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doi: 10.16078/j.tribology.2020171
摘要:
借助激光微加工技术，将柔性石墨纸加工成规则排列的多孔结构，利用多孔柔性石墨纸在Cu663合金表面构筑石墨-铜三维复合润滑层结构. 分别考察了表面石墨-铜三维复合润滑层在干摩擦和海水腐蚀环境下的摩擦学性能，并揭示了摩擦磨损机理和腐蚀机理. 结果表明：该三维复合润滑层结构具有优异的自润滑性能，且通过改变纹理图案和尺寸参数可有效调控其摩擦学性能. 当Cu663合金表面三维复合润滑层石墨表面密度为50%时，干摩擦条件下的摩擦系数和磨损率分别为0.14 ± 0.01和(5.10 ± 1.33) ×10−6 mm3/(Nm)，相较于无润滑层的Cu663样品摩擦系数0.53和磨损率(2.97 ± 0.57) ×10−4 mm3/(Nm)分别降低73%和2个数量级. 在海水腐蚀环境中，表面石墨-铜三维复合润滑层的铜与石墨纸界面产生微弱电极，对三维复合润滑层的腐蚀摩擦性能起到至关重要的作用.
借助激光微加工技术，将柔性石墨纸加工成规则排列的多孔结构，利用多孔柔性石墨纸在Cu663合金表面构筑石墨-铜三维复合润滑层结构. 分别考察了表面石墨-铜三维复合润滑层在干摩擦和海水腐蚀环境下的摩擦学性能，并揭示了摩擦磨损机理和腐蚀机理. 结果表明：该三维复合润滑层结构具有优异的自润滑性能，且通过改变纹理图案和尺寸参数可有效调控其摩擦学性能. 当Cu663合金表面三维复合润滑层石墨表面密度为50%时，干摩擦条件下的摩擦系数和磨损率分别为0.14 ± 0.01和(5.10 ± 1.33) ×10−6 mm3/(Nm)，相较于无润滑层的Cu663样品摩擦系数0.53和磨损率(2.97 ± 0.57) ×10−4 mm3/(Nm)分别降低73%和2个数量级. 在海水腐蚀环境中，表面石墨-铜三维复合润滑层的铜与石墨纸界面产生微弱电极，对三维复合润滑层的腐蚀摩擦性能起到至关重要的作用.
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doi: 10.16078/j.tribology.2020035
摘要:
以6092铝合金为基体，通过粉末冶金法分别制备了球形石墨颗粒(Gr)以及SiCp和Gr混杂增强的铝基复合材料，并采用田口模型结合方差分析，对复合材料与铜合金摩擦副之间的干滑动摩擦磨损行为进行了分析研究. 结果表明：随着载荷从10 N增至20 N，3种复合材料的摩擦系数、磨损率均相应增加；随滑动速率从0.5 m/s增至1.0 m/s，15%Gr/6092Al和(5%Gr+20%SiCp)/6092Al的摩擦系数先减小后增大；而(5%Gr+10%SiCp)/6092Al的摩擦系数呈递减趋势. 相同条件下，单一石墨颗粒增强的复合材料的磨损率大于混杂增强的复合材料的磨损率. 方差分析的结果表明：增强相百分比单独作用、增强相百分比和滑动速率相互作用以及滑动速率单独作用3个因素对磨损率和摩擦系数产生了显著的影响. 随SiCp含量增加，材料硬度增加，SiCp对基体起到支撑保护作用，磨损面上的磨痕变浅，分层剥落现象明显减轻，磨屑变得细小，摩擦系数更为稳定，磨损机制由剥层磨损向磨粒磨损转变.
以6092铝合金为基体，通过粉末冶金法分别制备了球形石墨颗粒(Gr)以及SiCp和Gr混杂增强的铝基复合材料，并采用田口模型结合方差分析，对复合材料与铜合金摩擦副之间的干滑动摩擦磨损行为进行了分析研究. 结果表明：随着载荷从10 N增至20 N，3种复合材料的摩擦系数、磨损率均相应增加；随滑动速率从0.5 m/s增至1.0 m/s，15%Gr/6092Al和(5%Gr+20%SiCp)/6092Al的摩擦系数先减小后增大；而(5%Gr+10%SiCp)/6092Al的摩擦系数呈递减趋势. 相同条件下，单一石墨颗粒增强的复合材料的磨损率大于混杂增强的复合材料的磨损率. 方差分析的结果表明：增强相百分比单独作用、增强相百分比和滑动速率相互作用以及滑动速率单独作用3个因素对磨损率和摩擦系数产生了显著的影响. 随SiCp含量增加，材料硬度增加，SiCp对基体起到支撑保护作用，磨损面上的磨痕变浅，分层剥落现象明显减轻，磨屑变得细小，摩擦系数更为稳定，磨损机制由剥层磨损向磨粒磨损转变.
