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.     

织构化表面固体润滑性能试验

采用激光表面织构技术,在45#钢试样表面加工微凹坑形貌,将固体润滑剂MoS2压填至微凹坑内,利用UMT-2型多功能摩擦磨损试验机,考察其在不同载荷条件下,不同间距微凹坑试样的摩擦磨损特性,并通过扫描电镜与能量色散谱仪对磨损表面进行测试分析.结果表明:集成运用激光微织构技术与固体润滑技术,能有效提高表面润滑性能;与未织构光滑试样相比,激光表面织构试样摩擦系数显著降低;一定范围内,随着织构密度增加,表面摩擦系数减小,耐磨、抗擦伤性能明显提高,较佳的织构面积占有率为19.6%~30.0%;微凹坑中预埋的固体润滑剂在摩擦过程中能有效涂覆到试样接触表面,形成稳定可靠的固体润滑膜.     

工具钢表面激光熔覆耐磨性试验研究

使用5kWCO2激光器对9SiCr工具钢表面进行Co基和Ni基合金熔覆处理·利用销盘式摩擦试验机对激光熔覆表面和Q235配副进行干摩擦和油润滑试验,通过扫描电镜研究了熔覆层表面磨损形貌并分析了干摩擦和润滑条件下磨损机理·试验结果表明,熔覆区磨损形式主要是磨粒、粘着磨损·干摩擦时,Ni合金熔覆层比Co合金耐磨性要好;润滑条件下,两种合金的耐磨性比干摩擦时都有很大提高     

不同试验条件下C/C复合材料的摩擦磨损性能

利用MM-W1型立式万能摩擦磨损试验机测试C/C复合材料在不同载荷(0.5, 1.0,1.5 MPa)及不同润滑(干态、水润滑、油润滑)条件下的摩擦磨损性能,借助扫描电子显微镜对不同状态下的磨损表面形貌进行观察分析.结果表明:摩擦系数均随摩擦时间的增加而增大至一定范围内保持稳定;随着载荷的增大,干态条件下的摩擦系数不断减小;相同载荷下,干态摩擦试样的摩擦系数最大,磨损率最小;干态条件下能形成完整、光滑的磨屑膜,有效隔离了材料与对磨销之间的接触,降低了磨损率;油润滑和水润滑条件下形成的液态膜具有润滑作用,降低了摩擦系数,但不利于磨屑膜的形成,导致磨损率较大.     

高速轮轨瞬态滚动接触行为的研究

该研究建立了三维瞬态滚动接触有限元模型,用于求解速度高至500 km/h的轮轨瞬态滚动接触行为。该模型考虑了轮轨的真实几何形状,可引入任意接触面不平顺、黏着系数(或摩擦系数)沿钢轨纵向的波动及相对滑移速度对黏着系数的影响,并可考虑材料的非线性行为。不同的切向接触载荷,即不同运动状态下的车轮所承受的驱动或制动力,由施加于车轴的随时间变化的扭矩来控制。模型采用显式有限元方法,其条件稳定特性决定了计算时间步长需取值极小,这使得该模型适合于时域内求解轮轨高速滚动过程中的高频动态或瞬态现象,如分析轮轨接触表面短波长缺陷处(钢轨焊接接头、波浪形磨损和车轮扁疤等)的轮轨瞬态冲击响应。另外,模型中充分考虑了车辆转向架和轨道子系统的主要部件,数值重现了三维轮对的真实滚动行为,因此车辆—轨道的耦合作用、与高速滚动相关的自旋、陀螺仪效应等因素均包含于模型之中。过去一年多,应用上述三维高速瞬态滚动接触有限元模型进行了一系列研究。不同速度的模拟结果发现,500 km/h以下速度对光滑接触表面上压力分布的影响可以忽略,而相应的应变率随速度增加而增加。针对很多国家出现的钢轨表面塌陷现象,即钢轨接触带内出现的具有两瓣特征且第二瓣更大的局部滚动接触疲劳损伤,也进行模拟研究,结果显示其发生应该与轨下胶垫的刚度有很大关系。车轮滚过钢轨短波波磨的瞬态接触结果显示,轮轨接触力在波磨段呈现出明显的波动,且当波深足够深时,接触状态会在滚滑—滑动—滚滑间反复震荡,从而导致V-M应力与摩擦功的波动。跟传统的基于多体动力学的车辆—轨道耦合动力学结果相比,发现传统模型夸大了轮轨间的接触刚度。另外,随相对滑动速度变化的摩擦力模型被发现对轮轨间的切向滚动接触具有重要的影响。     

乏油润滑下Cr12表面不规则形貌的减摩研究

为了研究不规则形貌对模具表面摩擦性能的影响,采用了一种操作简单、成本经济的加工方法——化学腐蚀法获得冷作模具钢Cr12表面的三种不规则形貌,分别对具有光滑表面和不规则表面形貌的试件进行乏油润滑状态下的摩擦磨损试验,得到了试件的摩擦系数和磨痕形貌.经过研究分析可知:不规则表面形貌可以有效地降低摩擦系数;摩擦系数的大小与表面接触峰的密度有关,在一定表面形貌下,表面接触峰数越多,摩擦系数越小且磨损程度也越小;随着表面腐蚀坑大小和深度的增大,摩擦系数先减小后增加;经过腐蚀后的试件表面硬度有了一定程度提高,增强了试件的耐磨性.     

