2005年25卷4期

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纳米SiO2颗粒增强镍基复合镀层的组织与微动磨损性能研究
2005, 25(4):289-293.
[摘要](1355) [PDF 278KB](1536)
摘要:
采用电刷镀技术在45#钢表面制备了纳米SiO2颗粒增强镍基复合镀层,用扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察分析了复合镀层的表面形貌和微观组织形貌,用纳米压痕仪测试了复合镀层的微观力学性能,并采用PLINT型高温微动疲劳试验机考察了复合镀层在室温至500 ℃下的微动磨损行为.结果表明:纳米SiO2颗粒促进了镀层的晶粒细化,提高了镀层的力学性能,复合镀层的硬度和弹性模量分别比镍镀层提高了2.01GPa和5 GPa,从而改善了镀层的微动磨损性能;复合镀层的耐磨性能约为镍镀层的2倍,这是由于纳米SiO2颗粒对复合镀层具有超细晶强化、硬质点弥散强化以及高密度位错强化机制所致.

新型Ni-P功能梯度镀层的磨损特性研究
2005, 25(4):294-297.
[摘要](1104) [PDF 317KB](1547)
摘要:
采用电沉积技术在钢表面制备了Ni-P功能梯度镀层和不同磷含量的Ni-P镀层,对比考察了2种镀层的磨损性能.结果表明:沿镀层厚度方向,梯度合金镀层具有较好的成分和结构梯度;Ni-P梯度镀层的耐磨性较均质单层Ni-P镀层提高近1~2倍;经过高温热处理后,Ni-P合金镀层的主要磨损机制为裂纹萌生和扩展以及微区脆性剥落等,在磨损过程中梯度结构能够有效地抑制裂纹的萌生和扩展,从而使梯度结构合金镀层耐磨性大幅提高.

用等离子体增强化学气相沉积技术制备类金刚石碳薄膜的摩擦磨损性能研究
2005, 25(4):298-302.
[摘要](1104) [PDF 324KB](1648)
摘要:
利用射频-直流等离子体增强化学气相沉积技术在单晶硅衬底上沉积类金刚石碳薄膜,采用激光拉曼光谱仪和原子力显微镜对薄膜的结构和表面形貌进行表征,采用纳米压痕仪测定薄膜的硬度,并用UMT型微摩擦磨损试验机考察了薄膜在不同试验条件下的摩擦磨损性能.结果表明:所制备的类金刚石碳薄膜表面光滑致密且硬度较高;在干摩擦条件下与GCr15钢球或Al2O3球配副时显示出良好的减摩抗磨性能,摩擦系数较低,耐磨寿命较长,而在水润滑条件下同Al2O3球配副时发生灾难性磨损.

两步法制备固体润滑FeS薄膜的摩擦磨损性能研究
2005, 25(4):303-307.
[摘要](1079) [PDF 333KB](1560)
摘要:
通过两步法,即射频溅射Fe膜与低温离子渗硫复合处理工艺,在非黑色金属(单晶硅)表面得到了固体润滑FeS薄膜.利用X射线衍射仪研究了单质Fe膜与FeS薄膜的相结构,利用原子力显微镜和扫描电子显微镜观察分析了FeS薄膜的表面与擦伤磨损表面的形貌,用涂层划痕仪测量了FeS薄膜与基体的结合强度,用纳米压痕仪测定了FeS薄膜的纳米硬度及弹性模量,利用DD-92型摩擦磨损试验机评价了FeS薄膜的摩擦磨损性能.结果表明,两步法制备的FeS薄膜为金属Fe与固体润滑剂FeS共同组成的复合固体润滑薄膜,与其基体结合紧密,具有适当的表面硬度;FeS薄膜具有优异的减摩耐磨抗擦伤性能,摩擦系数与磨损量明显比45#钢原始表面的低,抗擦伤载荷明显提高.

