2006年26卷5期

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牛膝关节软骨的摩擦行为研究
2006, 26(5):397-401.
[摘要](1009) [PDF 349KB](1772)
摘要:
采用UMT.2型微观多功能测试系统,在试验环境为牛血清,法向加载应力0.8MPa,加载时间从5s到60min变化条件下分别测定了牛膝关节软骨在静态加载和滑行时的法向位移以及滑行时的摩擦系数.结果表明:上、下软骨间的法向位移与加载时间呈非线性增加;滑行时法向位移影响软骨间摩擦系数,启动摩擦系数高于平坦滑行过程中的摩擦系数;滑行速率对软骨摩擦系数的影响较小,加载时间越长,法向位移越大,所对应的启动摩擦系数越大;加载时法向位移和滑行时启动摩擦系数具有类似的变化趋势.

粘着行为中预压紧力和分离速度及相对湿度对分离力影响的实验研究
2006, 26(5):402-406.
[摘要](1092) [PDF 371KB](1501)
摘要:
在改变粘着试验中接触副预压紧力、接触副分离速度以及环境相对湿度的条件下,利用表面力仪实时测量了新鲜解理云母接触副分离过程的分离力,并观察了接触后解理云母接触区的状态.结果表明:在保持弹性接触时,预压紧力对分离力影响不大,接触材料的表面能决定分离力的强度;当预压紧力超过临界值时,接触表面发生塑性变形,在一定范围内分离力随预压紧力的增加而增大;在干接触时分离速度与分离力无直接联系,但在存在大粘度中间层液体时,分离速度的增加可使分离力显著增大;分离力随相对湿度的增加而增大.

硬脂酸钾固体润滑薄膜的制备及其摩擦磨损性能研究
2006, 26(5):407-412.
[摘要](1049) [PDF 868KB](1440)
摘要:
采用浸渍-提拉法制备出硬脂酸钾薄膜,用DF-PM型静-动摩擦磨损试验机和UMT-2MT型摩擦磨损试验机考察了在低速滑动和高速滑动条件下硬脂酸钾薄膜的摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜和X射线能量色散谱仪观察分析了薄膜及偶件磨损表面的形貌及其典型元素的面分布情况.结果表明,以GCr15钢球为偶件在高速滑动和以氮化硅球作为偶件在高、低速滑动条件下,薄膜具有较好的摩擦磨损性能.由于钢球和氮化硅陶瓷球表面粗糙度及其化学状态存在差异,硬脂酸钾更容易在氮化硅球表面形成转移膜,从而具有更低的摩擦系数和更长的耐磨寿命.

掺杂不同钛含量氮化锆薄膜的制备
2006, 26(5):413-416.
[摘要](1165) [PDF 281KB](2038)
摘要:
采用非平衡磁控溅射技术制备含不同钛含量的氮化锆(Zr-Ti—N)复合薄膜材料,并研究薄膜基本特性及其摩擦磨损性能.结果表明:随着Ti含量增加,Zr—Ti—N薄膜硬度有所提高;在Ti含量为18.7at.%时,薄膜的硬度达到最大值2483HK0.025;当添加16.5at.%Ti时,硬度值略有降低,但临界载荷最高,耐磨性最佳.

LY12CZ铝合金表面等离子浸没离子注入氮层的摩擦磨损性能研究
2006, 26(5):417-421.
[摘要](1294) [PDF 291KB](1586)
摘要:
对LY12CZ(2024)铝合金进行了氮等离子体浸没离子注入(PIII)处理,分析比较了不同工艺参数下离子注入前后试样的化学组成、各元素的化学价态及其摩擦磨损性能.结果表明:铝合金表面改性层中形成了弥散强化的氮化铝(AlN)相;与基体相比,铝合金试样在不同条件下处理后的表面显微硬度均有所提高,最大增幅达1.4倍;铝合金的磨损质量损失减少了75%,摩擦系数显著降低,表面综合性能得到了显著改善.

氮离子注入Cr2O3涂层的磨损性能研究
2006, 26(5):422-426.
[摘要](1072) [PDF 444KB](1470)
摘要:
采用离子注入技术对Cr2O3涂层表面进行氮离子注入处理,用俄歇电子能谱仪、微区X射线衍射仪及X射线光电子能谱仪分析氮离子注入改性层的相组成及其氮元素沿层深的浓度分布,用销-盘式摩擦磨损试验机考察了注入前后Cr2O3涂层的磨损性能,用扫描电子显微镜观察其磨痕表面形貌及摩擦界面间的物质转移.结果表明,氮离子注入后Cr2O3涂层的显微硬度有所提高,表面残余压应力增加,表面粗糙度降低,在注入层内形成大量细小弥散分布的硬质析出相CrN和β-Cr2N等,从而提高了Cr2O3涂层材料的磨损性能.