粘结石墨基固体润滑涂层的微动摩擦磨损性能

为了探讨粘结石墨基固体润滑涂层的微动摩擦磨损性能的作用机理,使用SRV 微动摩擦磨损试验机对粘结石墨基固体润滑涂层在微动试验条件下的摩擦学性能以及抗承载能力进行研究,对其磨痕形貌和对偶转移膜进行分析.研究结果表明粘结石墨基固体润滑涂层的磨损率随着试验载荷和摩擦速度的增大而减小;而摩擦因数随着试验载荷增大而减小,随摩擦速度增大而缓慢增大;在微动摩擦过程中,高载高速可以促进高质量转移膜在对偶表面形成,从而使得粘结石墨基固体润滑涂层具有良好的抗承载能力和优异的抗磨减摩性能.     

层状硅酸钠的油酸改性及摩擦学性能研究

用油酸对层状硅酸钠表面进行改性,得到改性层状硅酸钠,用沉降体积、红外光谱对改性效果进行表征．把改性层状硅酸钠作为润滑添加剂分散到500SN基础油中,用HQ-1摩擦磨损试验机考察了其摩擦学性能,用扫描电子显微镜观察了磨痕表面形貌,探讨了改性层状硅酸钠的减摩抗磨机理．结果表明：改性层状硅酸钠在150SN基础油中具有良好的分散稳定性;改性层状硅酸钠作为润滑添加剂可以显著提高500SN基础油的减摩性能,在质量分数为0．8％时,摩擦因数最小,油样温升最小,试块磨损量最小;层状硅酸钠晶层之间的滑动有效降低了摩擦副的摩擦磨损．     

不同形貌ZnS在锂基润滑脂中的摩擦学性能

采用溶剂热法制备了微米片和微米球两种不同形貌的ZnS颗粒。分别选用SRV高频线性往复摩擦磨损试验机和四球机摩擦磨损试验机研究了微米片和微米球ZnS作为固体润滑添加剂对锂基脂摩擦性能的影响。结果表明:微米片和微米球ZnS作为固体润滑添加剂均能提高基础脂的承载力、极压性能和抗磨性能,微米片ZnS的承载力和极压性能好于微米球ZnS.微米球ZnS具有稳定和优良的抗磨性能;特别是在高频高载条件下,微米球ZnS可以滚动且在高载荷下部分颗粒碎裂成纳米片,填充到摩擦副表面间的凹陷处,有效地阻止了摩擦副的直接接触,其抗磨效果明显好于微米片ZnS.     

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.     

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.     

表面改性对纤维织物衬垫材料摩擦学性能的影响

采用接触角测定仪和栓-盘式摩擦磨损试验机分别研究了表面改性纤维织物衬垫材料的疏水疏油性能和摩擦磨损性能,并采用扫描电子显微镜对表面改性衬垫材料的表面形貌和表面化学成分进行分析表征。结果表明:在不影响纤维织物衬垫材料摩擦磨损性能的情况下,全氟辛基三氯硅烷表面改性可以增大衬垫材料表面对水或油的接触角,使得衬垫材料在油污、水汽等环境下具有良好的环境稳定性.     

钛合金表面稀土改性双层羧基化石墨烯复合薄膜的摩擦磨损性能

利用自组装成膜技术在钛合金基片表面制备了稀土改性双层羧基化石墨烯复合薄膜,采用接触角测量仪测量薄膜表面的接触角,采用扫描电子显微镜观察薄膜表面的微观形貌,并利用UMT-2MT型摩擦磨损试验机及原子力显微镜研究薄膜的宏观及微观摩擦磨损性能.结果表明:所制备的稀土离子改性双层羧基化石墨烯复合薄膜具有优异的摩擦磨损性能;相比于单层薄膜,稀土改性双层羧基化石墨烯复合薄膜具有更低的摩擦系数和微观摩擦力,表现出更优异的宏观及微观摩擦磨损性能.     