修复剂羟基硅酸镁存在时钢摩擦副的摩擦磨损特性研究
2005, 25(4):308-311.
[摘要](1185) [PDF 208KB](1931)
摘要:
在实验室条件下,验证了主要组分为Mg6Si4O10(OH)8的金属磨损自修复剂在45#钢摩擦副表面形成修复保护层的能力,得到了厚3~6 μm的反应层;采用Falex型摩擦磨损试验机进行了长达400 h的摩擦磨损试验,研究了在Mg6Si4O10(OH)8润滑下45#钢摩擦副的摩擦磨损性能、摩擦副摩擦表面显微硬度和温度随时间变化的情况.结果表明:Mg6Si4O10(OH)8在润滑过程中具有准周期性衰减振荡函数的特点,200 h左右为1个准周期;反应层的显微硬度较45#钢基体提高1倍;修复层的C和O含量较高.

片状纳米石墨的制备及其作为润滑油添加剂的摩擦磨损性能
2005, 25(4):312-316.
[摘要](1370) [PDF 338KB](2119)
摘要:
采用搅拌球磨法制备了平均直径1 μm、厚度10~20 nm的片状纳米石墨;利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射仪分析了片状纳米石墨的微观形貌和组织结构;利用四球和销-盘式摩擦磨损试验机考察了片状纳米石墨作为液体石蜡添加剂的摩擦磨损性能.结果表明,片状纳米石墨能够显著提高润滑油的抗磨性能及承载能力,降低摩擦系数,其最佳添加量约为50 ppm.

有机钼及其复合纳米润滑添加剂的摩擦磨损性能研究
2005, 25(4):317-321.
[摘要](1247) [PDF 353KB](1568)
摘要:
采用X-P型销-盘摩擦磨损试验机和MRS-10J型四球摩擦磨损试验机考察了N68MD、N68ME、N68和SAE404种含有机钼及其复合纳米润滑添加剂的润滑油的摩擦磨损性能,分别采用扫描电子显微镜和电子衍射能量谱仪分析了摩擦副的磨损形貌及其磨损表面元素分布情况.结果表明:在N68MD润滑时,钢/钢摩擦副具有较低的摩擦系数和磨损量,并且具有良好的抗极压性能;在N68ME润滑时,钢/钢摩擦副除了表现出很小的摩擦系数和良好的抗极压性能以外,还表现出优异的自修复功能,这是由于有机钼与纳米铜协同作用的结果.

聚酰亚胺/二硫化钼插层复合材料的制备及其摩擦磨损性能研究
2005, 25(4):322-327.
[摘要](1068) [PDF 376KB](2021)
摘要:
用插层法制备了聚酰亚胺/二硫化钼插层复合材料(PI/MoS2),采用X射线衍射仪、红外光谱仪以及扫描电子显微镜等对材料的结构进行表征,采用四球长磨摩擦磨损试验机考察了聚酰亚胺/二硫化钼插层复合材料作为润滑脂添加剂的摩擦磨损行为.结果表明,所合成的PI/MoS2插层复合材料作为锂基脂添加剂对钢-钢摩擦副表现出良好的减摩抗磨作用.这主要是由于在摩擦过程中钢球表面形成了由FeSO4、MoO3及Fe的氧化物等组成的边界润滑及防护薄膜所致.

电流对碳纳米管-银-石墨复合材料摩擦磨损性能的影响
2005, 25(4):328-332.
[摘要](1203) [PDF 254KB](1400)
摘要:
采用粉末冶金方法制备了碳纳米管-银-石墨复合材料,研究了复合材料在机械磨损和带电磨损2种状态下的摩擦磨损性能及接触电压降的变化情况.结果表明,复合材料在带电磨损条件下的摩擦系数和磨损体积损失均比不带电条件下的大.这是由于外加电场不利于保持摩擦副接触表面在摩擦热等作用下形成润滑膜的均匀性和完整性所致.此外,在带电磨损条件下,阳极的磨损体积损失比阴极的大.其原因在于,摩擦副接触表面润滑膜中的水在电场作用下发生离解,在正刷侧释放出活性氧,活性氧与电刷表层中的碳或金属发生氧化反应,从而使得磨损加剧.