热处理对NiTi形状记忆合金冲蚀磨损性能的影响
2006, 26(5):427-432.
[摘要](1147) [PDF 412KB](1467)
摘要:
采用自制浆罐式砂水冲蚀磨损试验装置研究了4种经不同条件热处理的NiTi合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢的冲蚀磨损性能;采用XL-30型扫描电子显微镜观察试样的冲蚀磨损表面形貌;采用MH-6型显微硬度计测量NiTi合金硬度;采用自制拉伸装置测量NiTi合金的力学性能.结果表明:5种试样的冲蚀磨损量随着冲蚀时间、冲蚀速度、砂水比及砂粒度的增加而增大,4种NiTi合金的耐冲蚀性能相近,均明显优于1Cr18Ni9Ti不锈钢,其中试样NiTi-3和NiTi-1表现出较好的耐冲蚀性能;硬度并非NiTi合金冲蚀磨损性能的决定因素,超弹性和超塑性是NiTi合金具有较好耐冲蚀性的主要原因,热处理使得NiTi合金的超弹性变形量减小,但增加了NiTi合金的塑性变形量;合金丝磨损表面不同部位的磨损机理不同,中部为典型的变形磨损,侧面为微切削磨损,5种试样均表现为典型的韧性材料冲蚀磨损特征.

纳米铜添加剂改善钢-铝摩擦副摩擦磨损性能的研究
2006, 26(5):433-438.
[摘要](1192) [PDF 765KB](1775)
摘要:
采用环-块摩擦磨损试验机对比考察了钢-铝摩擦副在液体石蜡与含纳米铜颗粒液体石蜡润滑下的摩擦磨损特性,研究了对纳米铜添加剂添加量与载荷对其摩擦磨损性能的影响,通过对磨损表面粗糙度、形貌及其主要元素的能谱分析,探讨了纳米铜颗粒作为添加剂时钢-铝摩擦副的润滑机制.结果表明:含0.25%纳米铜颗粒液体石蜡时,钢-铝摩擦副的摩擦磨损性能最优;在不同载荷下纳米铜颗粒可以改善铝的摩擦磨损性能,特别在中等载荷(50~125 N)下,其抗磨减摩作用更明显;纳米铜颗粒能够在磨损表面形成一层低剪切强度的铜保护膜,有效地避免粘着磨损,同时阻止铝元素向钢表面的转移,从而显著改善钢-铝摩擦副的摩擦磨损性能.

在氮气介质中WC-Co/Ti6Al4V摩擦副的摩擦磨损性能研究
2006, 26(5):439-442.
[摘要](1040) [PDF 670KB](1674)
摘要:
在THT07-135型高温摩擦磨损试验机上采用销-盘式接触形式,研究了WC-Co硬质合金/Ti6Al4V钛合金摩擦副在氮气介质中的摩擦磨损性能,并与空气介质中的摩擦磨损性能进行对比.结果表明:与空气介质相比,在氮气介质中WC-Co/Ti6Al4V摩擦副的摩擦系数稍低;WC-Co硬质合金比Ti6Al4V钛合金的磨损量低得多,氮气介质具有一定的减磨作用;钛合金材料的主要磨损机理为摩擦副之间产生较强的犁沟与挤压撕裂,而硬质合金的主要磨损机理为磨粒磨损与粘结剥落.

HNO3/H2SO4氧化改性炭纤维织物复合材料的摩擦磨损性能研究
2006, 26(5):443-447.
[摘要](1083) [PDF 622KB](1564)
摘要:
采用玄武三号栓-盘式摩擦磨损试验机研究了HNO3/H2SO4混合酸氧化改性炭纤维织物复合材料的摩擦磨损性能;采用傅立叶红外光谱仪、万能材料试验机和扫描电子显微镜分析了氧化改性前后炭纤维织物复合材料的化学结构、力学性能和磨损表面形貌.结果表明:HNO3/H2SO4混合酸氧化改性明显提高了炭纤维织物复合材料的减摩耐磨性能和承载能力,使炭纤维织物复合材料的承载能力提高了60%、磨损率降低了65.9%;炭纤维织物复合材料在高温下的摩擦磨损性能明显优于常温下的摩擦磨损性能,氧化改性后炭纤维织物复合材料的高温摩擦磨损性能明显优于未改性炭纤维复合材料.其原因在于混合酸氧化改性使炭纤维表面产生了活性基团,增强了炭纤维织物与胶粘剂的粘结力,从而提高了炭纤维织物复合材料的减摩抗磨性能.

