2004年24卷6期

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摩擦学学报第24卷(2004年第1~6期总第99~104期)总目次
2004, 24(6).
[摘要](780) [PDF 393KB](1467)
摘要:
研究论文直流射频等离子体增强化学气相沉积类金刚石碳薄膜的结构及摩擦学性能研究   ………………………………………… 李红轩 ,徐 洮 ,陈建敏 ,周惠娣 ,刘惠文  1(1)………………………………………………………………………………界面接触特性对两种自组装分子膜摩擦特性的影响张会臣 ,高玉周 ,李亚斌 ,王存山 ,严 立  1(6 )………………………铝硅酸盐微晶玻璃摩擦磨损性能研究赵运才 ,肖汉宁 ,张力军  1(11)…………………………………………………………炭纤维增强聚四氟乙烯复合材料在干摩擦和水润滑条件下的摩擦学行为对…

摩擦学学报 第24卷(2004年第1~6期总第99~104期)
2004, 24(6):i001.
[摘要](779) [PDF 0KB](133)
摘要:

摩擦偶件材料对非晶含氢碳薄膜摩擦学性能的影响
2004, 24(6):483-487.
[摘要](1047) [PDF 404KB](1494)
摘要:
利用等离子体增强化学气相沉积技术在单晶硅基底上制备了非晶含氢碳薄膜;采用Raman光谱仪、红外光谱仪和原子力显微镜等研究了碳膜的微观结构和表面形貌;采用UMT-2MT型摩擦磨损试验机考察了摩擦偶件材料对碳膜摩擦学性能的影响,并探讨了其磨损机制.结果表明:所制备的非晶含氢碳膜均匀、致密,硬度较高;当碳膜同高硬度陶瓷材料配副时,其摩擦系数低而稳定,薄膜呈现轻微擦伤和剥落磨损特征;当碳膜同低硬度的金属材料配副时,其摩擦系数高且不稳定,薄膜呈现严重粘着和磨粒磨损特征.薄膜的摩擦磨损行为同薄膜和摩擦偶件之间的相互转移有关.

纳米金刚石对电沉积镍基复合镀层微观结构及抗磨性能的影响
2004, 24(6):488-492.
[摘要](1154) [PDF 401KB](1500)
摘要:
利用直流电沉积技术制备了纳米和微米镍镀层,以及纳米金刚石增强镍基复合镀层,考察了纳米金刚石颗粒对纳米及微米镍基质的表面形貌、微结构、硬度及磨损性能的影响.结果表明:引入纳米金刚石使得微米镍镀层的硬度和抗磨性能显著提高;但引入纳米金刚石对纳米镍镀层硬度的影响不大,对镀层的抗磨性能则反而产生不利影响.

等离子体浸没离子注入与沉积合成碳化钛薄膜的摩擦磨损性能研究
2004, 24(6):493-497.
[摘要](1118) [PDF 343KB](1111)
摘要:
将等离子体浸没离子注入与沉积及射频辉光放电技术相结合,在GCr15轴承钢基体表面制备了碳化钛薄膜,考察了注入脉冲宽度和工作气体压力对薄膜性能和化学组成的影响;利用X射线衍射仪(XRD)、维氏硬度计、多功能摩擦磨损试验机和电化学腐蚀试验装置表征了薄膜试样的相组成、显微硬度、摩擦磨损性能和抗腐蚀性能.结果表明,注入脉冲宽度和工作气体压力对薄膜性能及其组成具有显著影响;GCr15钢经改性处理后抗磨性能和抗腐蚀性能显著改善.这是由于基体表面形成了硬质且致密的TiC薄膜改性层所致。

