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...     

超低温环境下铝/铜摩擦副的摩擦磨损特性

为探究超低温环境下铝/铜摩擦副的摩擦磨损特性,采用四球摩擦磨损试验机、表面轮廓仪、扫描电镜等研究超低温环境下不同载荷、不同转速时铝/铜摩擦副的干摩擦性能,并与常温工况进行对比。研究结果表明：超低温环境下,铝/铜摩擦副的平均摩擦因数随着载荷的增加呈现下降趋势,但摩擦副的平均摩擦因数与磨损量比常温环境下的大;常温环境下,摩擦副产生的铝屑集中黏附在铝基体表面中央区域,而超低温环境下铝屑主要分布在铝基体表面边部区域,且有逐渐向摩擦面外排出的趋势;在常温环境下,铝/铜摩擦副摩擦磨损以磨粒磨损和黏着磨损为主,在高载荷、高转速时主要发生黏着磨损甚至出现烧结现象,而在超低温条件下,其摩擦磨损以磨粒磨损为主,在高载荷、高转速时摩擦面间主要发生挤压剥落现象。     

典型材料载流摩擦行为

用多种典型载流摩擦材料在自制载流摩擦试验机上系统研究了材料、载荷、相对滑动速度和电流对摩擦/载流行为的影响,探讨了载流摩擦过程中的表面行为。研究结果表明:摩擦磨损行为和电接触行为相互耦合,具有非常复杂的关系;接触压力、电流和相对滑动速度的变化显著影响载流/摩擦磨损行为,高相对滑动速度和大电流使摩擦磨损特性和载流特性明显下降;电弧侵蚀明显加大材料损伤;电弧对载流摩擦行为作用的途径包括氧化、熔融和最终的接触表面粗糙化。     

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.     

铜-石墨复合材料性能与石墨形状和粒径的相关性研究

以电解铜粉、鳞片状石墨粉及不同粒径的近球形石墨粉为原料,通过真空热压烧结工艺制备得到铜-石墨复合材料,并研究石墨形状、粒径对其显微组织、密度、致密度、电导率、硬度及抗压强度等性能的影响;在销盘式摩擦磨损试验机上考察其摩擦磨损性能,通过分析样品磨损表面的形貌,研究石墨形状和粒径对复合材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：相比鳞片状石墨粉,采用相同粒径的近球形石墨粉有利于提高复合材料的致密度,获得更优异的力学性能,其抗压强度可以提高近65 MPa;随着近球形石墨粒径从19 μm减小到4 μm,复合材料的致密度、电导率、硬度、抗压强度和摩擦因数均逐渐降低,同时磨损量逐渐增大,其中,复合材料的电导率从28.6 %IACS降低至20.6 %IACS,抗压强度也降低约30 MPa。     

低速大扭矩液压马达平面配流副的摩擦特性

本文通过理论分析和实验研究,提出了低速液压马达平面配流副的摩擦特性数学模型,研究了不同工况下的瞬时扭矩和油膜厚度变化规律,为提高低速平油盘的可靠性提供了依据。     

载流摩擦参数对C/C复合材料/QCr0.5摩擦副起弧率的影响

以C/C复合材料/QCr0.5为摩擦副,在HST-100销盘式高速载流摩擦磨损试验机上进行载流摩擦磨损试验,采用单因素试验法,研究了电流、速度、载荷对C/C复合材料/QCr0.5摩擦副起弧率的影响,借助扫描电子显微镜和能谱仪观察摩擦表面形貌和元素分布。试验结果表明:随着电流和速度的增加,C/C复合材料/QCr0.5摩擦副的起弧率增加;载荷为70 N时起弧率最小;磨损形貌观察发现:起弧率较高情况下,磨损表面有大量的电弧侵蚀坑和转移铜。     

进气相对湿度对变载工况下PEMFC电堆性能的影响

为了探究进气相对湿度对质子交换膜燃料电池电堆变载工况性能的影响,设计了一个动态循环工况,包括电流密度从0.10到0.35 A/cm²、从0.10到1.00 A/cm²的2种阶跃工况和电流密度分别为0.10、0.35、1.00 A/cm²的稳定工况,进行了相对湿度分别为20%、30%、50%、70%、80%的5组试验.结果表明：恒流状态时,电堆在不同电流密度下对相对湿度的敏感性不同,在大电流密度下相对湿度对电堆性能影响较大;变载过程中,电堆电压出现下冲和过冲现象,加载过程的电压下冲量与变载幅度和相对湿度有关,电堆单电池电压一致性变差,电压一致性与进气相对湿度有关.     

