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。     

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.     

氮化硅表面生长金刚石薄膜及其摩擦磨损性能研究

目的研究金刚石耐磨涂层的摩擦磨损性能,以提高工件的使用寿命.方法利用微波等离子体化学气相沉积技术在氮化硅陶瓷基体表面制备金刚石薄膜.采用扫描电子显微镜、原子力显微镜和拉曼光谱仪对不同参数的金刚石薄膜进行结构表征,利用球-盘式摩擦磨损试验机在干摩擦条件下对薄膜的摩擦学性能进行研究.结果制备的金刚石薄膜表面粗糙度小,结合力良好;金刚石涂层有效降低了氮化硅表面的摩擦因数与磨损率,摩擦因数约为0.12~0.25.在微波功率8 k W、腔体气压6 k Pa、甲烷体积分数8%的参数下制得的涂层具有最低的摩擦因数(0.12)和磨损率(1.18×10-7mm3/(N·m)).结论在氮化硅基体表面沉积金刚石薄膜可以提高氮化硅材料的摩擦磨损性能,提高工件寿命.     

烧结?Al?B4C 复合材料的往复滑动磨损性能

采用粉末冶金法制备了不同 B₄C 含量（1wt%、6wt%、15wt% 和 30wt%）的碳化硼增强铝基复合材料（Al?B₄C），并研究了 B4C 含量对其力学性能和摩擦学行为的影响。在7 N载荷下， Al?30B₄C 复合材料的密度最高 (~2.54 g/cm3)、孔隙率最低 (4%)、维氏硬度最高 (HV ~75)、重量损失最低 (0.4 mg) 和比磨损率最低 (0.00042 mm3/ (N·m))，与纯铝相比，硬度提高167%，失重降低75.8%，比磨损率降低76.7%。此外，磨损表面的扫描电镜图像显示，Al?B₄C复合材料在7 N载荷下的最窄磨损槽为0.85 mm，主要磨损机制为磨粒磨损机制。根据摩擦分析，表面之间的摩擦系数随着碳化硼含量的增加和外加载荷的减少而增加。总之，就 Al?B₄C 复合材料的摩擦学和力学性能而言，B₄C 是一种有效的增强材料。     

中间相炭微球的粒径对其结构和性能的影响

采用X射线衍射、粒径分析、扫描电子显微镜、BET比表面积分析及电化学方法研究了粒径对中间相炭微球结构和性能的影响.研究结果表明:随着粒径的增加,中间相炭微球的堆积密度增大,比表面积减小;中间相炭微球电极的充电容量和不可逆容量减小,可逆容量与首次充放电效率增加;以中间相炭微球为负极制成063448型锂离子电池的放电容量随着中间相炭微球平均粒径的增大而增加,不可逆容量减少;以平均粒径为19.09μm的中间相炭微球为负极制成的电池放电容量为838 mA·h,首次充放电效率为87.29%,循环100次后的容量保持率为92.4%.     

20CrMnTi真空脉冲感应渗碳及耐磨性研究

利用真空脉冲渗碳技术和真空感应渗碳技术对20CrMnTi钢进行表面强化,通过X射线衍射、扫描电镜、显微硬度测试等技术手段,探究不同压力下,2种工艺对表面渗层微观组织结构、硬度梯度以及耐磨性的影响规律。结果表明:相同渗碳压力下,真空感应渗碳表面硬度高于对应的真空脉冲渗碳工艺的表面硬度值,渗层厚度、耐磨性能也都优于对应的真空脉冲渗碳工艺,当渗碳压力为-70kPa时,真空脉冲渗碳工艺的磨损速率达到8. 34×10~(-7)cm~3/min·N,真空感应渗碳的磨损速率为6. 27×10~(-7)cm~3/min·N,摩擦性能最好。     