碳酸钙晶须含量对聚醚醚酮复合材料摩擦磨损性能的影响
2006, 26(5):448-451.
[摘要](1072) [PDF 296KB](1806)
摘要:
以碳酸钙(CaCO3)晶须为填料,利用热压成型方法制备含0%~50%(质量分数)碳酸钙晶须增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料,采用MM-200型摩擦磨损试验机研究碳酸钙晶须含量对复合材料与45#钢环配副的摩擦磨损性能的影响,利用扫描电子显微镜观察复合材料和钢环磨损表面形貌并分析其磨损机理.结果表明,碳酸钙晶须可以显著改善PEEK复合材料的减摩耐磨性能.随着CaCO3晶须含量增加,PEEK复合材料摩擦系数持续降低;磨损率随晶须含量增加呈先降后增趋势,并在晶须含量为15%时达最低值,相对纯PEEK降低86%.综合考虑,选择CaCO3晶须填充量为25%~30%时,复合材料具有最佳的摩擦磨损性价比.填充CaCO3晶须提高了复合材料承载能力,减少摩擦副表面粘着,阻止树脂的热塑性变形,提高复合材料的摩擦磨损性能.

玻璃纤维增强MC尼龙复合材料的摩擦磨损性能研究
2006, 26(5):452-455.
[摘要](1116) [PDF 442KB](1742)
摘要:
通过碱催化阴离子聚合反应制备玻璃纤维增强单体浇铸尼龙复合材料(GFMCPA),在MM-200型摩擦磨损试验机上研究了在干摩擦和水润滑条件下,不同玻璃纤维含量对尼龙复合材料摩擦磨损特性的影响,并借助扫描电子显微镜观察其磨损表面形貌.结果表明:玻璃纤维含量对尼龙复合材料的摩擦性能具有显著影响;玻璃纤维质量分数达到30%后复合材料具有较好的耐磨性;在水润滑条件下,复合材料的摩擦系数和磨损量较干摩擦时大幅度降低;玻璃纤维含量低的尼龙复合材料的磨损机制主要为粘着磨损和磨粒磨损;玻璃纤维含量高的尼龙复合材料的粘着磨损减少,磨损机制主要表现为磨粒磨损和疲劳磨损.

三维网络结构增强复合材料磨损模型的研究
2006, 26(5):456-460.
[摘要](958) [PDF 466KB](1646)
摘要:
考虑网络结构增强体特殊的拓扑结构因素和弹性模量影响,利用复合材料磨损率最小化和最大化假设,建立了网络结构增强复合材料的磨损模型,同时制备了不同体积分数的Si3N4陶瓷增强Al-Mg合金复合材料,并将其磨损试验结果数据拟合到模型中.结果表明,所建立的模型可以反映复合材料增强相的体积分数、复合材料的弹性模量和磨损率之间的数学关系,证明复合材料的摩擦磨损率随增强相体积分数的增加而逐渐降低,当体积分数超过45%~50%时,磨损率随增强相体积分数的增加而逐渐增大.该模型不同于Khruschov模型和Zum-Gahr 模型,其关系不遵循线性规则.与增强体复合材料的磨损试验数据拟合表明,该模型能够较好地反映网络结构增强复合材料的磨损性能,具有一定普遍性.

表面纹理磁盘滑动接触的温度和应力及退磁临界条件的研究
2006, 26(5):461-466.
[摘要](1061) [PDF 269KB](1325)
摘要:
采用应力场和温度场耦合的有限元方法,计算磁头/磁盘滑动接触下铝基磁盘磁层内瞬态温度场和应力场及退磁临界条件,分析接触压力、滑动速度、摩擦系数以及磁盘表面纹理对磁层内最大摩擦温升值和最大应力值的影响.结果表明:波形纹理表面瞬间滑动接触所产生的温度分布呈波形特征,表面纹理越尖锐,磁层内的温度和应力越大;滑动速度对磁层内温度的影响大于对应力的影响;当磁层最大应力小于1.2 GPa时,所对应的速度和压力为安全工况;当温升大于180 K时所对应的工况将导致磁盘退磁.

磨合过程摩擦力单重分形和多重分形的研究
2006, 26(5):467-471.
[摘要](1179) [PDF 369KB](1643)
摘要:
分别在CD40润滑油和加入添加剂的CD40润滑油润滑条件下,通过销-盘摩擦磨损试验机对船用柴油机活塞环和缸套进行磨合磨损试验,提取摩擦力的时间序列信号,应用分形维数和多重分形谱研究了摩擦力的分形行为.结果表明:摩擦力信号具有分形特征;随着磨合磨损过程的进行,信号的分形维数和多重分形谱出现规律性的变化;不同阶段信号的分形维数趋于减小,与磨损表面粗糙度的变化规律一致;不同阶段信号的多重分形谱呈现出递增或递减趋势,反映了磨损表面的动态变化过程.因此,摩擦力信号的分形维数和多重分形谱可以对磨合磨损过程进行定量分析.