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doi: 10.16078/j.tribology.2020068
摘要:
发电机和电动机是最普遍使用的动力设备之一，电机轴承润滑脂是保证电机稳定、高效运转的关键，电机轴承在轴电流作用下润滑脂性能退化，会导致轴承失效. 本文中介绍了电机轴承轴电流的产生和危害，同时对电机轴承润滑脂性能和作用进行了分析. 重点介绍了如何防止和抑制轴电流对轴承的损伤，并指出电机轴承润滑脂需要解决的问题和未来发展的趋势.
发电机和电动机是最普遍使用的动力设备之一，电机轴承润滑脂是保证电机稳定、高效运转的关键，电机轴承在轴电流作用下润滑脂性能退化，会导致轴承失效. 本文中介绍了电机轴承轴电流的产生和危害，同时对电机轴承润滑脂性能和作用进行了分析. 重点介绍了如何防止和抑制轴电流对轴承的损伤，并指出电机轴承润滑脂需要解决的问题和未来发展的趋势.
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2021, 41(2): 149 -159
doi: 10.16078/j.tribology.2020135
摘要:
针对恶劣提升工况下润滑失效导致的提升钢丝绳内部钢丝摩擦磨损严重的问题，开展改性氧化石墨烯润滑油减摩特性研究. 首先，制备十八胺官能化氧化石墨烯(ODA-GO)及其水合肼还原材料(ODA-rGO)，分析其化学结构、表面形貌、片层间距和缺陷，探究其在钢丝绳润滑油IRIS中的分散性；接着，用四球机评价改性润滑油的减摩抗磨性能并研究其润滑机理；最后，评判ODA-GO改性油对钢丝减摩的改进效果. 结果表明：ODA通过酰胺化反应和亲核取代反应接枝在GO表面，ODA-GO拥有高接枝密度的十八烷基链，并在IRIS中分散性较好，ODA-rGO则相反，但在最优添加量下ODA-rGO的抗磨减摩性优于ODA-GO；改性石墨烯基材料会附着在摩擦接触表面，并填补已损伤区域，从而减少磨损；ODA-GO改性油使钢丝间摩擦系数降低10%，疲劳磨损显著降低.
针对恶劣提升工况下润滑失效导致的提升钢丝绳内部钢丝摩擦磨损严重的问题，开展改性氧化石墨烯润滑油减摩特性研究. 首先，制备十八胺官能化氧化石墨烯(ODA-GO)及其水合肼还原材料(ODA-rGO)，分析其化学结构、表面形貌、片层间距和缺陷，探究其在钢丝绳润滑油IRIS中的分散性；接着，用四球机评价改性润滑油的减摩抗磨性能并研究其润滑机理；最后，评判ODA-GO改性油对钢丝减摩的改进效果. 结果表明：ODA通过酰胺化反应和亲核取代反应接枝在GO表面，ODA-GO拥有高接枝密度的十八烷基链，并在IRIS中分散性较好，ODA-rGO则相反，但在最优添加量下ODA-rGO的抗磨减摩性优于ODA-GO；改性石墨烯基材料会附着在摩擦接触表面，并填补已损伤区域，从而减少磨损；ODA-GO改性油使钢丝间摩擦系数降低10%，疲劳磨损显著降低.
2021, 41(2): 160 -168
doi: 10.16078/j.tribology.2020073
摘要:
刹车片是汽车制动器的重要部件材料，其磨损特性直接影响制动器工作性能和使用寿命，现有研究主要采用小样试验，不能真实反映刹车片实际使用工况. 采用汽车盘式制动器模拟制动试验台，分析了制动初速度、制动压力、摩擦面温度对刹车片磨损的影响规律. 结果表明：随制动压力、制动初速度或摩擦面温度的增大，磨损量曲线均呈上升趋势，其中制动压力的变化对磨损量的影响较小，制动初速度的变化对其影响最大. 通过几组补充试验得到，没有外界热源干预，制动初速度和制动压力共同作用比摩擦面温度对磨损量的影响更明显. 基于试验结果数据，利用SPSS软件拟合了制动工况参数与磨损量之间的经验公式. 研究结果对于指导汽车刹车片的设计制造和使用维护具有一定理论意义和实用价值.