石墨化中间相炭微球表面镀银的电化学性能

采用化学镀的方法在中间相炭微球的表面镀覆金属银,通过扫描电镜分析镀银后炭微球的表面形貌,利用X射线衍射对试样进行物相分析.将镀银的中间相炭微球用作锂离子电池负极材料,测试其电化学性能.研究结果表明:金属银镀覆在中间相炭微球的表面,随着镀银含量的增加,镀银中间相炭微球的首次放电容量升高,银含量16.5%的中间相炭微球的首次放电容量升高12.6mA·h/g;在湿度为25%的气氛中搁置12h后,未镀银的炭微球的放电容量降低16.3mA·h/g,循环稳定性变弱,20次循环后容量保持率为74.6%,而镀银量为16.5%炭微球的首次放电容量只降低6.1mA·h/g,并且循环稳定性强,20次循环后容量保持率为95.8%,说明镀银后中间相炭微球在潮湿条件下的电化学性能得到改善.     

3D打印UV与ABS材料仿生表面摩擦学性能

对在干摩擦条件下仿生表面对摩擦副的作用机理与影响规律进行了研究.实验以光敏树脂(UV)和丙烯腈-苯乙烯-丁二烯(ABS)2种高分子材料为样品,利用3D打印技术分别加工出具有仿生表面与光滑表面的试样.干摩擦条件下,在摩擦磨损试验机上进行球-面摩擦磨损实验,测量UV与ABS的摩擦系数与磨损量,并用激光共聚焦显微镜与体视荧光显微镜观察磨损表面.研究结果表明:载荷与转速的改变会引起摩擦系数与磨损量的变化.UV仿生表面在3 N载荷与200 r/min转速、5 N载荷与200 r/min转速和3 N载荷与400 r/min转速工况下平均摩擦系数分别为0.534、0.598和0.642;在5 N载荷下相较3 N磨损量提高了40.0%,在400 r/min转速下相较200 r/min磨损量提高了185.5%.ABS仿生表面在3 N载荷与200 r/min转速、5 N载荷与200 r/min转速和3 N载荷与400 r/min转速工况下平均摩擦系数分别为0.336、0.346和0.378;在5 N载荷下相较3 N磨损量提高了2.69%,在400 r/min转速下相较200 r/min磨损量提高了12.5%.UV样品为粘着磨损,而ABS样品黏着磨损为主,伴随有磨粒磨损.     

钨含量对铜基摩擦材料性能的影响

为了探究钨含量对制动用铜基摩擦材料性能的影响,采用热压烧结工艺制备了不同钨含量的铜基摩擦材料,对其物理性能、力学性能和摩擦磨损性能进行了测试。研究表明,铜基摩擦材料的密度随着钨含量的增加而增大,而剪切强度和硬度先增大后减小。钨提高了材料磨损表面微凸体接触的结点强度,从而提高了材料的摩擦因数。适量的钨可以有效地减少磨损表面剥离,有助于在磨损表面形成连续完整的摩擦膜,从而稳定摩擦因数,减小磨损质量。当钨含量过高时,在高温摩擦过程中会产生严重的犁沟或微裂纹,导致摩擦因数剧烈波动和磨损质量增大。钨的质量分数为3%时,铜基摩擦材料在不同温度和压力下具有较为稳定的摩擦因数和较小的磨损质量。     

具有电容和脱嵌锂特性的锂离子电池复合负极材料性能

以中间相炭微球和活性炭为原料,采用物理混合的方法制备锂离子电池复合负极材料.用扫描电镜、X线衍射仪、恒电流充放电和循环伏安(CV)测试来表征材料的表面形貌、结构和电化学性能.研究结果表明:制备复合材料的中间相炭微球和活性炭混合均匀;复合材料首次放电和充电比容量分别为549和290 mA-h/g,当电压为0.25～3.00 V时,复合材料充电曲线斜率介于中间相炭微球和活性炭的充电曲线斜率之间,比容量为93 mA-h/g,显示复合负极材料同时具有脱嵌锂特性和双电层特性;循环30次后,复合材料的放电容量为240 mA-h/g;在充放电电流密度为4 A/g时,复合材料的电化学极化较中间相炭微球的极化显著降低,是一种具有发展前途的锂离子电池负极材料.     