微载荷含油轴承摩擦性能研究Ⅱ.摩擦试验分析
2006, 26(5):472-477.
[摘要](1138) [PDF 278KB](1169)
摘要:
采用自行研制的径向轴承微载荷摩擦试验机研究了微载荷下径向含油轴承的摩擦性能,采用小波方法对试验数据进行滤波降噪.结果表明,含油轴承在稳定微载荷状态下的瞬态摩擦系数不固定,且随着润滑剂、轴承转速、径向载荷与混合润滑状态等因素而变化.在微载荷状态下,当600 r/min、采用液晶添加剂(5CB)与46号机械油以体积比1%~2%配制的润滑剂润滑时,平均摩擦系数达到最小值;当转速从600 r/min增至3 000 r/min时,平均摩擦系数由小变大、再变小;瞬态摩擦系数随着载荷从0.5 N增至10.0 N呈现高-低-稳定的变化趋势.与混合润滑状态相比,充分润滑下的摩擦系数较大;当混合润滑时,在主轴转速为1 500~2 400 r/min下的摩擦系数出现不稳定.

Fe及SiO2对铜基刹车材料摩擦磨损性能的影响机制
2006, 26(5):478-483.
[摘要](1178) [PDF 739KB](1433)
摘要:
通过加压烧结法制备出铜基粉末冶金航空刹车材料,采用模拟刹车制动试验方法考察了不同转速条件下Fe含量和添加SiO2对材料摩擦磨损性能的影响,利用光学显微镜和扫描电子显微镜观察材料的显微组织结构及其磨损表面形貌,分析了Fe和SiO2对材料磨损性能的影响机制.结果表明:由于高硬度及耐磨的Fe弥散分布于铜基体中,使得刹车材料的摩擦系数和耐磨性能有所提高;SiO2虽然能够更有效地增加材料的摩擦系数和提高高速条件下的耐磨性,但对低速下材料磨损性能的提高不利.这是由于在低速下,SiO2易凸出摩擦表面而增加材料的磨损,而在高速下由于硬质SiO2颗粒对摩擦膜起到很好的钉扎作用而使其摩擦系数增加,磨损率降低.

电流密度对CNTs-Ag-G复合材料接触电压降和磨损性能的影响
2006, 26(5):484-488.
[摘要](1186) [PDF 334KB](1741)
摘要:
采用粉末冶金方法制备碳纳米管-银-石墨复合材料,研究了电流密度对碳纳米管-银-石墨复合材料的接触电压降及其磨损性能的影响.结果表明:在电磨损初期接触电压降较小,随着时间延长,接触电压降上升并趋于稳定;随着电流密度增加,发热量增大,粘着磨损加剧,接触表面的接触方式发生改变,导致收缩电阻和过渡电阻减小,接触电压降略有上升;磨损量随着电流密度增加急剧增大,但与传统电刷相比已有明显改善.

全制动工况下轮轨热-机耦合效应的分析
2006, 26(5):489-493.
[摘要](1019) [PDF 383KB](1596)
摘要:
采用有限元法从摩擦热效应角度探寻轮轨表面破坏的原因,建立了轮轨热-机械载荷耦合接触模型,分析纯滑动接触过程中轮轨的温升以及热应力,模型中考虑了轮轨间非稳态热传导、与环境的热对流和热辐射以及轮轨间的接触计算,分析了滑动接触过程中应力场的分布特点以及速度的影响.结果表明:所采用的接触算法能够求解二维轮轨全制动工况下的热接触问题;轮轨摩擦热效应只存在于表层,其影响随着深度增加而减小;轮轨的相对滑动速度越高,其热效应越明显.

人体手部皮肤的摩擦特性实验研究
2006, 26(5):494-497.
[摘要](1260) [PDF 257KB](3868)
摘要:
采用微观摩擦磨损试验机对20名男女志愿者双手不同部位的摩擦系数进行测试.结果表明:男性手背皮肤的摩擦系数比女性偏低(女性为0.48~0.49,男性为0.38~0.39);男、女手掌的摩擦系数相差不大(女性为0.60~0.67,男性为0.62~0.70);男、女指纹的摩擦系数比较接近(女性为0.78~0.65,男性为0.77~0.68);男、女指甲的摩擦系数分别为女性0.25~0.21,男性0.23~0.21.在人体手部的手背、手掌、指纹和指甲4个部位中,摩擦系数的高低依次为指纹>手掌>手背>指甲.

红外窗口与整流罩的雨蚀研究进展
2006, 26(5):498-504.
[摘要](1106) [PDF 541KB](1620)
摘要:
评述了高速雨滴对红外透波窗口与整流罩的冲蚀磨损行为及其特殊表面载荷的应力波传播形式、损伤裂纹类型和力学机制,介绍了雨蚀损伤的影响因素及评测方法和指标,指出了当前高速雨滴对红外透波窗口与整流罩的冲击磨蚀行为的研究方向.

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