2006年26卷4期

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《摩擦学学报》第五届编委会名单
2006, 26(4):F0004-F0004.
[摘要](841) [PDF 0KB](178)
摘要:

氮离子注入硅表面的力学性能及其微摩擦磨损行为研究
2006, 26(4):289-294.
[摘要](1377) [PDF 519KB](3673)
摘要:
以单晶硅作为研究对象,选用离子注入剂量分别为5 ×1014 ions/cm2、6 ×1015ions/cm2和1 ×1017ions/cm2,注入能量为110 keV的氮离子注入单晶硅片,利用原位纳米力学测试系统对氮离子注入前后单晶硅片的硬度和弹性模量进行测定,在UMT-2型微摩擦磨损试验机上对氮离子注入前后单晶硅片的往复滑动微摩擦磨损性能进行研究.结果表明,氮离子注入后单晶硅片的纳米硬度和弹性模量减小,且注入剂量越大,其降低越明显.氮离子注入后单晶硅片的减摩性能提高,其摩擦系数大幅度降低,在载荷达到一定值后,氮离子注入层被迅速磨穿,摩擦系数迅速增加并产生磨痕.其磨损机制在小载荷下以粘着磨损为主,在大载荷下以材料的微疲劳和微断裂为主.

相对湿度对材料表面粘附力影响的研究
2006, 26(4):295-299.
[摘要](1402) [PDF 212KB](2213)
摘要:
利用自制微摩擦及粘附力测试装置考察了在微载荷条件下,相对湿度对Si(100)材料表面粘附力的影响,分析了在大气环境中水分子的毛细作用力和范德华力对粘附力的贡献,并以BET吸附模型为基础推导出考虑湿度影响的粘附力计算公式.结果表明:在微载荷条件下,相对湿度对材料表面的粘附力影响十分显著,随着相对湿度升高粘附力增加,特别是相对湿度RH在40%~80%之间时,粘附力变化最为显著;当相对湿度RH小于20%时,范德华力大于水的毛细作用力且占主导地位;当相对湿度RH大于20%后,水分子的毛细作用力不断增加,同时范德华力因水膜的存在而降低,水的毛细作用力占主导地位.

掺杂Cu(OH)2纳米微粒聚电解质多层膜的摩擦磨损行为研究
2006, 26(4):300-305.
[摘要](1409) [PDF 514KB](1741)
摘要:
采用分子沉积技术在石英和单晶硅基底上交替吸附带相反电荷的聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)和聚对苯乙烯磺酸钠(PSS)制备出初始聚电解质多层膜,在聚电解质多层膜上吸附Cu2 且与磺酸根键合于碱性溶液中水解,在聚电解质内原位生成Cu(OH)2纳米微粒,通过多次吸附-水解循环原位生成掺杂Cu(OH)2纳米微粒聚电解质多层膜.采用紫外可见吸收光谱、原子力显微镜及透射电子显微镜分析原位生成Cu(OH)2纳米微粒前后多层膜的结构与形貌,采用LKDM-2000型摩擦磨损试验机评价多层膜的摩擦磨损性能.结果表明:与初始多层膜相比,含Cu(OH)2纳米微粒聚电解质多层膜的摩擦系数有所提高,且随法向载荷的增加变化较平稳;聚电解质多层膜表现出较好的耐磨性,这是由于聚电解质多层膜内的纳米微粒提高了承载能力;薄膜的磨损机理主要为粘着磨损,由于纳米微粒的存在,可以减轻其塑性变形和粘着磨损.

微弧氧化涂层的微动磨损行为研究
2006, 26(4):306-309.
[摘要](1167) [PDF 356KB](1695)
摘要:
在弱碱性电解质液中,采用电弧放电于铝合金表面原位生长制备出厚度约10 μm的Al2O3陶瓷微弧氧化涂层,研究微弧氧化涂层及铝合金基体在干态不同位移幅值下的微动磨损行为及其动力学特性,采用激光共焦扫描显微镜和扫描电子显微镜观察磨痕微观形貌.结果表明:涂层改变了铝合金的微动运行区域,使得混合区和滑移区向小位移方向移动;涂层表面比较粗糙,与铝合金基体相比,在微动初期的摩擦系数较高,但在稳定阶段的摩擦系数有所降低;微弧氧化涂层可以显著降低铝合金的磨损,在部分滑移区损伤轻微,随着位移幅增加磨损加剧;在混合区和滑移区,涂层的损伤主要表现为剥层.

