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。     

碳纤维锻造复合材料的摩擦行为

采用模压成型工艺制备了环氧树脂基碳纤维锻造复合材料,测试了该材料在干摩擦和水润滑摩擦条件下的不同摩擦行为,研究了两种摩擦条件下摩擦系数的变化特性差异,并进一步分析了微观磨损机理.结果表明:两种不同摩擦条件下锻造复合材料的摩擦系数展现出不同的变化趋势,干摩擦条件下摩擦系数经历了初始稳定期、转移膜形成期和稳定期3个阶段,期间形成的含铁转移膜具有自润滑效应;水润滑摩擦条件下由水润滑膜主导复合材料的摩擦行为,摩擦过程能快速进入稳定期,摩擦系数和磨损率较小,磨损率保持较为稳定;锻造复合材料在两种摩擦条件下的摩擦系数减少率基本相同.     

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.     

聚四氟乙烯复合薄膜的摩擦磨损性能

制备了一种PTFE(聚四氟乙烯)复合固体润滑膜(复合膜),在干摩擦状态下研究这种涂层的摩擦磨损性能,并将其摩擦系数、磨损率以及磨痕形貌与PTFE单质涂层(单质膜)进行对比.结果表明:复合膜摩擦系数较低且稳定,磨损率远低于单质膜磨损率,说明该复合膜能在摩擦磨损过程中形成稳定的转移膜,为此可有效改善单质PTFE的摩擦磨损性能,同时获得较低的摩擦系数和较低的磨损率.     

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.     

SiC对不锈钢的摩擦磨损特性

在室温、无润滑的条件下,利用销盘式摩擦磨损实验考察了SiC与不锈钢(1Cr18Ni9Ti)组成摩擦副的摩擦磨损特性,SiC在5 N和20 N载荷作用下磨损机制为脆性分层磨损.SiC随载荷增加摩擦系数减少,但磨损率随载荷增加而增加.结果表明,SiC与不锈钢对磨时,磨损率达10-4mm3/(N.m)-1数量级,属磨损剧烈,不适合组成摩擦副.     

离心铸造高铅锡青铜合金摩擦磨损性能研究

采用离心铸造方法制备了高铅锡青铜(ZCu Pb22Sn1.5)合金,研究了载荷和摩擦速度对其摩擦磨损性能的影响及摩擦磨损机理.研究发现:在0.05 m/s摩擦速度下,随着载荷的增加,高铅锡青铜合金摩擦系数减小,磨损率增加,当载荷增加到120 N后,摩擦系数趋于稳定;在100 N载荷下,随着摩擦速度的增加,摩擦系数逐渐减小,磨损率增加,摩擦速度增加到0.10 m/s以后,摩擦系数迅速减小,到0.20 m/s以后摩擦系数趋于稳定;当继续增加载荷和摩擦速度时,由于铅润滑膜的破坏而增加了磨损率.在摩擦磨损过程中容易在摩擦表面形成软质铅润滑膜从而起到耐磨作用.     

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.     

聚L-赖氨酸接枝聚乙二醇刷状共聚物添加剂摩擦学性能研究

研究了刷状共聚物聚L-赖氨酸接枝聚乙二醇水润滑添加剂在Si3N4陶瓷表面的吸附特性及其在不同速度、不同应用载荷条件下的润滑特性。采用X射线光电子能谱仪、椭圆偏光仪研究其吸附特性。在销盘式摩擦磨损试验机上测定不同速度、不同应用载荷条件下的摩擦系数,分析其润滑特性。在原子力显微镜下观察Si3N4陶瓷表面磨痕形貌。结果表明,聚L-赖氨酸接枝聚乙二醇共聚物添加剂能在摩擦副表面形成刷状吸附膜,在高速、低速和不同应用载荷条件下,都能明显减小摩擦副表面的摩擦系数。     

纯铜纳米晶表层摩擦磨损性能研究

采用表面机械研磨（Surface Mechanical Attrition Treatment,SMAT）方法,成功地在纯铜表面制备出厚度约为25μm纳米晶层,最表层晶粒尺寸约为10nm．研究了Cu纳米晶表层在室温条件下滑动及微动摩擦磨损性能．结果表明,在干摩擦滑动条件下,Cu纳米晶表层摩擦磨损性能明显优于普通粗晶Cu．当载荷低于20N时,Cu纳米晶表层稳态摩擦系数低于粗晶铜;在实验载荷范围内,Cu纳米晶表层磨损量低于粗晶铜,并随载荷增大,这种差异逐渐减小．Cu纳米晶表层耐磨性提高主要归于纳米结构高硬度,以及氧化物屑易形成稳定的机械混合层等因素．在微动条件下,Cu纳米晶表层耐磨性明显优于粗晶Cu,其磨损量明显低于粗晶Cu．在干摩擦条件下,Cu纳米晶表层摩擦系数低于粗晶Cu,磨损随载荷与微动频率的变化是连续氧化物磨屑层的形成与破坏过程;在油润滑条件下,Cu纳米晶表层摩擦系数高于粗晶Cu,主要是其高硬度导致油膜破坏引起金属之间局部直接接触造成,其磨损量大幅度下降与其磨损过程中在对磨球上形成转移层密切相关．     

不同润滑介质下铜箔摩擦磨损性能研究

使用立式万能摩擦磨损试验机研究铜箔在无润滑、水润滑、基础油和CFO润滑油条件下的摩擦磨损行为以及接触压力和铜箔厚度对摩擦副摩擦磨损特性的影响。结果表明,在无润滑、水润滑、基础油和CFO润滑油介质下,接触压力为0.15MPa、转速为100r/min时,铜箔平均摩擦系数分别为0.572、0.457、0.274、0.205,基础油和CFO润滑油具有显著的润滑效果;摩擦系数随接触压力的增大而减小,磨损率随接触压力的增大而增大,磨损率在接触压力为0.3MPa附近存在明显的上升折点。     

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。     

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.     