滑动速度对织构化表面润滑状态的影响

为了研究滑动速度对织构化摩擦副的润滑状态的影响,采用Nd:YAG固体脉冲激光对GCr15钢盘表面进行织构化处理,形成直径约150μm、深度约30~40μm的环形排列的微孔。在摩擦试验机上对Al_2O_3陶瓷球/GCr15钢盘进行摩擦学性能测试,并基于Stribeck曲线和弹流理论研究滑动速度对织构化表面润滑状态的影响。研究结果表明:在油润滑条件下,试样的摩擦因数随滑动速度的增大而减小。当滑动速度大于2 m/s,润滑状态从混合润滑逐渐进入到流体润滑区域;而经过织构化处理的配副能在较低的速度下实现由混合润滑向流体润滑状态过渡。根据磨损形貌比对可以看出:在流体润滑状态下,织构可以增加摩擦配副间的润滑膜厚度,使流体产生额外动压,提高油膜承载能力,减少磨痕宽度。     

混合润滑下齿面磨损预测研究及试验验证

高速重载齿轮常常运行在混合润滑状态,粗糙齿面存在着较大的摩擦和极高的闪现温度,继而产生较高的能量损耗,并加速接触表面磨损失效进程.为准确预测混合润滑条件下的齿面磨损率,提出了一种新的磨损分析模型,使其能够在微观尺寸上对混合润滑区域的磨损过程进行准确的描述.在磨损分析之前,考虑了接触区域存在的热-弹-流耦合现象,建立了齿面磨损计算的数学模型,给出了计算模型中各参数的确定方法,并讨论了其适用范围.研究了一定工况下直齿轮齿面的接触情况、应力分布、闪现温升、润滑状态、摩擦以及磨损趋势,结果发现:齿面磨损受到多重因素的影响,其在齿面的分布也是非线性的;接触区域的温升会极大地改变混合润滑区域的润滑与摩擦界面;同时粗糙峰接触效应造成了较大的且剧烈波动的局部磨损率,加剧了齿面磨损程度.磨损率的预测结果与齿轮磨损试验的测量数据较为一致,表明文中所得模型可为齿轮的传动设计以及实际工程应用提供依据.     

石墨材质水润滑轴承的摩擦磨损性能研究

为解决屏蔽泵中水润滑推力轴承的失效问题,对水润滑石墨轴承的摩擦磨损性能进行了研究,对于延长轴承使用寿命、保证泵组运行可靠性具有重要意义。利用特制的轴承试验台,模拟轴承实际工作状态,对轴承摩擦副进行了试验研究,得到转速和载荷对石墨轴承的磨损率、摩擦系数的影响规律。研究表明,石墨轴承在高速运转下具有较好的摩擦性能,减小轴向载荷可有效地降低轴承磨损率。经过2680小时的寿命试验得知,轴承磨损曲线经过初期跑合磨损以后逐步呈现平缓趋势,可以用该曲线外推石墨轴承的使用寿命,并对其摩擦表面作了分析。     

高速载流摩擦试验机的研究与应用

为满足我国高速电气化铁路的发展要求,研制新型的高速列车受电弓-滑板材料的试验研究。我们研制了HST-100型高速载流摩擦磨损试验机,其主要性能完全满足模拟高速铁路实际工况下的速度、载荷及电流等参数的要求,能够对不同材质的摩擦配副材料进行高速工况条件下的载流摩擦磨损试验。     

摩擦副表面的激光复合处理方法

日前由江苏大学完成的“摩擦副表面的激光复合处理方法”被授予发明专利，该发明适用于摩擦副表面的激光复合处理，特别是内燃机气缸孔表面的处理，可在气缸孔表面形成耐磨的硬化层和可供润滑的微观几何形貌．该技术对磨损最严重的区域进行激光复合处理，形成具有微压力室效的一系列微观凹腔和耐磨抗冲     

磁场强度对45钢摩擦磨损性能的影响

采用销-环接触方式,在自制的摩擦磨损试验机上,研究了不同磁场强度对铁磁性材料45钢干滑动摩擦磨损性能的影响。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和三维形貌仪等仪器对磨损表面形貌及磨屑进行了表征。试验结果表明:施加磁场明显影响了45钢的摩擦磨损性能。随着磁场强度的增大,摩擦因数逐渐增大,磨损率逐渐减小,磨损表面粗糙度逐渐降低。磨屑参与摩擦过程的方式不仅影响其自身粒度的大小,而且影响摩擦表面接触状态,以至于对45钢的摩擦磨损性能产生了显著影响。磁场促进磨损表面及磨屑的氧化并吸附磨屑反复参与摩擦过程,在磨损表面形成磨屑层,从而改变45钢的摩擦磨损性能。     

纳米坡缕石改进水润滑轴承性能的研究

水润滑轴承的摩擦性能取决于橡胶轴瓦的润滑状态、硬度、动态粘弹性等.选取坡缕石(AT)纳米粉体,经硅烷偶联剂KH-550表面改性处理后,加入NBR制成AT/NBR橡胶轴瓦硫化胶试件与AT/NBR水润滑轴承试件.检测表明,AT/NBR橡胶轴瓦硫化胶试件的综合力学性能、硬度提高.动态力学分析仪DMA测得,NBR,AT/NBR橡胶轴瓦硫化胶试件0℃时的损耗因子大约相等,表明两者的湿滑能力基本不变.通过轴承摩擦磨损试验机,测出AT/NBR轴承试件的水润滑摩擦噪声、摩擦系数与磨损量降低.以上实验表明,AT/NBR轴承试件比NBR轴承试件的摩擦磨损等性能指标有所提高,并达到了美军标(船舶)MIL-DTL-17901C(SH)的规定.