自凝与热凝树脂义齿材料摩擦磨损行为对比

在自制的往复摩擦磨损实验台上,以球面接触方式,在干摩擦、法向压力为20N、往复频率为0.5Hz、摆幅85mm条件下,研究了牙科用的自凝和热凝树脂球分别对自凝树脂板的摩擦磨损行为.实验过程中利用动态应变仪测量摩擦过程中应变片的应变,进而计算出摩擦系数.结合电镜观察比较得出了自凝与热凝2种义齿材料的耐磨性能:自凝树脂义齿材料磨损过程中会出现材料塑性流动和表面致密的光滑层,磨损轻微,后者材料致密性差有气孔,磨损过程中出现层状磨损,气孔周围材料易脱落,结果自凝材料的摩擦系数低于热凝材料,且耐磨性高于热凝材料.     

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.     

TA2钛合金真空渗碳层组织及性能研究

采用自制间歇式真空渗碳装置,在不同压力下对TA2钛合金进行CH_4和C_2H_2混合渗碳处理。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、自动维氏硬度测试和万能摩擦磨损试验等检测手段,对比分析了不同气压下TA2钛合金的渗层组织、硬度和耐磨性。结果表明:渗层主要由TiC0.93相组成,表层组织细化;硬度比原样提高了2.78倍,有效硬化层深度超过120μm,硬度梯度平缓;平均摩擦系数大幅度降低,磨损速率达到5.7×10~(-7)cm~3/(min·N),仅为原样的1/55;经渗碳处理后的TA2钛合金综合性能显著提高。     

石墨含量对风电机组用铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金技术制备风电机组用的铜基摩擦材料。研究在不同的摩擦速度下,石墨的含量对材料的摩擦磨损性能的影响。结果表明:材料的磨损率随着摩擦速度的增加而增加。随着石墨含量的增加,材料的磨损率增加,由于石墨破坏基体的连续性使得材料的强度降低,从而使材料的磨损率增加。材料的摩擦系数随着石墨含量的增加而降低,这是因为材料摩擦过程中摩擦表面形成具有润滑作用的摩擦膜。石墨含量为10%的材料具有较好的摩擦磨损性能。     

9JYK-2000A秸秆压块机环模摩擦试验

针对秸秆固化成型过程中摩擦行为的复杂性,对影响9JYK-2000A型秸秆压块机环模磨损的物料对象水稻秸秆压块与45#钢的摩擦特性进行研究.以压块密度、含水率、正压力及摩擦速度为影响因子,摩擦系数为试验目标,设计五水平四因素正交试验,对试验结果进行极差分析和方差分析,根据试验结果,仿真模拟出不同摩擦系数条件下的磨损深度,并对滑动摩擦力的预测模型进行推导.结果表明:对摩擦系数的影响因素大小顺序为密度、含水率、摩擦速度、压力;密度、含水率和摩擦速度对摩擦系数影响显著,而压力不显著;当压块密度为1.5 g·cm~(-3),含水率为28%,压力为20 N,摩擦速度为5 mm·s~(-1)时,磨损速率最小;存在一最佳的摩擦表面分形维数使得滑动摩擦力最小.     

摩擦条件对钢质摩擦材料第三体及磨损的影响

摩擦条件对摩擦材料表面第三体的连续性产生重要影响,进而影响材料的摩擦磨损性能.选用两种轨道车辆用低合金制动盘材料与铜基粉末冶金材料为配对摩擦副,在不同速度、压力条件下进行摩擦试验,观察第三体的形成过程中,表面形貌的变化规律及磨损机理.结果表明:在特定的摩擦条件下,第三体的显微硬度可达800~900HV,远高于基体材料的硬度;连续、致密的第三体,使材料具有最低的磨损率;当摩擦转速和压力过低时,磨粒磨损为主要磨损形式,当摩擦转速和压力过高时,黏着磨损将成为主导;在第三体的形成破坏过程中,摩擦速度、压力过低或过高均可能使第三体的破坏速度大于形成速度,使材料的磨损率增大.     