多弧镀及磁过滤阴极弧沉积TiN薄膜的摩擦学性能对比
2004, 24(6):498-502.
[摘要](1254) [PDF 372KB](1565)
摘要:
分别采用多弧离子镀(MAIP)和带有平面"S"形过滤管的磁过滤阴极弧设备(FCAP)在不锈钢基底上制备了2种TiN薄膜;采用往复式球-盘摩擦磨损试验机评价了2种薄膜的摩擦学性能;采用扫描电子显微镜观察和分析了薄膜磨斑表面形貌及其元素面分布.结果表明:采用FCAP技术制备的薄膜表面光滑、缺陷少、普遍具有明显的(111)面择优取向;而采用MAIP技术制备的薄膜表面存在较多大小不一的颗粒和孔洞,且无明显取向.在较低载荷下,采用FCAP薄膜表现出较好的抗磨性能,其磨斑表面存在沉积的TiN磨屑;而采用MAIP制备的薄膜磨斑表面无转移沉积磨屑,摩擦系数较高.

冲击速度和磨粒粒度对FeCrAl/WC复合涂层冲蚀性能的影响
2004, 24(6):503-507.
[摘要](1095) [PDF 356KB](1695)
摘要:
采用粉芯丝材作为原料,利用高速电弧喷涂技术制备了具有良好抗高温冲蚀磨损性能的FeCrAl/WC复合涂层;考察了650℃下冲击速度和磨粒粒度对复合涂层高温冲蚀磨损性能的影响.结果表明,复合涂层和20G锅炉钢的耐高温冲蚀磨损能力随着磨粒粒度的增加而有所提高;30°攻角下冲蚀率随磨粒粒度的变化速率比90°攻角下的小;同20G锅炉钢相比,复合涂层对速更加敏感,速度越低,FeCrAl/WC复合涂层的抗冲蚀磨损性能越好.

含内生硬质碳化物颗粒的金属堆焊层的抗磨性能及磨损机理
2004, 24(6):508-511.
[摘要](1015) [PDF 363KB](1690)
摘要:
利用钛铁(Fe-Ti)、钒铁(Fe-V)、石墨和金红石等组分的电弧冶金反应合成了含TiC和VC硬质碳化物颗粒的金属堆焊层;采用MLD-10型动载荷摩擦磨损试验机考察了金属堆焊层的抗磨性能,探讨了其磨损机理.采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析了堆焊层的相组成\微结构及磨损表面形貌.结果表明:含硬质碳化物颗粒的金属堆焊层具有良好的耐磨粒磨损性能,其单位面积磨损质量损失仅为EDZCr-C-15焊条相应金属堆焊层的约1/9;所制备的金属堆焊层基体组织为低碳马氏体,内生硬质碳化物颗粒弥散分布于基体组织中;硬质碳化物颗粒同低碳马氏体基体表现出良好的韧性和硬度复合效果,从而有利于显著提高金属堆焊层的抗磨性能.

羟基硅酸盐润滑油添加剂对45#钢/球墨铸铁摩擦副摩擦磨损性能的影响
2004, 24(6):512-516.
[摘要](1650) [PDF 238KB](1959)
摘要:
采用MM-200型摩塔磨损试验机考察了45^#钢/球墨铸铁摩擦副在650SN基础油和含羟基硅酸盐矿物复合微粉的650SN基础油(KF-1)润滑下的摩擦磨损性能,结果表明:在650SN基础油润滑下的摩擦系数和磨损率随试验时间增加变化较小;而在KF-1润滑下,试验初期的摩擦系数和磨损率比基础油润滑下的稍大,随着试验时间的延长,相应的摩擦系数和磨损率同基础油润滑下的相比明显降低.磨损表面显微硬度测试结果表明,在KF-1润滑下45^#钢磨损表面形成了多孔摩擦改性层,硬度明显提高,因而摩擦磨损性能显著改善.