刹车片是汽车制动器的重要部件材料，其磨损特性直接影响制动器工作性能和使用寿命，现有研究主要采用小样试验，不能真实反映刹车片实际使用工况. 采用汽车盘式制动器模拟制动试验台，分析了制动初速度、制动压力、摩擦面温度对刹车片磨损的影响规律. 结果表明：随制动压力、制动初速度或摩擦面温度的增大，磨损量曲线均呈上升趋势，其中制动压力的变化对磨损量的影响较小，制动初速度的变化对其影响最大. 通过几组补充试验得到，没有外界热源干预，制动初速度和制动压力共同作用比摩擦面温度对磨损量的影响更明显. 基于试验结果数据，利用SPSS软件拟合了制动工况参数与磨损量之间的经验公式. 研究结果对于指导汽车刹车片的设计制造和使用维护具有一定理论意义和实用价值.
2021, 41(2): 169 -175
doi: 10.16078/j.tribology.2020093
摘要:
近年来随着核能及其核装备的发展，辐照环境下高能粒子对润滑材料服役行为的影响受到越来越多的关注. 本研究利用自行设计研制的磁控溅射系统制备a-C: H润滑薄膜，并对其进行伽马 (γ) 辐照处理. 考察γ辐照康普顿效应对a-C: H薄膜微观组织、力学性能和摩擦学性能的影响. 结果表明：经γ辐照后a-C: H薄膜存在由sp2杂化C原子结构向sp3杂化C原子结构转变的趋势，且辐照使得C-H键发生断裂，薄膜内H原子的键合能降低. 伽马辐照使得a-C: H薄膜的纳米机械性能显著提高，辐照样品的残余应力也随辐照剂量呈增加趋势. 此外，γ辐照也使得a-C: H薄膜的摩擦系数和磨损率轻微增加. 综合分析可知，γ辐照在测试剂量范围内对a-C: H薄膜的摩擦性能影响有限，但辐照诱发应力的增加是限制其在核环境中应用的主要因素.
近年来随着核能及其核装备的发展，辐照环境下高能粒子对润滑材料服役行为的影响受到越来越多的关注. 本研究利用自行设计研制的磁控溅射系统制备a-C: H润滑薄膜，并对其进行伽马 (γ) 辐照处理. 考察γ辐照康普顿效应对a-C: H薄膜微观组织、力学性能和摩擦学性能的影响. 结果表明：经γ辐照后a-C: H薄膜存在由sp2杂化C原子结构向sp3杂化C原子结构转变的趋势，且辐照使得C-H键发生断裂，薄膜内H原子的键合能降低. 伽马辐照使得a-C: H薄膜的纳米机械性能显著提高，辐照样品的残余应力也随辐照剂量呈增加趋势. 此外，γ辐照也使得a-C: H薄膜的摩擦系数和磨损率轻微增加. 综合分析可知，γ辐照在测试剂量范围内对a-C: H薄膜的摩擦性能影响有限，但辐照诱发应力的增加是限制其在核环境中应用的主要因素.
2021, 41(2): 176 -186
doi: 10.16078/j.tribology.2020109
摘要:
利用MJP-30A滚动磨损与接触疲劳试验机研究了两种水基摩擦改性剂(分别记为FM1和FM2)的最佳涂敷量，分析了FM1和FM2在最佳涂敷量下对轮轨磨损和损伤的影响. 结果表明：FM1和FM2单次的最佳涂敷量分别为14和8 μl. FM1介质下轮轨试样的磨损率明显降低，仅为干态下的23%和41%；FM2介质下车轮试样的磨损率略高于干态下，钢轨试样的磨损率为干态下的64%. 干态和FM2介质下轮轨试样表面出现起皮、剥落及明显的疲劳裂纹，试样剖面出现多层裂纹、支裂纹和次表层裂纹；FM1介质下轮轨试样损伤轻微，试样表面出现轻微起皮和点蚀，试样剖面出现少量的单层微裂纹，FM1可有效减缓轮轨的磨损与损伤.
利用MJP-30A滚动磨损与接触疲劳试验机研究了两种水基摩擦改性剂(分别记为FM1和FM2)的最佳涂敷量，分析了FM1和FM2在最佳涂敷量下对轮轨磨损和损伤的影响. 结果表明：FM1和FM2单次的最佳涂敷量分别为14和8 μl. FM1介质下轮轨试样的磨损率明显降低，仅为干态下的23%和41%；FM2介质下车轮试样的磨损率略高于干态下，钢轨试样的磨损率为干态下的64%. 干态和FM2介质下轮轨试样表面出现起皮、剥落及明显的疲劳裂纹，试样剖面出现多层裂纹、支裂纹和次表层裂纹；FM1介质下轮轨试样损伤轻微，试样表面出现轻微起皮和点蚀，试样剖面出现少量的单层微裂纹，FM1可有效减缓轮轨的磨损与损伤.
