Ti3SiC2的高速摩擦特性及摩擦氧化行为

研究了高纯度多晶块体Ti3SiC2高速摩擦特性及摩擦氧化行为．实验在盘-块式高速摩擦试验机上进行，以低碳钢为对磨体，温度25℃，相对湿度23％～25％，滑动速度20～50m／s，法向压强0.1～0．8MPa．结果表明，摩擦系数随滑动速度的提高而减小，而在给定的滑动速度下随法向压强的增大先增大后减小，在40～50m／s的滑动速度和0．8MPa的法向压强下达到最小值0．17．摩擦系数的减小归因为Ti3SiC2表面摩擦氧化层的存在．该氧化层由Ti、Si和Fe的氧化物组成，具有显著的减摩作用．     

不同环境温度下典型身管用钢磨损性能研究

通过摩擦磨损、高温硬度及相应的分析试验研究了典型身管用钢32Cr2MoVA、30SiMn2MoVA在室温、200、400以及600℃下的摩擦磨损行为与规律.结果表明:两种材料的摩擦系数在各个温度区间内的区别不大,主要受摩擦氧化物产生与否影响.32Cr2MoVA的磨损率随着温度的提高先降低再提高之后又下降,30SiMn2MoVA的磨损率随着温度的上升而先降低,然后逐渐升高,600℃达到最高.温度、身管钢在高温下的硬度和磨盘材料与滑动销的高温硬度差(Hd--Hp)共同影响磨损表面氧化物层的最终形态.室温至200℃时,身管钢磨损行为主要受表面氧化物层的影响.室温下两种身管钢磨损机理均为黏着磨损及磨粒磨损,200℃时均为氧化轻微磨损.环境温度达到400℃以上时,身管钢以及磨盘材料的基体硬度开始影响磨损行为.400℃时两种身管钢磨损机理均为氧化严重磨损.600℃时,32Cr2MoVA的Hd--Hp减小,磨损表面出现了厚度很大、致密的氧化物层,磨损机理为氧化轻微磨损;而30SiMn2MoVA的Hd--Hp显著增大,试样发生了明显的塑性挤出,为塑性挤出磨损.     

压力对颗粒增强铝与碳基材料摩擦系数的影响

用自行研制的盘块式高速摩擦试验机,在滑动速度为30 m/s、法向载荷范围为0.1～0.8 MPa的条件下,试验观察了法向载荷对碳化硅颗粒增强6061铝复合材料与碳基材料摩擦系数的影响.结果表明:摩擦系数存在显著的压力依赖行为和摩擦过程初期的时间过渡行为.在相对稳定阶段,摩擦系数的统计平均值随法向载荷增大经历先快速增大后缓慢减小,标准偏差与法向载荷的关系也显示出类似的变化趋势.所有连续摩擦过程的初期,摩擦系数都经历一个从小到大的过渡变化,而过渡期的时间随着法向载荷的增大单调下降.     

碳纤维增强树脂基复合材料在低温条件下的微动摩擦磨损性能

在FTM200型摩擦磨损试验机上,以PH13-8Mo不锈钢为配副件,采用正交试验方法在低温-45,-20℃以及室温条件下探讨了法向载荷、微动频率和微动振幅及试验时间对碳纤维增强环氧树脂基复合材料微动摩擦磨损性能的影响.结果表明,法向载荷、微动频率和振幅、试验时间以及温度对摩擦系数的影响均非常显著.在-45℃时,复合材料的摩擦系数均高于室温时的摩擦系数.法向载荷和温度对复合材料磨损量的影响显著.在相同的温度下,复合材料磨损量随法向载荷的增大而增加;在相同的法向载荷下,-45℃时,复合材料的磨损量较室温时的大,其磨损区域萌生出较多的微动裂纹,疲劳剥落现象较明显,其微动磨损机制以疲劳磨损为主;而在室温下,其磨损表面主要为表面树脂的刮痕以及少量的微动裂纹,其微动磨损机制为磨粒磨损.     

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.     

金属微结构双疏表面的摩擦特性研究

通过激光加工在锡青铜(ZQSn6.50.1)和轴承钢(GCr15)表面制备了微结构阵列,并进行低表面能处理,得到了2种金属双疏(疏水/疏油)表面.对制备的试样进行摩擦学性能实验研究,分别考察2种试样表面不同微结构形状、载荷及摩擦速度对其摩擦学性能的影响.结果表明:在相同润滑条件下,锡青铜和轴承钢双疏表面摩擦系数均比各自光滑试样表面低,最低分别为0.037和0.026;2种金属双疏表面具有圆形微凹坑阵列结构时,具有最优的减阻效果;载荷对试件摩擦系数的影响因材料特性不同而不同;随着速度的增加,不同图案密度微结构表面摩擦系数均呈现先减小后增大趋势,符合Stribeck曲线特性.     

