铜基复合材料在高于800℃真空热处理时,镀覆层球化现象显著。     

气缸套表面微织构填充的摩擦学性能实验研究

为了探究气缸套表面微级织结构(简称微织构)填充的摩擦学性能,在其试样表面进行微织构并分别填充蛇纹石和二硫化钼微纳米粉。在高载和低载条件下,通过往复式摩擦磨损试验机进行实验,利用SEM、EDX观察试样表面形貌和元素成分,探索表面微织构填充气缸套试样的摩擦行为和磨损机理。结果表明:微织构填充气缸套试样的摩擦学性能在高载荷和低载荷条件下都好于单微织构及机械珩磨的气缸套试样,其减摩耐磨性能是微织构和填充物质协同作用的结果;并且较大尺寸的微坑内径对摩擦系数的影响效果更明显;二硫化钼对摩擦系数的改善效果好于蛇纹石。     

水润滑条件对UHMWPE复合材料的摩擦行为影响研究

为研究不同水润滑条件对超高分子量聚乙烯/橡胶复合材料摩擦过程的影响,通过高温混炼和热压成型制备不同橡胶填充不同UHMWPE复合材料.利用Mrh-3型环块摩擦实验机,通过控制变量法定量研究不同组分复合材料的摩擦磨损性能,从而优选出最终UHMWPE复合材料.针对选定材料研究3种水润滑工况对摩擦过程的影响,同时利用SEM分析磨损表面,从微观层面探究摩擦机理.实验结果表明,水润滑条件对UHMWPE复合材料摩擦磨损性能指标影响显著,对应的磨损机理迥异,润滑条件的改善可使磨合期变短,稳定磨损期变长.从微观和定量方面综合评估了舰艇水润滑轴承材料在不同水润滑条件下的磨损状况,可为工况规划与实际应用提供理论指导.     

Enhancement of tribological properties in siliconized graphite via hierarchically hybrid SiC/C composite

This study aims to investigate tribological properties in a siliconized graphite(СГ-П-0.5) and hierarchically hybrid Si C/C composites at the load ranging from 10-40 N under dry air/water lubrication conditions. A feasible liquid silicon infiltration(LSI) was used to fabricate the Si C/C composites. Morphology and phase identification of two materials were characterized and analyzed by scanning electron microscope(SEM) and energy dispersive spectrometer(EDS). An image feature extraction was used to post-process the data of wear test, further to gain the wear properties of the samples. The results demonstrated that a lower coefficient of friction(COF) and wear rate can be achieved in the LSI Si C composites than that in the sample of СГ-П-0.5. Both COF decreased under waterlubricated conditions, compared with that under the dry air lubrication. The excellent tribological properties in two materials can be due mainly to the microstructure of the СГ-П-0.5 sample, showing much more graphite and Si dispersed on the matrix. The СГ-П-0.5 sample indicated the typical oxidative wear mechanism, whereas, the sample of LSI Si C demonstrated the combined oxidative and fatigue wear. This finding can provide a promising new siliconized graphite materials for ceramic rolling bearings.     

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。     

三维编织碳/环氧复合材料的摩擦学特性

为研究三维编织复合材料的摩擦学行为，采用RTM工艺制备了三维编织碳纤维增强环氧树脂复合材料，讨论了纤维体积比、纤维表面处理和润滑条件等因素对复合材料摩擦磨损性能的影响。结果表明，随着纤维含量的增加，复合材料的摩擦系数先降后升，在35％时有最小值；磨损率则一直下降。纤维表面处理使复合材料的磨损率降低，耐磨性提高，水润滑条件下复合材料的摩擦磨损性能远优于干摩擦条件下的性能。干摩擦条件下复合材料的磨损机制主要为黏着磨损，水润滑条件下则以磨粒磨损为主。     