2021, 41(2): 187 -196
doi: 10.16078/j.tribology.2020100
摘要:
首先采用高温固相反应法合成了由纳米球状结构紧密堆积的微米级粉体Ag2Nb4O11，然后通过粉末冶金技术制备了添加铌酸银(Ag2Nb4O11)的NiAl基复合材料(NABO20，NiAl-20%Ag2Nb4O11)，考察其对复合材料显微结构、力学及摩擦学性能的影响. 结果表明：热压烧结过程中，Ag2Nb4O11发生高温分解及与C发生氧化还原反应，形成了NbC和Ag相. 铌酸银(Ag2Nb4O11)的添加使得复合材料的密度略有增加，并且显著改善了NiAl基复合材料的显微硬度. 在高温摩擦条件下(800 ℃)，由于NABO20磨损表面和Al2O3对偶球表面均形成完整光滑的润滑膜(Nb2O5、Al2O3、Ag2Nb4O11、AgNbO3和AgNb3O8)，两层膜的存在阻隔了对偶球和复合材料的直接接触，抑制了磨损进程，从而有效地提高了复合材料的耐磨性能.
首先采用高温固相反应法合成了由纳米球状结构紧密堆积的微米级粉体Ag2Nb4O11，然后通过粉末冶金技术制备了添加铌酸银(Ag2Nb4O11)的NiAl基复合材料(NABO20，NiAl-20%Ag2Nb4O11)，考察其对复合材料显微结构、力学及摩擦学性能的影响. 结果表明：热压烧结过程中，Ag2Nb4O11发生高温分解及与C发生氧化还原反应，形成了NbC和Ag相. 铌酸银(Ag2Nb4O11)的添加使得复合材料的密度略有增加，并且显著改善了NiAl基复合材料的显微硬度. 在高温摩擦条件下(800 ℃)，由于NABO20磨损表面和Al2O3对偶球表面均形成完整光滑的润滑膜(Nb2O5、Al2O3、Ag2Nb4O11、AgNbO3和AgNb3O8)，两层膜的存在阻隔了对偶球和复合材料的直接接触，抑制了磨损进程，从而有效地提高了复合材料的耐磨性能.
2021, 41(2): 197 -205
doi: 10.16078/j.tribology.2020118
摘要:
采用放电等离子烧结技术在NbTaWMo难熔高熵合金中掺杂Si元素成功制备了NbTaWMoSi0.25难熔高熵合金，研究了物相组成、显微结构和力学性能的变化，并重点对比了25 ~800 ℃的摩擦学性能. 结果表明：NbTaWMo高熵合金由单一的BCC相组成，而NbTaWMoSi0.25合金由BCC相和硅化物两相组成. 在NbTaWMo难熔高熵合金中掺杂Si元素后，高熵合金室温下的屈服强度、抗压强度和断裂应变均有显著的提高. NbTaWMo难熔高熵合金掺杂Si元素后从25 ℃到800 ℃摩擦系数变化较小，但其耐磨性显著改善，其耐磨性的提高主要由于硅化物增强了合金的强度. NbTaWMoSi0.25难熔高熵合金从室温到中温阶段的磨损机制主要为磨粒磨损，而高温阶段的磨损机制主要表现为磨粒磨损和氧化磨损的综合作用. NbTaWMoSi0.25高熵合金在宽温域内具有良好的耐磨性，在高温摩擦学领域具有较大的应用潜力.
采用放电等离子烧结技术在NbTaWMo难熔高熵合金中掺杂Si元素成功制备了NbTaWMoSi0.25难熔高熵合金，研究了物相组成、显微结构和力学性能的变化，并重点对比了25 ~800 ℃的摩擦学性能. 结果表明：NbTaWMo高熵合金由单一的BCC相组成，而NbTaWMoSi0.25合金由BCC相和硅化物两相组成. 在NbTaWMo难熔高熵合金中掺杂Si元素后，高熵合金室温下的屈服强度、抗压强度和断裂应变均有显著的提高. NbTaWMo难熔高熵合金掺杂Si元素后从25 ℃到800 ℃摩擦系数变化较小，但其耐磨性显著改善，其耐磨性的提高主要由于硅化物增强了合金的强度. NbTaWMoSi0.25难熔高熵合金从室温到中温阶段的磨损机制主要为磨粒磨损，而高温阶段的磨损机制主要表现为磨粒磨损和氧化磨损的综合作用. NbTaWMoSi0.25高熵合金在宽温域内具有良好的耐磨性，在高温摩擦学领域具有较大的应用潜力.