氧化膜对14Cr12Ni2WMoVNb钢QPQ渗层的室温摩擦磨损和腐蚀性能的影响

为了研究14Cr12Ni2WMoVNb钢QPQ(淬火-抛光-淬火)处理后的氧化膜对渗层室温摩擦磨损和腐蚀性能的影响,利用金相、X射线衍射分析、扫描电镜、能谱分析、划痕仪、摩擦磨损试验机和电化学工作站对试样进行了表征.结果表明:氧化膜对渗层室温摩擦学性能的影响与载荷大小有关.在摩擦时间均为4min情况下,载荷较小(50N)时,氧化膜可以降低摩擦系数和体积磨损率;载荷较大(100N)时,氧化膜被破坏无法降低体积磨损率.氧化膜可明显提高渗层的耐腐蚀性能.含氧化膜试样的极化曲线有明显的钝化区,点蚀电位为-13mV,去除氧化膜试样在盐雾腐蚀12h后表面有大范围的腐蚀区域,而含氧化膜试样盐雾腐蚀48h后才有大区域腐蚀发生.     

23-8N气门钢的高温摩擦磨损特性

研究了23-8N气门钢采用完全时效和固溶+时效热处理后的高温摩擦磨损性能,并对其金相组织、物相组成等进行了分析.结果表明:随着温度的升高,两种不同热处理试样的摩擦系数和磨损体积均呈现出先减小后增大的趋势;常温下,完全时效处理试样耐磨性较好,试样表面出现了犁沟和片状磨屑,表现为磨粒磨损和黏着磨损;而高温时,由于固溶时效处理试样的表面氧化膜更厚,其耐磨损性能更好;在400℃时,两种试样表面被致密的氧化膜覆盖,所以其磨损量最小,该温度下试样的磨损形式以轻微的氧化磨损为主;在500~650℃时,随着温度的升高,试样的磨损量逐渐增加,磨损机制也发生转变,由轻微氧化磨损转变为严重磨粒磨损、黏着磨损和氧化膜的疲劳剥落.     

不同纯度Ti3SiC2的摩擦磨损行为

利用盘块式高速摩擦试验机,在滑动速度为20 m/s、法向载荷范围为0.2～0.8 MPa的条件下,试验研究了高纯度钛硅碳Ti3SiC2材料及含碳化钛TiC的Ti3SiC2材料的摩擦与磨损行为.两种材料的摩擦系数随着压力的增大都呈现出先增加后平缓减小的趋势,高纯度Ti3SiC2材料的磨损率随着压力的增加呈减小趋势,而含TiC的Ti3SiC2材料的磨损率随着压力增加呈先减小后增加的趋势.扫描电镜(SEM)和X-射线衍射(XRD)的观察和分析结果表明,在Ti3SiC2的摩擦表面有摩擦生成氧化层的存在.该氧化层具有降低摩擦系数和磨损率的自润滑作用.     

双粗糙表面接触模型中微观摩擦系数的确定

通过考察双粗糙表面接触模型中微观摩擦系数的取值对接触表面的法向变形与法向载荷关系的影响,研究了磨削表面接触模型中微观摩擦系数的取值问题。采用表面轮廓仪测量磨削表面的轮廓数据,然后建立二维弹塑性有限元模型,计算不同微观摩擦系数时试样的法向变形与法向载荷关系。计算结果表明,接触表面间的微观摩擦系数对低面压下的接触变形影响比较大,载荷比较高的时候,摩擦系数的取值并不显著影响接触变形。在微观摩擦系数不为零时,法向变形与法向载荷关系曲线存在一个下陷区,摩擦系数越小,下陷区越小。与实验结果对比,发现忽略摩擦系数的计算结果与通过实验获得的法向变形与法向载荷关系最为接近,双粗糙表面接触模型中忽略微观摩擦系数比较合适。此外还根据计算结果研究了微观摩擦系数的取值对最高接触应力和真实接触面积的影响,发现忽略微观摩擦时,接触应力水平降低,真实接触面积有减小的趋势。     

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．     

珠光体基球墨铸铁的无润滑滑动磨损

在较大载荷与速度范围内(3～20kgf,0.25～7.5m/s)用销盘法研究了含铜、钼珠光体基球墨铸铁的无润滑滑动磨损特性。研究结果表明这种材料在一定载荷下,随着摩擦速度的增大,出现两个轻微磨损区和两个剧烈磨损区。在第二个轻微磨损区中,摩擦表面形成了高硬度的白亮层。与前人观点不同,认为白亮层不是使试样具有高耐磨性的原因,此时的低磨损率是由于摩擦热使试样表面升温到临界点以上并发生了氧化所致。根据实验结果绘制了这种材料的磨损图。     

AZ91D镁合金的摩擦磨损行为及其机理探讨

研究了传统铸造和触变成形AZ91D镁合金在干摩擦往复运动条件下与GCr15钢对磨时的摩擦磨损行为.研究结果表明,触变成形和传统铸造的平均摩擦系数都在0.26~0.36,前者比后者稍小.在较低载荷下,镁合金的磨损机制为氧化磨损和磨粒磨损,随着载荷的增大,磨损机制将完全以剥层磨损为主,甚至出现粘着磨损,并伴随向偶件材料表面的大量转移.     