感应熔覆原位合成TiC增强金属基复合涂层组织与抗磨性能的研究
2006, 26(4):310-313.
[摘要](1069) [PDF 480KB](1398)
摘要:
以Ni60A、Ti粉和石墨粉为原料,利用感应熔覆技术在16Mn钢基材表面制备出原位自生TiC颗粒增强金属基复合涂层,分析了涂层的显微组织,在常温干滑动摩擦条件下评价了涂层的耐磨性能.结果表明:复合涂层由TiC颗粒、γ-Ni奥氏体枝晶和枝晶间M23C6共晶组织组成;随着载荷增加,感应熔覆涂层磨损质量损失缓慢增大,16Mn钢磨损质量损失迅速增大,熔覆涂层具有优异的抗磨性能,其磨损机制主要为擦伤式磨损.

纳米Al2O3填充端异氰酸酯基聚丁二烯橡胶-环氧树脂复合涂层的干滑动摩擦磨损性能研究
2006, 26(4):314-319.
[摘要](1181) [PDF 1022KB](1592)
摘要:
采用丁二烯合成出端异氰酸酯基聚丁二烯液体橡胶,采用端异氰酸酯基聚丁二烯液体橡胶与环氧树脂E51反应制备端异氰酸酯基液体聚丁二烯橡胶-环氧树脂聚合物(ETPB),同时在其中进一步填充5%和10%(质量分数)纳米Al2O3,在45#钢底材上制备出环氧树脂、改性环氧树脂及填充5%和10%纳米Al2O3的聚合物复合涂层,在MRH-3型高速环-块摩擦磨损试验机上评价了4种涂层在干滑动条件下的摩擦磨损性能.结果表明:通过端异氰酸酯基聚丁二烯液体橡胶改性环氧树脂可以提高环氧树脂涂层的力学性能及其抗磨性;填充5%和10%纳米Al2O3可以有效提高ETPB涂层的抗磨损性能;随着载荷和滑动速度的增加,ETPB涂层的磨损率明显增大;纳米Al2O3填充ETPB涂层的磨损率随载荷和滑动速度增加基本不变;4种涂层的摩擦系数随载荷和滑动速度的变化不大;E51环氧树脂基聚合物复合涂层的磨损机理为脆性断裂和剥层磨损.

等离子喷涂纳米FeS涂层的摩擦磨损性能研究
2006, 26(4):320-324.
[摘要](1091) [PDF 523KB](1643)
摘要:
利用等离子喷涂技术在GCr15钢表面制备出纳米FeS固体润滑涂层,采用MHK-500型摩擦磨损试验机评价了FeS涂层在油润滑和干摩擦2种条件下的摩擦磨损性能,用扫描电子显微镜和X射线衍射仪观察分析了涂层的形貌、结构、物相组成和磨损表面形貌.结果表明,纳米FeS涂层的物相主要为六方FeS,还有少量Fe1-xS和氧化物,涂层由尺寸在50~100 nm的颗粒组成.与GCr15钢相比,纳米FeS涂层的减摩耐磨性明显提高,尤其在油润滑条件下摩擦系数降低1倍,在高载荷(375 N)条件下磨痕宽度降低近1倍.在油润滑和干摩擦条件下,FeS涂层的主要磨损失效形式均为塑性变形.