2021, 41(2): 206 -212
doi: 10.16078/j.tribology.2020101
摘要:
为探究金属橡胶微丝的最适直径，研究了不同载荷和速度条件下，金属橡胶不锈钢丝丝径对其小位移摩擦磨损行为影响的规律及机理，建立了磨损深度与丝径之间的定量关系来评定丝径对不锈钢丝摩擦磨损行为的影响. 结果表明：相同载荷、速度条件下，不同丝径实际接触面积的不同导致不锈钢丝的磨损深度随其丝径的增大而减小，且磨损深度随丝径的变化规律呈多项式曲线规律；而摩擦系数与其实际接触形貌和磨屑运动状态有关，不同的磨损状态导致了摩擦系数随丝径的增大而增大；探究表明改变载荷和速度并不影响丝径对不锈钢丝摩擦磨损行为的影响规律；但由于粗丝径试件间实际接触面积的稳定性，使得载荷和速度对粗丝试件的磨损深度、摩擦系数的影响要明显小于对细丝试件的影响.
为探究金属橡胶微丝的最适直径，研究了不同载荷和速度条件下，金属橡胶不锈钢丝丝径对其小位移摩擦磨损行为影响的规律及机理，建立了磨损深度与丝径之间的定量关系来评定丝径对不锈钢丝摩擦磨损行为的影响. 结果表明：相同载荷、速度条件下，不同丝径实际接触面积的不同导致不锈钢丝的磨损深度随其丝径的增大而减小，且磨损深度随丝径的变化规律呈多项式曲线规律；而摩擦系数与其实际接触形貌和磨屑运动状态有关，不同的磨损状态导致了摩擦系数随丝径的增大而增大；探究表明改变载荷和速度并不影响丝径对不锈钢丝摩擦磨损行为的影响规律；但由于粗丝径试件间实际接触面积的稳定性，使得载荷和速度对粗丝试件的磨损深度、摩擦系数的影响要明显小于对细丝试件的影响.
2021, 41(2): 213 -222
doi: 10.16078/j.tribology.2020090
摘要:
为了提高TC4钛合金表面的抗微动磨损性能，在本文中采用非平衡磁控溅技术(Unbalanced Magnetron Sputtering)在TC4钛合金表面沉积了类金刚石(DLC)薄膜. 采用球/平面接触形式研究了DLC薄膜的微动摩擦磨损行为. 在不同法向载荷和位移幅值下，结合微动运行工况图研究了DLC薄膜滑移状态和损伤机理. 利用原子力显微镜、纳米压痕仪、激光拉曼光谱仪、激光共聚焦显微镜、场发射扫描电子显微镜和SRV-V微动摩擦磨损试验机等设备对DLC薄膜进行性能的表征和微动摩擦磨损性能测试. 通过微动图，摩擦耗散能，磨痕形貌、化学成分分析揭示其损伤机理. 结果表明：载荷和位移幅值对DLC薄膜微动摩擦磨损行为和损伤机理有显著影响. 当位移幅值为25 μm 时，微动运行于混合滑移(mixed slip regime，MSR)情形下，当位移幅值为100 μm时，微动运行于完全滑移(gross slip regime，GSR)情形下. 小位移幅值时，DLC薄膜磨损机理是磨粒磨损为主；大位移幅值时，DLC薄膜磨损机理是黏着磨损为主. 干摩擦条件下，DLC薄膜有良好的抗微动磨损性能，关键就在于其优异力学性能和自润滑特性.
为了提高TC4钛合金表面的抗微动磨损性能，在本文中采用非平衡磁控溅技术(Unbalanced Magnetron Sputtering)在TC4钛合金表面沉积了类金刚石(DLC)薄膜. 采用球/平面接触形式研究了DLC薄膜的微动摩擦磨损行为. 在不同法向载荷和位移幅值下，结合微动运行工况图研究了DLC薄膜滑移状态和损伤机理. 利用原子力显微镜、纳米压痕仪、激光拉曼光谱仪、激光共聚焦显微镜、场发射扫描电子显微镜和SRV-V微动摩擦磨损试验机等设备对DLC薄膜进行性能的表征和微动摩擦磨损性能测试. 通过微动图，摩擦耗散能，磨痕形貌、化学成分分析揭示其损伤机理. 结果表明：载荷和位移幅值对DLC薄膜微动摩擦磨损行为和损伤机理有显著影响. 当位移幅值为25 μm 时，微动运行于混合滑移(mixed slip regime，MSR)情形下，当位移幅值为100 μm时，微动运行于完全滑移(gross slip regime，GSR)情形下. 小位移幅值时，DLC薄膜磨损机理是磨粒磨损为主；大位移幅值时，DLC薄膜磨损机理是黏着磨损为主. 干摩擦条件下，DLC薄膜有良好的抗微动磨损性能，关键就在于其优异力学性能和自润滑特性.
