2007年27卷3期

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《摩擦学学报》第六届编委会名单
2007, 27(3):F0004-F0004.
[摘要](767) [PDF 0KB](158)
摘要:

双炔酸聚合LB膜结构及其摩擦磨损行为研究
2007, 27(3):193-198.
[摘要](876) [PDF 882KB](1185)
摘要:
采用垂直提拉法将单层双炔酸膜转移到云母基片上,同时将13层双炔酸膜转移到经过亲水处理的单晶硅片和石英片上,使双炔酸在紫外光照射下发生拓扑聚合制备双炔酸聚合LB膜,并对双炔酸和经紫外光照射后聚合双炔酸LB膜的结构及摩擦磨损特性进行研究.结果表明:双炔酸在可见区无吸收峰,但经紫外光照射后因双炔酸聚合后形成的共轭大π键在可见区出现了吸收峰;双炔酸LB膜均匀平整,厚度约为3.5 nm,聚合后其结构发生变化,厚度降至约1.5 nm;而聚合后双炔酸LB膜的减摩性能基本保持不变,聚合前后双炔酸LB膜的摩擦系数不随载荷而变化,符合阿芒顿定律,其抗磨特性得到明显提高;磨痕结果充分表明聚合双炔酸耐磨性能较好.

硅表面自组装双层膜制备及其摩擦磨损性能研究
2007, 27(3):199-203.
[摘要](1343) [PDF 770KB](1264)
摘要:
采用自组装方法在羟基化硅基底表面制备硬脂酸/环氧硅烷双层膜,采用接触角测定仪、椭圆偏光仪、红外光谱仪、原子力显微镜、扫描电子显微镜和UMT-2MT型摩擦磨损试验机评价薄膜结构及其摩擦磨损特性.结果表明:自组装双层膜对水的接触角为96°,膜厚2.8 nm,双层膜中烷基链呈现较好有序性,在1 μm×1 μm扫描面积内表面均方根粗糙度(RMS)为0.227 nm.自组装硬脂酸/环氧硅烷双层膜能够有效降低基底的摩擦系数,摩擦系数稳定在0.12左右,同时表现出优异承载抗磨性能,在载荷0.5 N、1 N和2 N下,耐磨寿命分别为14 200 s以上、7 500 s和1 800 s.

Al/AlN多层膜的摩擦磨损性能研究
2007, 27(3):204-209.
[摘要](1278) [PDF 990KB](1453)
摘要:
采用柱状靶磁控溅射系统制备Al/AlN纳米多层膜,采用纳米压痕仪测量Al/AlN纳米多层膜的纳米硬度,在UMT-2M型摩擦磨损试验机上评价其摩擦磨损性能.结果表明:当AlN层较厚时,薄膜在很短时间内被磨穿;调节Al/AlN层厚比为2.9/1.1时,薄膜的摩擦磨损性能明显提高;当保持Al/AlN层厚比为2.9/1.1、变化多层膜的调制周期时,薄膜的摩擦系数较低,但硬度较低的薄膜由于承载能力不够,不能够保持优良的摩擦磨损性能.

钛合金表面Ti-Al合金扩散层的摩擦性能研究
2007, 27(3):210-213.
[摘要](890) [PDF 501KB](1775)
摘要:
利用双层辉光离子渗金属技术,以纯铝作为源极,氩气为工作气体,利用不等电位空心阴极效应在钛合金(Ti6Al4V)表面渗铝,形成均匀致密的钛铝合金扩散层,采用WTM-1型球-盘摩擦磨损试验机对钛合金表面钛铝合金扩散层的摩擦性能进行研究,用显微硬度仪测量渗层的显微硬度,并用扫描电子显微镜和X射线衍射仪观察分析钛铝合金扩散层的截面形貌和相结构.结果表明:在Ti6Al4V合金基材表面形成厚20 μm的钛铝合金扩散层,其表面显微硬度达810HV;钛铝合金扩散层主要由金属间化合物Ti3Al和TiAl组成;钛铝合金扩散层可以显著提高钛合金表面的摩擦性能,摩擦系数从0.35左右降至0.15,抗磨损性能大幅提高.