成型工艺对树脂基摩擦材料及其摩擦学性能的影响

以碳纤维2.5D浅交弯联结构为预制体,分别采用树脂传递成型工艺(RTM)和热压成型工艺(HPM)制备了碳纤维增强酚醛树脂基摩擦材料.通过MS-T3001摩擦磨损试验机考核了材料的摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜、激光三维形貌扫描仪观测了材料的磨损形貌,对比分析了两种成型工艺对材料摩擦学性能的影响.结果表明:随着滑动速度和工作载荷的增大,材料的摩擦系数均减小.热压成型工艺成型摩擦材料的主要磨损形式为磨粒磨损,摩擦系数0.085~0.130,磨损率1.5×10-8 g·N-1·m-1.树脂传递成型工艺成型摩擦材料的主要磨损形式为黏着磨损和疲劳磨损,摩擦系数0.075~0.120,磨损率7.5×10-8 g·N-1·m-1.     

完全滑移区690TT合金管微动磨损特性研究

针对蒸汽发生器中传热管与防振条的微动磨损行为，采用自主设计的微动磨损实验装置开展了690TT合金管与304不锈钢板的切向微动磨损实验，研究了循环周次对磨损量和磨损机制的影响．结果表明：由于初始氧化膜的存在，摩擦系数经历了跑合、上升、下降和稳定阶段，稳定摩擦系数约为0.78.Ft-D曲线形状随着循环周次增加由扁平状逐渐加宽趋近于菱形，稳定后保持为平行四边形，随着循环周次继续增加，由于磨痕边缘处磨屑堆积增多，致使最大位移处存在局部较高的Ft值，但微动运行始终处于完全滑移区．磨损量与循环周次表现出明显的正相关，随着循环周次增加磨损体积首先保持平稳增长，N=8×10~4之后增长明显，8×10~4至1×10~5周次循环磨损体积增大了将近1倍．N=2×10~4时主要磨损机制为磨料磨损和剥层，N=4×10~4至N=8×10~4磨料磨损迹象减弱，磨损机制主要为剥层，N=1×10~5时磨损机制为磨料磨损和剥层的混合且犁沟尺寸较大．磨痕亚表层显微硬度随循环周次增加而增大，N=1×105对应的磨痕亚表层硬度约为基体的1.5倍，加工硬化显著．经过1×10~5周次循环在磨痕亚表面形成了约6μm厚的摩擦磨损结构转...     

铁基粉末冶金制动摩擦材料耐磨性能的显微分析

利用摩擦磨损试验机对Al2O3短纤维增强的铁基粉末冶金制动摩擦材料进行了对比试验,讨论了不同孔隙度铁基粉末冶金材料的磨损性能,提出了采用摩擦试验后试样的磨损质量密度表示材料持久耐磨性能的观点.用扫描电镜及能谱仪等手段对摩擦表面进行微观分析,阐述了铁基粉末冶金制动摩擦材料的磨损机理,为制动摩擦材料的成分和微观组织结构设计提供了依据.     

激光硬化与渗氮复合处理H13钢组织与性能

通过激光淬火/离子渗氮复合方法对H13钢进行表面改性处理,从而提高其表面的性能.利用X射线衍射技术、光学显微观察、扫描电子显微观察、能谱分析技术、显微硬度和纳米测试系统以及高频往复磨损试验,分别研究了离子渗氮、激光淬火、以及激光淬火与离子渗氮复合处理对H13钢改性层组织结构、力学性能、摩擦磨损性能的影响过程和影响机理.结果表明：复合处理工艺可以显著改善改性层的综合性能.和单一渗氮处理相比,复合处理改性层硬度和有效硬化层深度分别从1 180 HV和80μm提高至1 360 HV和550μm,摩擦系数和磨损率分别从0.68和5.78×10^-8 mm³·N^-1·m^-1降低至0.59和1.35×10^-8 mm³·N^-1·m^-1.试样的硬度和耐磨性显著增加,平均摩擦系数明显降低.