干摩擦条件下金刚石复合膜摩擦学性能

在干摩擦条件下利用 SRV磨损试验机比较了在硬质合金基体上金刚石薄膜、石墨 /金刚石复合膜以及硬质合金 3种试样的摩擦学性能。利用扫描电子显微镜观察了试样和磨痕的表面形貌。利用表面形貌仪测试了磨损体积。研究了振动频率对试样的摩擦学性能影响。结果表明 ,在干摩擦条件下 ,金刚石薄膜与石墨 /金刚石复合膜的摩擦学性能差别不大 ,二者的磨损机理均为微断裂磨损。在干摩擦条件下 ,高频时金刚石薄膜的耐磨性是硬质合金耐磨性的 8～ 10倍 ,其原因是硬质合金的磨损机理存在着从粘着磨损到微断裂磨损的转变     

压缩机动涡旋表面磷化膜层的磨损性能

采用AMSLER摩擦磨损试验机,模拟压缩机上支撑与动涡旋摩擦副,对灰铸铁表面磷化膜层摩擦副在不同条件下的摩擦磨损性能进行了研究,采用扫描电子显微镜(SEM)观测摩擦磨损表面形貌.试验结果表明:磷化工艺可以有效降低灰铸铁与磷化膜层之间的摩擦系数;在摩擦磨损过程中,磷化膜避免了金属表面的直接接触,降低了摩擦副之间的黏着.磷化试样在高速和低速条件下的抗咬合性能均优于未磷化试样.     

不同载荷下C/C复合材料往返式滑动摩擦行为

以GCr钢球为对偶,在UMT-3微摩擦试验机上测试2种具有不同基体炭结构的C/C复合材料长时间往返式滑动摩擦磨损行为。研究结果表明:在相同载荷下,具有粗糙层热解炭基体的材料A的平均摩擦因数高于具有光滑层/树脂炭基体的材料B平均摩擦因数;在60N时,材料A的平均摩擦因数出现最大值,为0.193;而材料B的平均摩擦因数出现最低值,为0.120;随着载荷的增加,2种材料的平均摩擦因数均出现较大的波动,其中:材料A的平均摩擦因数变化趋势为先升后降,材料B的平均摩擦因数先降后升,但二者的差值随载荷增加先增后减;随着时间的延长,所有试样的摩擦因数均逐渐趋于稳定;材料A的摩擦表面膜较完整、致密,但存在大块摩擦膜剥落或交替堆叠;材料B的摩擦表面较粗糙,形成纤维与基体炭分开堆积成膜形貌。     

织构化的铝合金表面摩擦学特性研究

本文利用精密加工方法在铝合金表面加工出不同的织构,通过摩擦磨损试验研究了表面织构形态对试样动压润滑、摩擦磨损特性的影响。结果表明,铝合金表面织构化可以有效地改善其摩擦学特性。条纹状织构深度越深,动压润滑效果越好,摩擦系数越小,磨损深度越浅;当网状织构夹角由小变大时,试件表面摩擦系数呈现抛物线变化,磨损深度随之增大。     

微晶二氧化硅粉体添加剂的抗磨减摩作用

为研究微晶SiO2粉体添加剂的抗磨减摩作用,采用微晶SiO2矿物粉体作为润滑油添加剂,利用AMSLER摩擦磨损试验机研究45#钢摩擦副在添加剂润滑油润滑下的摩擦学特性.磨损后钢环表面的形貌和成分通过扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪进行分析.结果显示:以微晶SiO2粉体为添加剂润滑时在摩擦副表面形成一层陶瓷保护层.相比基础油,在微晶SiO2添加剂润滑油润滑条件下,摩擦副的接触状态由金属之间的摩擦磨损转化为自修复膜层之间的摩擦磨损.添加剂润滑油较基础油润滑条件下的摩擦系数大.摩擦磨损过程中自修复膜层的形成,隔离了金属摩擦副的直接接触,降低了试样磨损失重,具有良好的耐磨性能.