碳纳米管改性聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损性能研究
2005, 25(4):333-337.
[摘要](1337) [PDF 357KB](2380)
摘要:
评价了用不同含量碳纳米管(CNTs)改性聚四氟乙烯(PTFE)复合材料的力学性能,利用MM-200型摩擦磨损试验机研究了CNTs含量对PTFE复合材料摩擦磨损性能的影响,借助于扫描电子显微镜观察分析了试样磨损表面及磨屑形貌,并探讨其磨损机理.结果表明:CNTs能够提高PTFE复合材料的硬度和冲击强度,在本文研究范围内,当CNTs的质量分数为7%时,PTFE复合材料的力学性能最佳;CNTs能够增加PTFE复合材料的摩擦系数、降低其磨损量,当其质量分数为10%时,PTFE复合材料的耐磨损性能最佳.纤维状碳纳米管可以阻止PTFE带状结构的大面积破坏,以及在摩擦过程中于偶件表面能够形成转移膜并隔离复合材料与偶件的直接接触是其减摩耐磨作用的主要原因.

MoS2和PTFE改性炭纤维织物复合材料的摩擦磨损性能研究
2005, 25(4):338-342.
[摘要](1256) [PDF 366KB](1397)
摘要:
采用玄武三号栓-盘式摩擦磨损试验机研究了炭纤维织物及辐照PTFE粉和MoS2粉改性炭纤维织物复合材料的摩擦磨损性能,考察了MoS2的添加量及环境温度对改性炭纤维织物复合材料的摩擦磨损性能的影响,并用配备X射线能量色散谱的扫描电子显微镜对其磨损表面和偶件栓表面进行了观察和分析.结果表明:MoS2改性炭纤维织物可以明显改善炭纤维织物复合材料的摩擦磨损性能,而PTFE的加入则不利于其摩擦磨损性能的改善;当MoS2质量分数在5%~15%之间时,MoS2可以有效降低炭纤维织物复合材料的摩擦系数;当MoS2质量分数为10%时,MoS2改性炭纤维织物复合材料的综合摩擦磨损性能最佳;在不同温度条件下,MoS2改性炭纤维织物复合材料的摩擦系数和磨损率均低于炭纤维织物材料;当温度达到240 ℃时,炭纤维织物复合材料的磨损率急剧增大,但MoS2改性炭纤维织物复合材料的磨损率比炭纤维织物材料降低近35%.

高速干摩擦条件下铝基复合材料的摩擦磨损行为研究
2005, 25(4):343-347.
[摘要](1081) [PDF 373KB](1865)
摘要:
在MMS-1G型高速干滑动摩擦磨损试验机上,采用铝基复合材料和蠕墨铸铁作为销试样,研究了速度和接触压力对摩擦副摩擦磨损特性的影响.结果表明:摩擦副的摩擦磨损特性受控于所产生的摩擦热、材料的导热能力以及材料保持一定塑性变形抗力的温度条件三者之间的耦合作用;随着速度与接触压力的增加,摩擦副的摩擦系数显著降低;不同材料表现出不同的磨损行为;接触压力愈高,材料的摩擦磨损性能差异愈小;在本文试验条件下,当摩擦速度较低(<100 m/s)时,蠕墨铸铁表现出良好的摩擦磨损特性,而速度较高(>100 m/s)时, 铝基复合材料表现出较优良的摩擦磨损性能.

滑动模式对超高分子量聚乙烯摩擦磨损行为的影响
2005, 25(4):348-352.
[摘要](1250) [PDF 355KB](1597)
摘要:
在自行研制的髋关节模拟试验机上,以交叉滑动及单向滑动2种方式对比考察了蒸馏水润滑条件下超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜观察分析了UHMWPE的磨损表面形貌并探讨其磨损机理.结果表明:在相同载荷条件下,UHMWPE在交叉滑动方式下的磨损率明显高于单向滑动方式;在交叉滑动方式下,UHMWPE的主要磨损机制为磨粒磨损、粘着磨损及塑性变形引起的表层剥落,而在单向滑动下其磨损形式主要为磨粒磨损伴随着少量的疲劳剥片;不同滑动方式所导致的磨损机理差异是造成UHMWPE磨损性能变化的主要原因.与其它试验方式相比,在髋关节模拟试验机上所得出的试验数据更接近临床观测结果.