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。     

铜/石墨复合材料热变形行为研究

通过Gleeble-3500热模拟试验机对铜/石墨复合材料进行热压缩试验,研究变形温度为700～850 ℃、应变速率为0.001～1.000 s^-1时该复合材料的热变行为。通过光学显微镜研究复合材料显微组织的演变,根据实验数据构建该复合材料的本构方程和热加工图。使用Zener-Hollomon参数模型对该复合材料的流变应力进行研究。研究发现,铜/石墨复合材料的流变应力随着应变温度的升高而降低,随应变速度的增大而增大。计算得出该复合材料的热变形激活能为463.02 kJ/mol,表明材料具有良好的成形能力。通过构建的本构方程验证了最大应力的吻合性,发现计算值和试验值的误差在9.5%以内,说明该方程对复合材料的流变行为具有指导作用。热加工图表明了该复合材料的适宜加工温度为780～820 ℃,变形速率为0.050～0.100 s^-1;变形温度为830～850 ℃时,变形速率约为0.001 s^-1。     

载流导线等效电阻与频率关系研究

依据趋肤效应对导线横截面电流密度分布的影响，推导出交流载流导线等效电阻的表达式，并将等效电阻随频率变化的计算值与实验测试值进行了比较，发现频率越大，误差越大，可相关10多倍。但在考虑了导线的电感值时，实验结果与理论计算基本一致。这说明导线自身电感对实验结果的影响至关重要。     

碳纤维-铜、石墨-铜复合电刷材料性能研究

用粉末冶金法制造了碳纤维、石墨分布均匀的复合材料，测定了烧结温度、成分对复合材料性能的影响。     

石墨在半金属摩擦材料中的作用及其对摩擦性能的影响

研究了石墨在半金属摩擦材料中的粘着和润滑作用和不同含量人造石墨对摩擦性能包括摩擦系数,摩擦稳定性（摩擦系数随温度变化的稳定性）和体积磨损率的影响并与天然石墨进行了比较。由于石墨的粘着特征,石墨可以在一定摩擦温度范围内提高摩擦系数。作为润滑剂,石墨可以通过减弱摩擦材料和摩擦盘表面的粗糙峰之间的直接摩擦而有效降低磨损率。应用模糊综合评价原理,提出并验证了一个定量描述摩擦稳定性的新方法     

ZDDP润滑铜摩擦副表面膜的机制

运用摩擦学实验与表面分析相结合的方法,考察了以二烷基二硫代磷酸锌（ＺＤＤＰ）润滑的铜摩擦副表面膜,分析了表面膜中主要元素的存在状态和ＺＤＤＰ的减摩抗磨作用机制．研究结果表明：ＺＤＤＰ在铜摩擦副表面形成了由有机化合物和无机化合物共存的反应膜,该膜具有良好的减摩抗磨性能,可有效减小摩擦磨损;此外,ＺＤＤＰ还可通过对摩擦副表面的改性,增强其减摩抗磨性能     

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。     

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     

WC-Ni/SiC摩擦副滑动摩擦性能

以WC-(5,7,9)Ni硬质合金与SiC陶瓷材料为摩擦副,在MMU-10型屏显式材料端面摩擦磨损试验机上,研究该摩擦副材料在干摩擦条件下,不同压强、不同滑动速度时的摩擦磨损行为,利用扫描电子显微镜观察磨损后的表面形貌.结果表明:当压强一定时,随着滑动速度的增加,WC-Ni/SiC摩擦副的摩擦因数逐渐下降,并趋于平稳;当滑动速度一定时,随着试验压强P的增加,摩擦因数逐渐减小;摩擦因数还随合金中Ni含量的增加而增大;硬质合金的磨损量随材料的硬度降低而增大;当滑动速度0.95 m/s时,摩擦副材料的磨损机制与合金成分和试验压强P有关,当p=0.015 MPa时,WC-5Ni/SiC为粘着磨损,WC-7Ni/SiC和WC-9Ni/SiC表现为粘着和磨粒磨损综合作用机制;当p=0.60 MPa时,3种摩擦副的磨损机制主要是磨粒磨损.     

基于离散元研究石墨对铜基石墨复合材料摩擦磨损性能的影响

文章利用离散元二维颗粒流程序(PFC2D)建立铜基石墨复合材料和45#钢摩擦副数值模型,基于环-块滑动接触方式,研究摩擦过程中摩擦界面动态变化规律及石墨粒径和体积分数对复合材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：复合材料和45#钢摩擦过程中,在摩擦表面逐渐形成石墨润滑层,使得摩擦副的接触由金属与金属接触逐渐转变为石墨与金属接触;随着时步数增加,材料摩擦系数整体下降并达到稳定;石墨粒径增加,摩擦系数增大,磨损量先减少后增多,石墨粒径为18μm时,磨损量最少为1.65×10^-8 m³;石墨体积分数增多,材料摩擦系数降低,磨损量先减少后增多,石墨体积分数为12%时,磨损量最少为1.61×10^-8 m³。     

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。