干摩擦和水润滑条件下芳纶浆粕/环氧树脂复合材料摩擦磨损性能研究
2006, 26(4):325-329.
[摘要](1277) [PDF 706KB](1682)
摘要:
研究了芳纶浆粕纤维增强环氧复合材料在干摩擦和水润滑条件下的摩擦磨损性能,探讨了纤维含量对复合材料摩擦磨损性能的影响,并分析了复合材料的磨损机理.结果表明:芳纶浆粕纤维能够大幅度提高环氧树脂的摩擦磨损性能;当纤维体积分数为40%时,复合材料的比磨损率最小;在水润滑条件下,复合材料的摩擦系数和磨损率均比干摩擦下的明显降低,这是由于水起到了润滑和冷却作用;干摩擦时的磨损机理为粘着磨损和塑性变形,水润滑时主要为犁削和轻微的磨粒磨损.

机械合金化法掺杂镍的碳质中间相结构及其高温摩擦磨损特性研究
2006, 26(4):330-335.
[摘要](1073) [PDF 279KB](1559)
摘要:
采用机械合金化法在煤焦油沥青碳质中间相中掺杂元素镍,借助X射线衍射仪和激光Raman光谱仪研究了掺杂元素前后中间相的结构变化,利用SRV高温摩擦磨损试验机考察了机械合金化法掺杂元素镍的碳质中间相作为润滑油添加剂的高温摩擦磨损性能.结果表明:机械合金化掺杂元素镍后,中间相的结晶有序度下降、微晶石墨平面尺寸减小,表明机械合金化掺杂镍促使中间相向无定形结构转变;碳质中间相作为添加剂具有高温减摩抗磨效应,与原始态或高能球磨处理的碳质中间相相比,采用掺杂镍的碳质中间相作为添加剂时,其高温减摩抗磨效应更为明显且持续时间更长;碳质中间相的高温减摩抗磨效应与高温摩擦机械作用诱发的平面石墨微晶尺寸增加幅度有关.

Fe-Mn-Si形状记忆合金耐磨性的研究
2006, 26(4):336-340.
[摘要](1118) [PDF 730KB](1469)
摘要:
采用真空中频熔炼炉制备Fe-16.86Mn-4.50Si-10.30Cr-4.20Ni试验合金,在M-200型摩擦磨损试验机上评价其在干摩擦和油润滑条件下的磨损性能,利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪观察和分析试验合金的磨损表面及其磨损机理.结果表明,试验合金在油润滑条件下的耐磨性显著高于干摩擦下的耐磨性,而且其磨损量并不随载荷增加而增大,如当载荷300 N时的磨损量比100 N时的磨损量小.同1Cr-18Ni-9Ti不锈钢的耐磨性相比,在干摩擦下试验合金的耐磨性较差,而在油润滑下的耐磨性较好.在油润滑下试验合金的磨损表面存在大量ε马氏体,而在干摩擦下其磨损表面没有ε马氏体,由于摩擦力诱发y→ε马氏体相变导致Fe-Mn-Si合金在干摩擦和油润滑条件下具有不同的磨损机理,从而使得合金在油润滑下具有优良的耐磨性.

时效处理温度对17-4PH铸造不锈钢在稀硫酸料浆中的冲刷腐蚀性能影响
2006, 26(4):341-347.
[摘要](1256) [PDF 837KB](1550)
摘要:
采用自制料浆罐式冲刷腐蚀试验机研究了在含固相颗粒稀硫酸料浆介质中,时效处理温度对17-4PH铸造不锈钢的组织、硬度及冲刷腐蚀性能的影响,分析了不同时效温度下冲击速度对17-4PH铸造不锈钢冲刷腐蚀行为的影响,观察了冲刷腐蚀表面形貌,探讨了冲刷腐蚀机理.结果表明:17-4PH铸造不锈钢经固溶处理及460℃左右时效处理后其硬度达到最大值;经时效处理后17-4PH铸造不锈钢冲刷腐蚀特征表现为纯冲刷磨损为主,腐蚀为辅,腐蚀促进磨损;在冲刷速度较低时,时效处理温度对17-4铸造不锈钢的冲刷腐蚀率影响不大,而在冲刷速度较高时,460℃左右时效处理后,由于析出大量细小弥散分布的ε-Cu沉淀相而具有最佳的沉淀强化效果,抗冲蚀腐蚀性能最佳;在不降低耐腐蚀性能的前提下,利用沉淀析出硬化是一种提高材料抗冲刷腐蚀性能的有效方法.