聚醚醚酮基复合材料的热性质和物理性质预测及其摩擦销三维温度场的数值模拟
2005, 25(4):353-357.
[摘要](1118) [PDF 224KB](1578)
摘要:
通过研究填料含量对聚醚醚酮(PEEK)基复合材料密度、比热和导热系数等热学和物性参数影响的规律,提出了三相PEEK基复合材料热学和物理性质的计算模型;以销/盘摩擦副作为研究对象,采用有限元分析法计算模拟了复合材料摩擦销的温度分布,给出了销的三维稳态和瞬态温度场,并讨论了填料含量对摩擦销端面温升的影响规律.结果表明,计算结果与试验结果吻合较好.

轮轨滚动摩擦温升分析
2005, 25(4):358-363.
[摘要](1100) [PDF 227KB](2320)
摘要:
利用有限元法,考虑轮轨间非稳态热传导、与环境的热对流以及热辐射的影响,建立了轮轨滚动接触热耦合计算模型来模拟轮轨滚滑摩擦温升;在模拟轮轨纯滑动条件下,计算分析了由磨损引起的滑动接触斑的尺寸增大对轮轨温度场的影响;在模拟轮轨接触斑部分滑动工况时,针对不同蠕滑率、摩擦系数以及轴重对轮轨温度场的影响进行了相应的计算分析.结果表明:接触斑材料的磨损速度只影响磨损过程中的温度场分布,其稳态温度场分布基本一致;热载荷随着纵向载荷、蠕滑率以及摩擦系数的增大而增大,进而影响轮轨滚动接触热疲劳.

新型环面节流静压气体球轴承压力分布的实验研究
2005, 25(4):364-368.
[摘要](1272) [PDF 219KB](1628)
摘要:
设计了新型环面节流闭式静压气体球轴承及其测试装置,特别是球窝上测压孔的分布位置,介绍了轴承加工工艺及其制造精度的检测结果,以及压力分布测试系统的工作原理,研究了气膜压力分布规律.结果表明,实验结果验证了理论分析方法的正确性.由于研磨工艺的限制使得试验球窝呈喇叭口状,造成球窝边缘的实测压力小于理论计算压力值.轴承的制造误差、模型误差以及计算误差是主要的误差来源,在开发新型结构静压气体球轴承的过程中,轴承的制造工艺以及零件的检测技术非常重要.

铁道车辆用新型减振材料的摩擦磨损行为研究
2005, 25(4):369-373.
[摘要](1124) [PDF 290KB](1672)
摘要:
对铁道车辆摩擦减振系统所用斜楔和磨耗板新型材料进行了磨损试验研究,并分析了其摩擦磨损行为.结果表明,T10与ADI球铁、奥贝灰铸铁和高分子材料配副的耐磨性均优于45#钢与ADI球铁配副,磨耗板材料的相对耐磨性均优于斜楔,T10与高分子材料配副具有最佳的摩擦磨损性能.

激光处理凹坑形仿生非光滑表面试件的高温摩擦磨损特性研究
2005, 25(4):374-378.
[摘要](1401) [PDF 301KB](1833)
摘要:
采用销-盘式摩擦磨损试验机,研究了经激光处理后不同直径和间距的W9Cr4V高速钢凹坑形非光滑试件在不同温度下的摩擦磨损特性.结果表明:在室温至500 ℃的试验条件下,非光滑试件的耐磨性随着温度的升高而降低,且在200 ℃以内非光滑试件的磨损量随着温度增加缓慢增大,当超过200 ℃以后,磨损量增加较快;不同尺寸及分布规律的非光滑凹坑对零件耐磨性的影响不同,在本次试验条件下,非光滑凹坑直径及其间距愈大,非光滑试件的耐磨性能愈好;温度愈高,非光滑试件摩擦系数愈小.

天然牙和牙科材料的摩擦学研究现状与进展
2005, 25(4):379-384.
[摘要](1050) [PDF 333KB](2030)
摘要:
评述了口腔摩擦学系统的特征与参数、口腔磨损环境以及天然牙和牙科材料的磨损机理,简要介绍了目前国内外关于天然牙和牙科材料的磨损性能测量方法以及口腔磨损环境模拟测试系统的研究现状,指出今后在考虑化学环境和各种力等因素协同作用条件下,应加强牙科材料的磨损机理、磨损预测模型及其标准的实验方法和模拟系统的建立等方面的研究.

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