2021, 41(2): 223 -229
doi: 10.16078/j.tribology.2020136
摘要:
采用分子动力学模拟的方法研究氮化碳(C3N4)对聚四氟乙烯(PTFE)摩擦学性能的影响. 首先，建立了纯聚四氟乙烯和氮化碳/聚四氟乙烯复合材料两个无定型模型，优化后分别计算其机械性能. 模拟结果显示：加入氮化碳后，聚四氟乙烯的杨氏模量和剪切模量分别提高了218% 和141%. 然后为了计算摩擦学性能，建立了与铜对摩的摩擦模型，对金属铜层施加一定的载荷和速度进行滑动磨损. 模拟结果显示：纯聚四氟乙烯的摩擦系数为0.144，磨损率为27.6%；氮化碳/聚四氟乙烯基体的摩擦系数为0.118，未见明显的磨损. 最后通过提取摩擦界面温度、原子运动速度、原子相对浓度、径向分布函数和结合能等数据，从原子尺度揭示了氮化碳对聚四氟乙烯摩擦学性能的作用机制.
采用分子动力学模拟的方法研究氮化碳(C3N4)对聚四氟乙烯(PTFE)摩擦学性能的影响. 首先，建立了纯聚四氟乙烯和氮化碳/聚四氟乙烯复合材料两个无定型模型，优化后分别计算其机械性能. 模拟结果显示：加入氮化碳后，聚四氟乙烯的杨氏模量和剪切模量分别提高了218% 和141%. 然后为了计算摩擦学性能，建立了与铜对摩的摩擦模型，对金属铜层施加一定的载荷和速度进行滑动磨损. 模拟结果显示：纯聚四氟乙烯的摩擦系数为0.144，磨损率为27.6%；氮化碳/聚四氟乙烯基体的摩擦系数为0.118，未见明显的磨损. 最后通过提取摩擦界面温度、原子运动速度、原子相对浓度、径向分布函数和结合能等数据，从原子尺度揭示了氮化碳对聚四氟乙烯摩擦学性能的作用机制.
2021, 41(2): 230 -242
doi: 10.16078/j.tribology.2020086
摘要:
采用化学还原法成功制备出NbSe2/Ag纳米复合材料，即在NbSe2纳米片表面沉积1层纳米Ag颗粒. 采用UMT-2摩擦磨损试验机以及扫描电子显微镜(SEM)研究了NbSe2/Ag纳米复合材料添加到煤矿机械机用润滑油中的摩擦学行为. 结果表明：相比于纳米Ag颗粒和NbSe2，NbSe2/Ag纳米复合材料添加到润滑油中更加有效地改善了润滑油的润滑承载效果. NbSe2/Ag纳米复合材料所表现出最优良的摩擦学行为. 原因主要可能在于4个方面：第一，根据理论计算得出NbSe2、Ag和NbSe2/Ag纳米复合材料产生滑移的最大抗剪切强度按从小到大顺序排列为NbSe2/Ag纳米复合材料、Ag、NbSe2。NbSe2/Ag纳米复合材料抗剪切强度最小，润滑效果最好；第二，NbSe2/Ag纳米复合材料中的NbSe2由于纳米Ag负载相比于纯NbSe2具有更好的分散性，更利于形成完整均匀的润滑膜；第三，Ag质软润滑且弹性模量小，NbSe2/Ag纳米复合材料受到摩擦热以及剪切作用形成的润滑膜由于Ag的存在提高了脆性破坏能力，使得润滑膜在摩擦副上硬凸点的刮擦作用下不易破裂；第四，部分纳米Ag球状颗粒可能存在接触界面上有效的滚动，起到“微轴承”的作用从而降低摩擦系数. 然而，润滑油的润滑效果与所添加的NbSe2/Ag纳米复合材料含量并非呈现正相关关系，而是随着添加含量的增加呈现先降低后增加的趋势，在质量分数为1.5%时，效果最佳.
采用化学还原法成功制备出NbSe2/Ag纳米复合材料，即在NbSe2纳米片表面沉积1层纳米Ag颗粒. 采用UMT-2摩擦磨损试验机以及扫描电子显微镜(SEM)研究了NbSe2/Ag纳米复合材料添加到煤矿机械机用润滑油中的摩擦学行为. 结果表明：相比于纳米Ag颗粒和NbSe2，NbSe2/Ag纳米复合材料添加到润滑油中更加有效地改善了润滑油的润滑承载效果. NbSe2/Ag纳米复合材料所表现出最优良的摩擦学行为. 原因主要可能在于4个方面：第一，根据理论计算得出NbSe2、Ag和NbSe2/Ag纳米复合材料产生滑移的最大抗剪切强度按从小到大顺序排列为NbSe2/Ag纳米复合材料、Ag、NbSe2。NbSe2/Ag纳米复合材料抗剪切强度最小，润滑效果最好；第二，NbSe2/Ag纳米复合材料中的NbSe2由于纳米Ag负载相比于纯NbSe2具有更好的分散性，更利于形成完整均匀的润滑膜；第三，Ag质软润滑且弹性模量小，NbSe2/Ag纳米复合材料受到摩擦热以及剪切作用形成的润滑膜由于Ag的存在提高了脆性破坏能力，使得润滑膜在摩擦副上硬凸点的刮擦作用下不易破裂；第四，部分纳米Ag球状颗粒可能存在接触界面上有效的滚动，起到“微轴承”的作用从而降低摩擦系数. 然而，润滑油的润滑效果与所添加的NbSe2/Ag纳米复合材料含量并非呈现正相关关系，而是随着添加含量的增加呈现先降低后增加的趋势，在质量分数为1.5%时，效果最佳.
