2003年23卷4期

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纳米颗粒及其在润滑油脂中的应用
2003, 23(4):265-267.
[摘要](1449) [PDF 241KB](2519)
摘要:
纳米材料科学与技术的发展有力地推动了新型先进润滑材料与技术的发展,与之相适应,无机纳米颗粒作为润滑油脂抗磨损添加剂的研究受到了广泛关注.业已发现,某些纳米硫化物、纳米氧化物、纳米稀土化合物及纳米软金属均具有良好抗磨损作用,这同纳米颗粒在磨损表面的沉积及其在一定程度上对磨损表面的“修复”作用密切相关;利用有机-无机复合技术在纳米颗粒表面引入有机修饰分子,可有效地抑制纳米颗粒的团聚,从而提高纳米颗粒在润滑油中的分散稳定性;而纳米润滑添加剂实现工业化应用的关键在于规模化制备技术开发成功及生产成本的大幅度降低.

阳极氧化铝基体上非晶态碳纳米纤维阵列膜的微观组织及其摩擦性能
2003, 23(4):268-271.
[摘要](1025) [PDF 238KB](1466)
摘要:
采用乙炔热分解法在多孔阳极氧化铝膜板上制备了定向生长的非晶态碳纳米纤维阵列膜,采用场发射扫描电子显微镜、激光Raman光谱仪和透射电子显微镜观察分析了阵列膜和非晶态碳纳米纤维的组织形态和微观结构,并采用原子力显微镜和环-块式摩擦磨损试验机考察了非晶态碳纳米纤维阵列膜的摩擦性能.结果表明:以经草酸溶液二次阳极氧化得到的有序多孔氧化铝薄膜作为模板,通过化学催化气相沉积可以获得分布均匀的非晶态碳纳米纤维阵列,这种定向非晶态碳纳米纤维阵列构成的表面膜摩擦力均匀,具有优良的自润滑作用.

C60共聚物旋涂膜的摩擦特性研究
2003, 23(4):272-275.
[摘要](887) [PDF 290KB](1316)
摘要:
在云母基体上制备了含烷烃链的C60-苯乙烯(C60—PS)和含氟代烃链的C60-全氟代辛硫醇(C60—POTSF)2种C60共聚物旋涂膜,用原子力显微镜观察分析了C60共聚物旋涂膜的表面形貌,利用表面力仪研究了其摩擦力随速度和载荷变化的规律以及不同支链对C60共聚物旋涂膜摩擦性能的影响.结果表明:所制备的C60共聚物分子未发生聚集;当分子量相同时,含氟代烃支链的C60共聚物旋涂膜的摩擦性能优于含烷烃支链C60共聚物旋涂膜;含烷烃支链的C60共聚物旋涂膜的支链越长,其摩擦力越小,摩擦性能越好.

铜表面纳米Cu—Zn复合层的摩擦磨损特性
2003, 23(4):276-281.
[摘要](1196) [PDF 270KB](1637)
摘要:
采用复合粉末高压成形技术在粗晶铜基体表面成功制备了纳米晶Cu—Zn合金表面层;在MG-2000型高速高温摩擦磨损试验机上考察了纳米复合层的摩擦磨损特性;采用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪观察分析了纳米合金层磨损表面形貌及主要元素的化学状态.结果表明:纳米晶Cu—Zn合金经300℃退火后β相中析出超细α相,使其表现出最佳力学性能和耐磨性能;在载荷60~160N范围内,经300℃退火处理的纳米晶表面层在摩擦过程中形成薄而连续的主要由纳米Cu—Zn、ZnO和Fe2O3等组成的致密复合薄膜,从而使耐磨性能和承载能力大幅度提高;ZnO可以有效地填充摩擦表面膜中的空隙和抑制裂纹的扩展,从而使纳米Cu—Zn合金层保持良好的减摩抗磨性能.

铝合金表面等离子体基离子注入碳层的摩擦学性能
2003, 23(4):282-286.
[摘要](981) [PDF 215KB](1527)
摘要:
在LY12铝合金氮等离子体基离子注入的基础上,制备了3种含不同中间层的碳改性层,用X射线光电子能谱仪分析了改性层的成分分布,考察了中间层对改性层同钢球对摩时的摩擦学性能的影响.结果表明:所制备的碳层改性层表层为平整、光滑、致密的类金刚石碳膜,在界面上注入的碳与中间层反应生成连接化合物,从而使得其表面硬度及摩擦学性能大幅度提高;中间层使改性层结构、厚度及表面形貌发生变化,进而对其表面硬度及摩擦学性能产生影响,其中以注钛后注氮钛中间层所对应的改性层摩擦学性能最佳;但随载荷增加,改性层加速减薄,摩擦学性能降低.