SiO2/SnO2复合纳米微粒添加剂的摩擦学性能及其对磨损表面的修复作用研究
2004, 24(6):517-521.
[摘要](1269) [PDF 365KB](1441)
摘要:
采用化学方法制备了SiO2 SnO2 复合纳米微粒,分别采用四球摩擦磨损试验机和环一块摩擦磨损试验机考察了其作为矿物油添加剂的抗磨减摩性能及对磨损表面的修复作用.用扫描电子显微镜观察、分析了磨斑表面形貌,并探讨了复合纳米微粒添加剂的润滑作用机理.结果表明,SiO2 SnO2 复合纳米微粒添加剂具有优良的减摩抗磨性能,且对磨损表面具有一定的修复作用.其原因在于,SiO2 SnO2 复合纳米微粒在摩擦表面沉积并在接触区的高温高压作用下熔融铺展,形成低剪切强度的表面膜.

聚四氟乙烯和二硫化钼填充聚酰亚胺复合材料的摩擦磨损性能研究
2004, 24(6):522-526.
[摘要](1140) [PDF 368KB](2107)
摘要:
采用MM-200型摩擦磨损试验机考察了聚四氟乙烯(PTFE)和MoS2填充聚酰亚胺(PI)复合材料在干摩擦下与GCr15轴承钢对摩时的摩擦磨损性能,并利用扫描电子显微镜和X射线能量色散谱仪分析了PI复合材料及其偶件磨损表面形貌和元素面分布.结果表明,PTFE和MoS2均可降低PI的摩擦系数,其中PI 30%MoS2复合材料的减摩性能最佳,其摩擦系数同纯PI的相比降低了约50%.除PI 10%PTFE 20%MoS2外,其它几种复合材料的抗磨性能均明显优于纯PI,其中PI 20%PTFE 10%MoS2复合材料的抗磨性能最佳,其磨损率比纯PI的低1个数量级.PI复合材料的摩擦磨损性能同其在偶件磨损表面形成的转移膜的性质密切相关,当转移膜厚度适当且分布较均匀时,PI复合材料的减摩抗磨性能良好.

人工关节滑液的摩擦学性能及摩擦化学研究
2004, 24(6):527-530.
[摘要](1059) [PDF 272KB](1686)
摘要:
采用小牛血清和0.9%NaCl生理盐水配制了关节滑液,在四球摩擦磨损试验机上考察了其摩擦学性能,并用X射线光电子能谱仪分析了磨斑表面膜的元素组成和化学状态.结果表明:生理盐水的减摩抗磨性能较差,而小牛血清具有优异的减摩抗磨性能;滑液的减摩抗磨性能随小牛血清体积分数增加而逐步提高;滑液具有优良减摩抗磨性能的原因在于,血清在摩擦过程中发生摩擦化学反应,生成由蛋白质吸附膜、CaCO3沉积膜以及FePO4化学反应膜等组成的边界润滑膜.

新型环面节流静压气体球轴承压力分布的有限元计算
2004, 24(6):531-535.
[摘要](982) [PDF 381KB](1787)
摘要:
环面节流多孔闭式球轴承具有整体球窝,是静压气体球轴承的一种新结构形式.通过引入流场驻点附近的无穷小邻域,使得处理该轴承在球面坐标系中球窝中心点保角变换不存在这一数学难题成为可能,并给出了用伽辽金加权余量法进行有限元离散时边界条件的数学描述.计算结果表明,尽管边界条件不同,"比例分割算法"对闭式气体球轴承气膜压力场的求解仍然有效,只是迭代时间稍长.环面节流多孔闭式球轴承在气膜中心区域存在流动滞止区,滞止区压力基本相等且高于远离供气孔的其它气膜区域的压力.

非接触式气体润滑密封变形的数值分析
2004, 24(6):536-540.
[摘要](1097) [PDF 367KB](1766)
摘要:
针对离心泵用非接触式螺旋槽气体润滑密封,通过采用有限元法求解描述密封端面间气体流动的雷诺方程,计算了不同约束、不同结构的静密封环和配对动密封环的力变形、端面泄漏量、开启力及气膜刚度等参数,分析了变形对密封特性的影响.结果表明:密封环的力变形使得端面气膜形状大多呈发散型,约束对其变形大小具有重要影响,选择合适的约束可以减小密封面转角、提高气膜刚度、增强密封工作稳定性;变形对密封的开启力影响不大,但变形导致泄漏量增大,并明显改变气膜刚度。