2021, 41(2): 243 -250
doi: 10.16078/j.tribology.2020095
摘要:
使用水接触角测量仪、红外光谱仪、纳米压痕仪和显微硬度计，探究了侵蚀处理时间对钠钙硅玻璃在强酸(pH=1，HCl溶液)和纯水侵蚀条件下机械化学性能的变化规律. 采用多功能往复式摩擦磨损试验机，以SiO2球为对摩副，分析了钠钙硅玻璃在不同侵蚀条件下的磨损行为. 研究发现：经去离子水侵蚀24和50 h后，钠钙硅玻璃的机械化学性能变化不明显，而经强酸侵蚀的钠钙硅玻璃的断裂韧性显著增大，但其纳米硬度、等效弹性模量、维氏硬度和在潮湿空气(RH=50%)下的磨损性能降低. 酸性液体对钠钙硅玻璃性能的影响与Na+析出后玻璃表面形成的侵蚀层密切相关. 与纯水环境相比，钠钙硅玻璃表层Na+在强酸侵蚀时更易被析出，表面化学结构变成“富SiO2”，同时玻璃表面变得更亲水，磨损过程产生的磨屑易于吸附在摩擦界面，从而导致界面磨损形式由摩擦化学磨损转化为黏着磨损，最终使钠钙硅玻璃的耐磨性降低.
使用水接触角测量仪、红外光谱仪、纳米压痕仪和显微硬度计，探究了侵蚀处理时间对钠钙硅玻璃在强酸(pH=1，HCl溶液)和纯水侵蚀条件下机械化学性能的变化规律. 采用多功能往复式摩擦磨损试验机，以SiO2球为对摩副，分析了钠钙硅玻璃在不同侵蚀条件下的磨损行为. 研究发现：经去离子水侵蚀24和50 h后，钠钙硅玻璃的机械化学性能变化不明显，而经强酸侵蚀的钠钙硅玻璃的断裂韧性显著增大，但其纳米硬度、等效弹性模量、维氏硬度和在潮湿空气(RH=50%)下的磨损性能降低. 酸性液体对钠钙硅玻璃性能的影响与Na+析出后玻璃表面形成的侵蚀层密切相关. 与纯水环境相比，钠钙硅玻璃表层Na+在强酸侵蚀时更易被析出，表面化学结构变成“富SiO2”，同时玻璃表面变得更亲水，磨损过程产生的磨屑易于吸附在摩擦界面，从而导致界面磨损形式由摩擦化学磨损转化为黏着磨损，最终使钠钙硅玻璃的耐磨性降低.
2021, 41(2): 251 -259
doi: 10.16078/j.tribology.2020210
摘要:
松香是提琴类乐器的琴弓/琴弦间产生黏滑现象并导致琴弦自激振动的物理学基础. 本文作者简要归纳了与松香在提琴类乐器使用中相关的摩擦学内容，初步讨论了评价松香摩擦学特性的试验方法，包括摩擦磨损试验用样品及其制备方法，以及摩擦磨损试验机的选择. 本文中以两种提琴类乐器用松香和一种工业用松香为研究对象，主要考察了热熔法与溶剂法制备的松香涂层和松香块体试样的表面形貌等特征，并探讨了这些特征对松香室温摩擦学特性结果的影响. 研究结果表明：以溶剂法制备松香涂层为研究对象时，摩擦磨损试验有较好的试验重复性；减摩、黏滑现象和粉化磨损现象是松香涂层摩擦学行为的主要特征，这些特征与制备工艺、涂层厚度以及对偶材料有关.
松香是提琴类乐器的琴弓/琴弦间产生黏滑现象并导致琴弦自激振动的物理学基础. 本文作者简要归纳了与松香在提琴类乐器使用中相关的摩擦学内容，初步讨论了评价松香摩擦学特性的试验方法，包括摩擦磨损试验用样品及其制备方法，以及摩擦磨损试验机的选择. 本文中以两种提琴类乐器用松香和一种工业用松香为研究对象，主要考察了热熔法与溶剂法制备的松香涂层和松香块体试样的表面形貌等特征，并探讨了这些特征对松香室温摩擦学特性结果的影响. 研究结果表明：以溶剂法制备松香涂层为研究对象时，摩擦磨损试验有较好的试验重复性；减摩、黏滑现象和粉化磨损现象是松香涂层摩擦学行为的主要特征，这些特征与制备工艺、涂层厚度以及对偶材料有关.