氮、氧及金属离子注入铝合金表面改性层摩擦磨损性能研究
2003, 23(4):287-291.
[摘要](1010) [PDF 302KB](2011)
摘要:
在不同温度下对6061铝合金分别进行了氮、氧等离子体浸没离子注入处理,氮与氢混合气体等离子体浸没离子注入处理,以及在氮气氛中的钛或铝等离子体浸没离子注入与沉积处理;采用X射线光电子能谱仪分析了注入改性层的相组成、高温下氧离子注入层的成分及注入离子浓度的深度分布;同时测定了注入改性层的显微硬度及摩擦磨损性能.结果表明:经300℃下氧离子注入处理后铝合金表面形成了较厚的硬质Al2O3层,从而使铝合金表面的耐磨寿命显著延长;经氮/氢混合注入以及氮气氛中金属离子注入和沉积处理后的铝合金表面的抗磨性能显著改善;同单一氮离子注入相比,氮/氢混合注入能更有效地改善铝合金的性能.

纯铜表面双层辉光离子渗钛合金层的摩擦磨损性能
2003, 23(4):292-295.
[摘要](1431) [PDF 314KB](1871)
摘要:
采用双层辉光离子渗金属技术,在纯铜表面形成含钛的合金渗层;采用扫描电子显微镜观察分析磨损表面形貌,并分析了磨损机理.结果表明:纯铜表面经离子渗钛后形成了以金属问化合物Cu4Ti和含钛的α固溶体为主的合金渗层,从而使表面强度提高,磨损性能明显改善;纯铜磨损表面呈撕裂特征,而离子渗钛试样仅发生轻微擦伤.

2种Y—TZP/A12O3陶瓷材料的结构和磨料磨损性能比较研究
2003, 23(4):296-300.
[摘要](1001) [PDF 338KB](1694)
摘要:
基于化学共沉淀法和机械混合法2种引入Y2O3的不同方式,通过等静压成型和常压高温烧结制备了2种.Al2O3增强Y—TZP陶瓷材料(Y-TZP/Al2O3);用X射衍射仪分析了2种材料的物相组成;对比考察了2种陶瓷材料试样的磨料磨损性能,并用扫描电子显微镜观察分析了2种材料试样的磨损表面形貌.结果表明:基于化学共沉淀法引入Y2O3制备的陶瓷材料的结构均匀、晶粒细小,且耐磨性较好;当2种Y—TZP/A12O3陶瓷材料的HV和KIC相近时,其磨料磨损性能明显同其晶粒尺寸和微结构相关;2种材料的磨料磨损机理亦存在明显差异,基于化学共沉淀法引入Y2O3而制备的Y-TZP/Al2O3陶瓷材料主要呈现微裂纹和微犁削特征,基于机械混合法引入Y2O3而制备的Y-TZP/Al2O3陶瓷材料主要呈脆性断裂特征.

SiCp尺寸对SiCp/Cu基复合材料抗磨性能的影响
2003, 23(4):301-305.
[摘要](881) [PDF 412KB](1665)
摘要:
以纳米级(30nm)、亚微米级(130nm)、微米级(14μm)3种粒径的SiCp和微米级(10μm)铜粉为原料,用冷压烧结和热挤压方法制备了纳米、亚微米和微米级SiCp/Cu复合材料,考察了SiCp尺寸对SiCp/Cu复合材料抗磨性能的影响.结果表明,不同尺寸的SiCp颗粒作为增强相均能显著改善铜基复合材料的抗磨性能;随着SiCp尺寸的增大,SiCp/Cu复合材料的抗磨性能提高幅度显著增大,但偶件磨损表面的犁削加剧;以微米级SiCp为原料制备的SiCp/Cu复合材料的抗磨性能最佳,但其导致偶件40Cr钢犁削作用显著加剧.从摩擦副整体的摩擦磨损性能角度而言,宜采用SiCp尺寸为130nm的SiCp/Cu复合材料同40Cr钢组成摩擦副.