耐磨TiNi形状记忆合金设计准则的有限元研究
2004, 24(6):541-544.
[摘要](1063) [PDF 300KB](1510)
摘要:
采用有限元方法模拟微突体在TiNi形状记忆合金表面的压入过程,研究了伪弹性应变、伪弹性模量和相变启动应力等参数对TiNi合金抗磨性能的影响,并初步确立了TiNi形状记忆合金耐磨材料设计准则.结果表明:伪弹性应变对TiNi形状记忆合金摩擦学性能的影响最显著;就TiNi形状记忆合金耐磨材料的设计而言,应当强调提高伪弹性应变、降低伪弹性模量、增加相变启动应力;同时满足上述3方面要求的TiNi形状记忆合金的耐磨特性最优.

伴随变阻尼作用的干摩擦下的车辆系统非线性动力学分析
2004, 24(6):545-549.
[摘要](1172) [PDF 317KB](1504)
摘要:
对分段线性阻尼和干摩擦共同作用下的车辆悬挂系统进行了非线性动力学分析研究,阐述了判定系统周期运动稳定性的理论方法;利用数值模拟方法分析了具有不同阻尼参数组合的系统对简谐激励的振动响应,并分析了由干摩擦引起的粘-滑振动行为.结果表明:提高摩擦力对抑制响应有利,但车辆系统在低速下运行时会出现复杂的粘-滑振动,轮轨之间产生较大的瞬时刚性冲击;而通过增加轮对与侧架的弹性悬挂可以有效减弱这种瞬时刚性冲击.

凸轮机构系统磨损及可靠性寿命的数值仿真
2004, 24(6):550-554.
[摘要](1326) [PDF 308KB](1598)
摘要:
基于离散数学理论和计算机技术提出了平底从动件凸轮机构系统磨损及可靠性寿命的数值仿真模型,引入了位置矢量和磨损步长的概念,使连续的磨损过程离散化,对凸轮的磨损寿命及其可靠度进行了预测,并对从动件的运动规律进行了动态跟踪.结果表明,复杂的磨损过程可用数值法进行模拟仿真,从而摆脱了传统的仅依赖实验的相关研究方法,通过一系列离散性准静态模型解决了经典微积分数学方法无法解决的动态和非线性磨损问题.所建立的方法具有良好的工程应用前景.

炭纤维对纸基摩擦材料摩擦磨损性能的影响
2004, 24(6):555-559.
[摘要](972) [PDF 313KB](1444)
摘要:
研制了几种炭纤维增强纸基摩擦材料,采用热分析仪和惯量摩擦试验机研究了炭纤维含量同摩擦材料的耐热性能和摩擦磨损性能的相关性.结果表明:炭纤维含量对摩擦材料的耐热性能、动摩擦系数、静摩擦系数和磨损率有较大影响;随着炭纤维含量增加,摩擦材料的起始分解温度升高,热分解速率减慢,动摩擦系数呈增大趋势,静摩擦系数和磨损率呈现减小趋势;当炭纤维含量超过5%时,动摩擦系数达到0.13左右且保持恒定;当炭纤维含量超过10%时,静摩擦系数降至0.15左右且保持恒定,纸基摩擦材料的体积磨损率小于4.5×10-8cm3/J.

新型齿形链磨损机制及其温度和速度特性的实验研究
2004, 24(6):560-563.
[摘要](1184) [PDF 301KB](1637)
摘要:
在给定的试验条件下,通过对比磨损试验研究了新型齿形链与普通外啮合齿形链的磨损机制,分析了销轴的磨损表面形貌,研究了不同油温和交变速度下新型齿形链的磨损特性.结果表明,新型齿形链的耐磨性能明显优于普通外啮合齿形链,新型齿形链在交变速度下的磨损伸长率大于非交变速度下的磨损伸长率;随着试验油温的升高,新型齿形链的磨损伸长率明显增大.