微孔贯通型高温自润滑金属陶瓷的摩擦磨损性能研究
2006, 26(4):348-352.
[摘要](1061) [PDF 552KB](1442)
摘要:
以TiH2和CaCO3为复合造孔剂,以硬质微细颗粒为惰性弥散质点,采用真空烧结法制备出具有贯通型微孔结构的Al2O3-Ni-Cr-Mo-Si-Fe系金属陶瓷烧结体,并在烧结体中浸渍Ag-Cu-Pb-Sn系浸渍型固体润滑剂制备出新型高温扩散自润滑材料.结果表明:该材料具有良好的高温自润滑和耐磨性;在600℃下与不同配对材料进行摩擦磨损试验时,摩擦系数变化范围为0.22~0.29,磨损率变化范围约为(6~7)×10-15m3/N·m;润滑膜主要由浸渍在贯通型微孔中的浸渍型固体润滑剂通过微孔向摩擦表面的扩散、并在高温摩擦条件下被软化或熔化而形成.

弹性箔片动压径向气体轴承动特性的实验研究
2006, 26(4):353-357.
[摘要](1295) [PDF 492KB](1927)
摘要:
建立了新型弹性箔片动压气体轴承性能测试实验台,在静载60N、转速9000r/min条件下进行轴承性能测试试验,通过中心插值法获得轴承中心的扰动速度和加速度,采用时域最小二乘法计算不同激振频率下的8个轴承动态线性刚度和阻尼系数,考察了激振频率对轴承动特性系数的影响.结果表明:轴颈中心扰动轨迹为椭圆形且振幅随动态激振频率增加而增大;刚度和阻尼系数的直接项随动态激振频率增加而减小;交叉刚度和阻尼相对激振频率的变化较小,且其值小于直接项;当激振频率与轴颈转动频率相同时,工频成分的影响较大,轴心扰动幅值明显增大,刚度和阻尼的直接项小于其它频率时的值.

磁头/磁盘气体润滑特性计算与分析
2006, 26(4):358-361.
[摘要](1385) [PDF 181KB](1460)
摘要:
提出了1种计算超薄气膜润滑轴承压力分布的有限差分法,在此基础上对某磁头快速或缓慢偏离平衡位置造成的压力变化及气体轴承刚度进行分析.结果表明:随着气膜特征高度降低,初始纵翻倾角减小,气体轴承刚度增大;垂直于磁盘方向的微小位移不会对磁头平衡造成威胁,但磁头纵翻造成的翻转力矩变化较复杂,需要加以控制;磁头飞行姿态的突变将引起明显的挤压效应,挤压效应的强弱与初始飞行姿态有关.

温度对内燃机排气凸轮/挺柱润滑的影响研究
2006, 26(4):362-366.
[摘要](1161) [PDF 135KB](1759)
摘要:
对内燃机排气凸轮/挺柱摩擦副进行了瞬态热弹性流体润滑仿真和瞬态等温弹性流体动力润滑仿真,并比较了2种仿真的结果.结果表明,尽管2种仿真得到摩擦副的接触压力、润滑油膜厚度以及摩擦系数在凸轮1个旋转周期内的变化趋势非常相近,但其参数的大小却差别较大,尤其是油膜厚度在2种数学模型下的计算结果相差5倍左右.在对此类摩擦副进行润滑研究时,不能忽略温度因素的影响.

不同型面微孔对激光加工多孔端面机械密封性能的影响
2006, 26(4):367-371.
[摘要](1415) [PDF 208KB](1963)
摘要:
考虑密封端面液膜中的空化现象,建立了激光加工多孔端面机械密封(LST-MS)的理论分析模型,应用有限元方法研究了矩形面、椭圆面、球缺面和抛物面等4种不同型面微孔LST-MS的密封特性参数,包括端面开启力、液膜刚度和摩擦扭矩等受微孔几何结构参数的影响规律,给出了上述LST-MS在最大液膜刚度条件下微孔的最优面积密度和最优深径比.结果表明,矩形型面微孔LST-MS拥有最佳的综合性能,研究结果具有较强的理论与工程应用价值.