模具温升对22MnB5硼钢裸板高温摩擦磨损特性的影响

采用自制板带式高温摩擦磨损试验机模拟实际热冲压条件下22MnB5硼钢裸板的高温摩擦过程,对模具进行预热,模拟了热冲压过程中的模具升温,并通过硼钢热冲压的摩擦因数、表面磨损形貌和截面图及基体组织图研究模具升温对硼钢裸板摩擦行为及机理的影响.结果表明:模具升温较低时,硼钢裸板与H13钢之间的摩擦因数基本稳定在0.5,其磨损机理以磨粒磨损和黏着磨损为主.当模具升温超过100℃,硼钢裸板摩擦因数随温度升高呈现下降趋势,在150℃和200℃分别为0.474和0.414,黏着磨损作用减弱.硼钢基体维氏硬度在室温至100℃基本稳定在430,随温度进一步升至150℃和200℃,硬度分别降至413.5和399.7,表明模具升温对成型件机械性能有显著影响.     

不同载荷对45#钢表面自修复膜成膜影响

为制备在润滑油中具有良好分散性的自修复粉体和研究不同载荷对自修复膜成膜的影响,分析了钛酸酯偶联剂对蛇纹石粉体表面的修饰作用,探讨了不同载荷下添加剂对金属摩擦副的自修复作用,解析了试样表面形貌和试样表面化学成分.结果表明:经钛酸酯偶联剂修饰的粉体在润滑油中具有较好的分散性;在润滑油中加入蛇纹石粉体和分散剂可显著增加耐磨减摩性能.当载荷为300 N,含有添加剂的润滑油润滑条件下,摩擦副的摩擦系数较纯基础油低,添加剂起减摩作用;当载荷为600 N和900 N时,蛇纹石粉体在表面形成相对完整、光滑的自修复膜层,避免了金属表面的直接接触,从而起到降低磨损的作用;当载荷为900 N时,表面自修复膜层在摩擦机械力和热的作用下,发生化学脱水反应,自修复膜层表面有较多的微小孔洞.     

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.     

Cr12钢表面渗硼层的摩擦磨损性能研究

为获得渗硼工艺参数对Cr12钢表面摩擦磨损性能的影响规律,采用浆料包渗法在Cr12钢表面制备渗硼层,对试样获得的渗硼层进行组织结构观察和摩擦磨损性能测试,研究供硼剂含量、渗硼温度及保温时间对渗硼层摩擦磨损性能的影响,并对试验结果进行分析讨论,结果表明:随着硼剂含量、渗硼时间和渗硼温度的增加,摩擦系数增大,耐磨性提高.     

珠光体基球墨铸铁的无润滑滑动磨损

在较大载荷与速度范围内（3－20kgf,0.25-7.5m/s）用销盘法研究了含铜、钼铁光体基球墨铸铁的无润滑滑动磨损特性，研究结果表明这种材料在一定载荷下,随着摩擦速度的增大，出现两个轻微磨损区和两个剧烈磨损区。在第二个轻微磨损区中，摩控表面形成了高硬度的白亮层，与前人观点不同，认为白亮层不是使试样具有高耐磨性的原因，此时的低磨损率是由于摩擦热使试样表面升温到临界点以上并发生了氧化所致，根据实验结果绘制了这种材料的磨损图。     

加热温度对铸态Ti1100氧化及表面形貌的影响

研究了铸态Ti1100在不同温度下保温5小时的氧化增重和表面形貌.结果表明,随着加热温度的升高,铸造Ti1100氧化加重.300℃基本不氧化;500℃-700℃,Ti1100试样增重0.28-0.62%; 1100℃氧化增重严重,达到12.73%;钛的氧化增重为吸氧.用JSM-6360LV型扫描电子显微镜观察试样表面形貌,300-600℃氧化膜极薄且致密;700℃试样表面有少量的氧化腐蚀坑,表面较致密;900℃试样表面有较多的突起氧化层,表面不致密;1100℃氧化层为板片状TiO2.氧化过程为高温时,氧化膜晶粒粗大变得疏松,氧通过氧化膜扩散进基体.     

天然海水润滑下不锈钢316L与PEEK450CA30的摩擦磨损性能

为了寻找适合于低速大扭矩水液压马达配对副的材料,采用MMU-5G屏显式高温材料端面摩擦磨损试验机考察不同转速、不同载荷下,摩擦副316L-PEEK450CA30在海水中的摩擦磨损性能,并借助OLYMPUS-SZX体式显微镜对试样的磨损表面进行形貌观察。结果表明:在转速和载荷比较低的情况下,摩擦副316L-PEEK450CA30的摩擦系数较小,磨损性能较好;当转速或载荷增大时,摩擦副的摩擦系数和接触面的磨损情况会急剧增大。在转速300r/min、载荷100N和转速100r/min、载荷300N的情况下,摩擦副316L-PEEK450CA30还会发生轻微的黏着磨损。最后得出,当转速为100r/mim、载荷为100N时,对偶副间的摩擦系数最小,耐磨损程度最好,适合作为低速大扭矩水液压马达的对偶副材料。