Fe—Mo-CaF2高温自润滑材料的摩擦学特性研究
2003, 23(4):306-310.
[摘要](1021) [PDF 247KB](1537)
摘要:
采用中频感应热压工艺制备了具有良好高温摩擦学特性的Fe—Mo—CaF2高温自润滑材料,并用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了Fe—Mo合金和Fe—Mo—CaF2高温自润滑材料的摩擦磨损机理.结果表明,由于高温下的机械摩擦化学效应,Fe—Mo合金磨损表面形成了由MoO2及Fe2O3组成的黑色釉质膜,从而表现出良好的减摩抗磨性能.在500℃以上时,Fe—Mo—CaF2合金磨损表面形成了由CaF2、MoO2、CaMoO4、Fe2O3及FeMo4F6等组成的复合润滑膜,从而表现出良好的高温自润滑性能.

几种硫代磷酸酯在菜籽油中的摩擦学和抗乳化性能研究
2003, 23(4):311-315.
[摘要](1025) [PDF 321KB](1493)
摘要:
在四球摩擦磨损试验机上对比考察了几种硫代磷酸酯和二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)作为菜籽油添加剂的摩擦学性能,并对比分析了两类添加剂的抗乳化能力.用X射线光电子能谱仪分析了磨损表面元素化学状态,并探讨了添加剂的减摩抗磨作用机理.结果表明:在几种磷酸酯分子中引入硫使得其极压抗磨性能得到不同程度的提高;在摩擦过程中,钢球表面发生了基础油的化学吸附以及添加剂的化学吸附和摩擦化学反应,生成由菜籽油和添加剂摩擦化学反应产物组成的边界润滑膜;磷酸酯的抗乳化性能随分子结构的不同存在很大差异.四硫代三正辛酯的摩擦学性能和抗乳化性能优于ZDDP,是一种潜在的环境友好多功能润滑油添加剂.

吗啉衍生物摩擦学性能研究
2003, 23(4):316-319.
[摘要](1294) [PDF 325KB](1538)
摘要:
合成了一系列吗啉衍生物;利用四球摩擦磨损试验机考察了合成产物作为添加剂对聚α-烯烃减摩抗磨作用的影响;采用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪分析了钢球磨损表面形貌和典型元素的化学状态.结果表明,所合成的吗啉衍生物作为添加剂可以有效地改善聚α-烯烃对钢-钢摩擦副的抗磨作用,但对其减摩作用影响不大.含添加剂的润滑油在摩擦过程中同钢发生了摩擦化学反应,形成了由有机含氮化合物、氧化铁和其它含氮有机化合物组成的边界润滑和防护薄膜,从而使得钢-钢摩擦副的摩擦磨损性能得以改善.

7075铝合金复合微动行为的研究
2003, 23(4):320-325.
[摘要](1160) [PDF 398KB](1452)
摘要:
在改进复合微动试验装置和简化接触界面受力分析的基础上,在倾斜角30°和45°以及不同外加载荷条件下,考察了7075铝合金的复合微动行为及损伤机理,根据不同微动阶段的载荷-位移曲线特征分析了铝合金的微动损伤特性.结果表明,7075铝合金的复合微动行为强烈地依赖于倾斜角度和外加载荷;其复合微动损伤机制主要为剥层机制.

新型热作模具钢CH95的高温力学和抗磨性能研究
2003, 23(4):326-330.
[摘要](884) [PDF 326KB](1555)
摘要:
对比研究了CH95钢与H11钢的高温力学及抗磨性能,分析了2种模具钢的组成和微结构对其高温力学性能和抗磨性能的影响,采用透射电子显微镜观察分析了CH95钢试样中碳化物的形貌.结果表明:CH95钢与H11钢相比具有优异的高温力学性能;其优异的高温力学性能和抗磨性能归因于其特定的微观结构;CH95钢中细小且呈弥散分布的MC、M2C强化相的含量较高,使得其在高温下仍可保持优良的力学性能和抗磨性能;稀土可加速CH95钢表面致密氧化物层的形成,提高其强度、韧性、耐磨性和抗剥离能力;而经离子氮化处理后形成的细小且呈弥散分布的合金氮化物亦可起弥散强化作用,从而使得CH95钢在高温高载荷下的抗磨性能明显优于H11钢.