牙科用抗菌性义齿基托材料的摩擦磨损性能研究
2006, 26(4):372-376.
[摘要](1175) [PDF 514KB](1801)
摘要:
在UMT-2MT型摩擦磨损试验机上,采用往复运动形式考察了牙科用抗菌性义齿基托材料的摩擦磨损性能,探讨在干摩擦和人工唾液润滑状态下抗菌性义齿基托材料的摩擦磨损性能.结果表明:在干摩擦条件下,随着抗菌剂含量的增加,义齿基托的摩擦系数逐渐升高,磨损深度逐渐减小,其磨损机制由粘着磨损和疲劳磨损共存转变为以疲劳磨损为主;在人工唾液环境中,抗菌剂含量对于义齿基托摩擦系数的影响并不明显,磨损深度随抗菌剂含量的增加明显减小,这可能与聚合物表面吸附水并形成保护膜有关,其磨损机制与干摩擦情况下基本一致.综合考虑不同比例抗菌剂对其摩擦磨损性能的影响,结合以前的抗菌性试验,抗菌剂的最佳添加量为2%.

硬度及冲击韧性对高钒高速钢磨损稳定性的影响
2006, 26(4):377-381.
[摘要](1204) [PDF 246KB](1525)
摘要:
通过改变热处理工艺获得不同硬度及冲击韧性、含钒10%的高钒高速钢试样,提出了磨损稳定性的概念及采用磨损稳定性因子(K)量化磨损稳定性的方法,研究了硬度和冲击韧性对高钒高速钢的磨损稳定性影响.结果表明:随着硬度增加,磨损稳定性及其耐磨性提高;随着冲击韧性提高,虽然耐磨性降低,但磨损稳定性有所提高.在本文试验条件下,随着残余奥氏体变化量(△A)增加,高钒高速钢的磨损稳定性下降.

精铸热锻模具钢的合金成分设计及其高温磨损性能研究
2006, 26(4):382-386.
[摘要](1167) [PDF 349KB](1790)
摘要:
探讨了精铸热锻模具钢合金化设计的依据和合金成分设计较佳的参数范围,开发出高耐磨精铸热锻模具钢,采用MG-2000型销-盘式高温摩擦磨损试验机在干摩擦、400℃条件下,研究了精铸热锻模具钢的高温磨损性能.结果表明:合金成分设计参数应控制为V/C在3.00~3.60之间,C余在0.10~0.25之间,Cr/Cr Mo在0.68~0.85之间,Cr/C余>16.60,Mo/C余>16.00;所研制的精铸热锻模具钢的淬火组织为马贝复相组织,回火后碳化物以弥散析出的V4C3为主,含有少量Cr和Mo的碳化物,Cr、Mo主要固溶于α-Fe中,以保证精铸热锻模具钢的热强性和热稳定性;精铸模具钢具有较好的高温耐磨性,磨损率明显低于H13钢.其磨损机制为氧化磨损,即在精铸热锻模具钢的高温磨损表面形成Fe3O4和Fe2O3.

薄膜/涂层的摩擦学设计及其研究进展
2006, 26(4):387-396.
[摘要](1387) [PDF 442KB](2795)
摘要:
介绍了近年来有机分子自组装薄膜(SAMs)、物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)类金刚石薄膜(DLC)、液相法制备类金刚石薄膜、功能梯度薄膜以及绿色环保电化学沉积镀层的制备及其摩擦学研究进展,讨论了薄膜/涂层的制备方法和影响薄膜/涂层结构及其摩擦学性能的各种因素,评述了几种具代表性的薄膜/涂层摩擦磨损机理,分析并指出了SAMs、DLC、梯度薄膜和电镀镀层的摩擦学研究方向.

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