向心关节轴承的结构优化及摩擦磨损性能研究
2004, 24(6):564-567.
[摘要](1135) [PDF 287KB](1665)
摘要:
利用ANSYS有限元软件对向心关节轴承GEZ101ES进行结构优化,在装配尺寸不变的条件下,通过改变球径尺寸,得到了静载荷条件下向心关节轴承球径的优化值;并对优化前后的关节轴承进行了摩擦磨损对比试验.结果表明:将球径减小1.0mm时,关节轴承所受的最大压应力从1623.4MPa减小到1150.1MPa;在磨损量一定的情况下,结构优化后关节轴承的磨损距离(15760m)比优化前的(13847m)显著增大.

天然牙和树脂牙体外三体磨粒磨损性能研究
2004, 24(6):568-571.
[摘要](1234) [PDF 328KB](1580)
摘要:
以钛合金作摩擦偶件材料,在往复滑动摩擦磨损试验台上考察了年轻恒牙、老年恒牙以及树脂牙在三体磨粒磨损工况下的摩擦学性能,并与两体磨粒磨损工况下的结果进行了对比.结果表明:天然牙和树脂牙在不同磨损工况下的摩擦磨损行为存在显著差异;在三体磨粒磨损工况下,由于食物浆的润滑和应力分散作用,天然牙的摩擦系数和磨损深度明显比两体磨粒磨损工况下的小,磨损机制主要为擦伤,并伴随剥落I树脂牙的三体磨粒磨损比两体磨粒磨损剧烈,磨损表面呈现犁沟和剥落迹象.

石墨对三氧化二铝/铜金属陶瓷复合材料摩擦磨损性能的影响
2004, 24(6):572-575.
[摘要](1252) [PDF 302KB](1590)
摘要:
采用粉末冶金技术制备了Al2O3/Cu石墨复合材料;采用MM-200型摩擦磨损试验机考察了石墨对Al2O3/Cu基金属陶瓷复合材料摩擦磨损性能和硬度的影响;采用扫描电子显微镜分析了复合材料磨损表面形貌.结果表明:Al2O3/Cu基复合材料的摩擦系数随石墨含量的增加而降低,当石墨含量大于1.0%后,摩擦系数降低明显;当石墨含量低于3%时,Al2O3/Cu基复合材料的磨损体积损失随石墨含量的增加而降低;当石墨含量低于2.0%时,石墨对Al2O3/Cu基复合材料的硬度无明显影响;当石墨含量超过3.0%后,Al2O3/Cu基复合材料的硬度随石墨含量的增加迅速降低;此外,石墨使得Al2O3/Cu基复合材料磨损表面的微裂纹减少、裂纹长度缩短;当石墨含量达到2.5%时,复合材料磨损表面微裂纹消失.这是由于石墨在磨损表面形成固体润滑膜,从而降低摩擦力并减少裂纹源所致.

摩擦表面无机保护膜摩擦学研究进展
2004, 24(6):576-580.
[摘要](1205) [PDF 153KB](1715)
摘要:
就化学热处理表面无机化合物改性层以及润滑油添加剂在摩擦表面形成的摩擦化学反应膜的摩擦学研究现状进行了总结;分析了润滑油添加剂同化学热处理表面相互作用研究的重要性及其对低摩擦、长寿命复合材料制备科学和技术研究的促进作用;指出通过化学热处理可以在材料表面形成由无机化合物组成的表面改性层,从而有效地提高材料的承载和抗磨能力;而润滑油添加剂通过摩擦化学作用亦可在摩擦表面形成主要由无机化合物构成的表面保护膜,从而大幅度地提高摩擦副的减摩抗磨性能,并延长其服役寿命.从摩擦学特别是摩擦学表面改性领域的发展趋势来看,摩擦表面无机保护膜制备技术研究将成为减轻机械设备摩擦磨损和提高其使用寿命的主流热点.

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