不同润滑状态下塑料合金轴承的摩擦实验

用MPV－200型摩擦磨损试验机测定了超高分子量聚乙烯（简称UHMW－PE）塑料合金轴承分别在水润滑和干摩擦条件下的摩擦学性能，考察了载荷、速度、运行时间等对塑料合金轴承的摩擦学性能的影响，结果表明：摩擦系数用水润滑的小，干摩擦下的大；但磨损率用水润滑时大，干摩擦时小。对磨损机理进行了系统的分析，为兼合金轴承的实际应用提供理论依据。     

微器件表面DTMS/Mo-MOFs新型固体润滑涂层的摩损模拟与实验研究

以新型的十二烷基三甲氧基硅烷(DTMS)/钼金属有机框架(Mo-MOFs)固体润滑涂层处理后的飞行器航电微器件为研究对象,单纯DTMS涂层处理器件为参考对象,首先通过正交微摩擦测试得到一系列不同载荷和摩擦速率下的表面磨损量,在此基础上建立了定量的Archard磨损本构模型.利用MSC.MARC软件对DTMS/Mo-MOFs和DTMS涂层处理后的微器件表面进行有限元模拟对比实验,并在高次来回摩擦预设条件下,研究不同载荷以及相对速率对涂层磨损率的影响,以及不同摩擦部位的磨损量.结果表明复合涂层提高了微器件表面的润滑性能,降低了接触面的滑动摩擦系数,当载荷以及相对速率增大时,涂层的磨损率也随着增大,且往复摩擦实验表明,涂层表面中间部位磨损最大.     

Si3N4与Si3N4-hBN陶瓷配副在水润滑下的摩擦化学行为

利用MMU-5G销-盘式端面磨损试验机考察了蒸馏水润滑条件下Si3N4-hBN(六方氮化硼)复合陶瓷与Si3N4陶瓷配副时的摩擦磨损性能,并分别采用扫描电子显微镜、激光扫描显微镜、X光电子能谱和X射线能谱分析了摩擦面的形貌和物质组成.结果表明:在滴定法水润滑条件下,Si3N4-hBN/Si3N4配副的摩擦因数随hBN含量的增加而显著降低,当hBN体积分数为20%时,摩擦因数降至0.01,Si3N4-hBN的磨损率接近0;在浸入法水润滑条件下,Si3N4-hBN/Si3N4配副的摩擦因数均降至0.01.在滴定法水润滑条件下,磨屑不易被水带走,当Si3N4-hBN与Si3N4配副摩擦时,由于Si3N4-hBN摩擦面上hBN偏聚区域发生脆性断裂和剥落而形成剥落坑,磨屑在剥落坑中堆积并氧化、水解,反应产物富集于剥落坑中,进而在摩擦表面形成含B2O3和SiO2的摩擦化学反应膜,从而保护了Si3N4-hBN和Si3N4摩擦面,使其变得光滑,为发生流体润滑提供了条件.     

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。     

基于乳化液的ZCuPb20Sn5和ZL108摩擦磨损特性研究

为了考察ZCuPb20Sn5和ZL108在乳化液润滑条件下的摩擦磨损性能,在MMW -1摩擦磨损试验机上对两种材料进行了销盘摩擦副和止推圈摩擦副的试验研究,得出了在不同载荷和转速下,两种材料的磨损量、磨损率、摩擦力及摩擦系数等实验结果,采用MATLAB三次样条拟合工具分别得出了摩擦系数和磨损率与载荷和速度之间的关系曲线...     

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.     

制备工艺对C/C-SiC复合材料摩擦磨损性能的影响

以碳纤维针刺整体毡为增强体,采用化学气相渗透法(CVI)制备低密度的碳/碳多孔体,再分别采用反应熔体浸渗法(RMI)和先驱体浸渍裂解法(PIP)制备C/C-SiC复合材料。在MM-3000型摩擦磨损试验机上进行模拟飞机正常着陆能量条件下的刹车试验,研究两种制备工艺对C/C-SiC复合材料摩擦磨损性能的影响。研究结果表明:PIP工艺制备的C/C-SiC复合材料摩擦性能较优,其平均动摩擦因数为0.350,平均磨损率为3.500μm/(面·次);摩擦表面较完整、致密,磨屑为粗颗粒状,表现为磨粒磨损、黏着磨损、氧化磨损的共同作用。RMI工艺制备的C/C-SiC复合材料摩擦表面粗糙,未形成完整的摩擦膜,磨屑为细颗粒状,表现为磨粒磨损、疲劳磨损、黏着磨损、氧化磨损的共同作用。