不同水介质润滑下GCr15钢的微动磨损特性
2003, 23(4):331-335.
[摘要](1052) [PDF 279KB](1498)
摘要:
采用液压高精度材料试验机考察了平面-球面接触GCr15钢摩擦副在海水、酸性水和洁净水等3种不同水介质润滑下的微动磨损性能.用激光扫描显微镜(LSM)观察了磨痕表面形貌.结果表明:3种水介质对钢-钢摩擦副具有明显的润滑作用,其中酸性水的润滑作用最明显;磨损体积损失同介质的润滑作用和腐蚀作用相关,在洁净水和海水介质润滑下的磨损体积损失较小,在酸性水介质润滑下的磨损体积损失较大;在海水润滑下的GCr15钢磨损表面呈现明显的点蚀特征.

磨粒轮廓分形维数与磨损状态的关联性研究
2003, 23(4):336-339.
[摘要](1285) [PDF 299KB](1449)
摘要:
在销-盘式摩擦磨损试验机上用45^#钢-铜摩擦副进行摩擦磨损试验,将试验过程中生成的磨粒经稀释和超声波分散后制成谱片,用扫描电子显微镜(SEM)及自行研制的由光学显微镜、摄像头及计算机构成的磨粒分形维数测量系统分析谱片特征.结果表明:磨粒的外形轮廓存在分形特征;磨粒群体平均分形维数随磨损过程的进行而变化,这种变化同铜合金试销的磨损率存在一定的对应关系.研究结果有助于揭示磨粒轮廓分形特征及磨损状态的转变.

基于径向基函数神经网络的磨粒识别系统
2003, 23(4):340-343.
[摘要](1003) [PDF 193KB](1530)
摘要:
应用磨粒形状特征参数、颜色特征参数和表面纹理特征参数对磨粒形态进行量化表征,并以此为输入矢量,引入径向基函数神经网络对磨损微粒进行自动分类识别,建立了适用于磨粒识别的径向基函数神经网络模型,并给出了具体算法.应用实例表明,径向基函数神经网络的收敛速度和识别率优于传统的BP神经网络.

不同热解炭结构的炭/炭复合材料的摩擦特性
2003, 23(4):344-349.
[摘要](1000) [PDF 393KB](1640)
摘要:
在MM-1000型摩擦磨损试验机上,对具有光滑层和粗糙层热解炭结构的2种炭/炭复合材料进行了模拟飞机正常着陆和中止起飞条件下的摩擦磨损性能试验,用扫描电子显微镜对其磨损表面形貌进行了观察分析.结果表明:具有粗糙层热解炭结构的炭/炭复合材料在不同能载条件下具有较高的摩擦系数,刹车力矩曲线较为平稳,磨损表面形成较为连续、致密的磨屑层;具有光滑层热解炭结构的炭/炭复合材料在正常着陆条件下刹车力矩曲线波动很大,磨损较小,摩损表面形成较为粗糙的磨屑层;随着能载水平的增加(中止起飞条件),摩擦系数显著下降,氧化磨损质量损失明显增大,温升较高,磨损表面氧化严重.具有粗糙层热解炭结构的炭/炭复合材料的摩擦性能较优,尤其是其高能摩擦特性更优,适宜用作飞机刹车材料.

喷射沉积过共晶Al—Si合金的微观组织和抗磨性能
2003, 23(4):350-352.
[摘要](1072) [PDF 266KB](1460)
摘要:
采用扫描电子显微镜和Falex-6型摩擦磨损试验机研究了普通铸造和喷射沉积过共晶Al—Si合金的微观组织和摩擦学性能.显微组织观察和摩擦磨损试验结果表明,喷射沉积能够显著改变过共晶Al—Si合金中初晶Si相的形态和尺寸,细化合金的基体组织;与普通铸造合金相比,沉积态合金具有更好的耐磨性能.

磁流体液体动密封结构的优化设计
2003, 23(4):353-355.
[摘要](1337) [PDF 193KB](1912)
摘要:
以密封40^#透平油为例,针对外加磁场对磁流体和被密封液体界面稳定性的影响,改进了磁流体液体密封结构设计,并通过试验优化了密封结构中高导磁套和非导磁垫圈的设计参数.基于优化设计参数的密封结构的透平油密封试验结果表明,采用优化设计的密封结构,可显著延长磁流体液体密封的寿命.

关于第14届材料磨损国际会议的简要评述
2003, 23(4):356-360.
[摘要](1218) [PDF 155KB](1489)
摘要:
对第14届材料磨损会议重点涉及的生物摩擦学、金属磨损、表面涂层、冲蚀、纳米摩擦学、复合材料以及磨损监测等研究领域的最新进展进行了评述,对摩擦学领域今后的研究重点进行了展望.

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