2021, 41(2): 260 -267
doi: 10.16078/j.tribology.2020074
摘要:
本文中针对钢帘线拉拔过程中出现的断丝原因进行了分析. 同时，对两种拉拔液的润滑性能进行了研究. 分别使用三维白光表面形貌仪、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱对摩擦副的表面形貌、表面微观结构和表面成分进行了分析，并讨论了两种拉拔液的润滑机理，以及对断丝和与橡胶粘附性的影响.
本文中针对钢帘线拉拔过程中出现的断丝原因进行了分析. 同时，对两种拉拔液的润滑性能进行了研究. 分别使用三维白光表面形貌仪、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱对摩擦副的表面形貌、表面微观结构和表面成分进行了分析，并讨论了两种拉拔液的润滑机理，以及对断丝和与橡胶粘附性的影响.
2021, 41(2): 268 -279
doi: 10.16078/j.tribology.2020078
摘要:
针对现有双渐开线齿轮温度场计算模型不考虑油膜润滑影响的问题，根据双渐开线齿轮啮合特点，提出采用“分段法”建立适合双渐开线齿轮的热弹流润滑模型，综合有限元法和热弹流润滑方法对其本体温度进行研究，并以润滑油膜为热源对其瞬时温升进行研究，最后分析了齿腰分阶参数对双渐开线齿轮温度场影响以及与普通渐开线齿轮温度场差异. 结果表明：双渐开线齿轮本体温度沿齿宽方向呈非对称分布，主动轮最高本体温度偏向齿根啮入端，从动轮偏向齿顶啮出端；啮合齿面间的油膜瞬时温升明显高于两齿轮界面温升，且主动轮界面瞬时温升高于从动轮；齿腰分阶参数变化对双渐开线齿轮温度场影响较小；双渐开线齿轮与普通渐开线齿轮的本体温度及齿面瞬时温升区别不大.
针对现有双渐开线齿轮温度场计算模型不考虑油膜润滑影响的问题，根据双渐开线齿轮啮合特点，提出采用“分段法”建立适合双渐开线齿轮的热弹流润滑模型，综合有限元法和热弹流润滑方法对其本体温度进行研究，并以润滑油膜为热源对其瞬时温升进行研究，最后分析了齿腰分阶参数对双渐开线齿轮温度场影响以及与普通渐开线齿轮温度场差异. 结果表明：双渐开线齿轮本体温度沿齿宽方向呈非对称分布，主动轮最高本体温度偏向齿根啮入端，从动轮偏向齿顶啮出端；啮合齿面间的油膜瞬时温升明显高于两齿轮界面温升，且主动轮界面瞬时温升高于从动轮；齿腰分阶参数变化对双渐开线齿轮温度场影响较小；双渐开线齿轮与普通渐开线齿轮的本体温度及齿面瞬时温升区别不大.
2021, 41(2): 280 -292
doi: 10.16078/j.tribology.2020102
摘要:
自润滑关节轴承用织物衬垫因其兼具抗冲击、耐腐蚀和承载能力大等优异特性，使其在高端装备润滑领域发挥着重要作用. 本文中综述了近年来自润滑织物衬垫的摩擦学研究进展，包括外部试验参数影响机制、织物衬垫编织工艺选择、填料增强及界面修饰等. 相关研究表明：织物衬垫的摩擦学性能与衬垫界面黏结性能、热性能、转移膜性能以及织物编织工艺密切相关，但获得它们与摩擦学性能之间的量化经验关系仍具有很大挑战. 此外，总结了自润滑织物衬垫的相关摩擦学机理，并在此基础上提出了自润滑织物衬垫可能的发展趋势.
自润滑关节轴承用织物衬垫因其兼具抗冲击、耐腐蚀和承载能力大等优异特性，使其在高端装备润滑领域发挥着重要作用. 本文中综述了近年来自润滑织物衬垫的摩擦学研究进展，包括外部试验参数影响机制、织物衬垫编织工艺选择、填料增强及界面修饰等. 相关研究表明：织物衬垫的摩擦学性能与衬垫界面黏结性能、热性能、转移膜性能以及织物编织工艺密切相关，但获得它们与摩擦学性能之间的量化经验关系仍具有很大挑战. 此外，总结了自润滑织物衬垫的相关摩擦学机理，并在此基础上提出了自润滑织物衬垫可能的发展趋势.
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