聚乙烯醇/羟基磷灰石复合材料的摩擦磨损性能研究
2007, 27(3):214-218.
[摘要](1041) [PDF 657KB](1453)
摘要:
分别利用超声共混法和溶胶凝胶原位复合法制备出聚乙烯醇/羟基磷灰石(PVA-H/HA)复合材料,测定了其拉伸强度和抗剪切强度,并对不同HA含量下的试样进行了摩擦磨损性能研究.结果表明:少量HA的加入能提高复合材料的机械强度和抗磨损性能,利用原位复合法制备的试样机械性能较好,而且当HA含量为3%时复合材料的机械性能最佳;试样的磨损量随着接触载荷的增加而显著上升;在相同HA含量下,原位复合法制备的试样抗磨损性能更佳,当HA含量为4%时,原位复合法制备的复合材料试样的摩擦磨损性能最佳,其磨损量仅为纯PVA-H的29.8%.

纳米碳管/铝基复合材料的制备及摩擦磨损性能研究
2007, 27(3):219-223.
[摘要](1011) [PDF 577KB](1663)
摘要:
利用粉末冶金法制备纳米碳管/铝基复合材料,研究不同纳米碳管含量对复合材料硬度和稳态摩擦磨损行为的影响,采用扫描电子显微镜观察复合材料的磨损表面形貌,并对其磨损机制进行探讨.结果表明:随着纳米碳管质量分数的增加,复合材料的硬度呈现先增大而后减小的趋势,含质量分数为2%的纳米碳管复合材料硬度比铝增加约80%;复合材料的摩擦系数逐渐降低,磨损率先减小而后增大;含质量分数为1%的纳米碳管复合材料磨损机制为磨粒磨损和粘着磨损,而含质量分数为2%的纳米碳管复合材料以剥层磨损和疲劳磨损为主.

碳化硅陶瓷基复合材料的摩擦磨损性能研究
2007, 27(3):224-229.
[摘要](979) [PDF 723KB](1558)
摘要:
以不同孔隙率的C/C复合材料为预制体,以甲基三氯硅烷(CH3SiCl3)为反应源气、氩气为载气、高纯氢气为稀释气体,采用化学气相渗透法(CVI)制备一系列C/C-SiC复合材料,在MM-1000型摩擦磨损试验机上对C/C-SiC复合材料的摩擦磨损性能进行评价,分析不同原始密度及组分含量等因素对复合材料摩擦性能的影响.结果表明:随着预制体密度增加,C/C-SiC复合材料的平均摩擦系数、摩擦力矩和平均单位面积吸收功率等增大,刹车时间和线磨损率降低;C/C-SiC复合材料具有较高的静摩擦系数,其中预制体原始密度为1.44 g/cm3的复合材料较适用于刹车材料.

无压浸渗SiC/Al复合材料的摩擦磨损性能研究
2007, 27(3):230-234.
[摘要](1065) [PDF 663KB](1685)
摘要:
采用无压浸渗法制备不同碳化硅粒度和体积分数的SiC/Al复合材料,利用销-盘摩擦磨损试验机考察了碳化硅的粒度和体积分数等对SiC/Al复合材料干摩擦磨损性能的影响,采用扫描电子显微镜观察磨损表面形貌并分析其磨损机理.结果表明,SiC/Al复合材料的磨损率随碳化硅体积分数增加而降低.与灰铸铁配副时,材料的摩擦系数与磨损率明显依赖于碳化硅粒度,二者均随碳化硅粒度增加而降低.复合材料的磨损机制以碳化硅颗粒的碎裂、脱落和表面犁沟为主要特征.

纳米铜润滑油添加剂的摩擦磨损特性及其机理研究
2007, 27(3):235-240.
[摘要](1078) [PDF 846KB](1728)
摘要:
设计了4种试验方案,对比研究了不同摩擦试验条件下粒径为20 nm的铜添加剂对摩擦副的修复作用,考察了纳米铜添加剂在不同润滑油中的抗磨减摩性能,探讨了纳米铜添加剂的作用机理.结果表明:在摩擦过程中,纳米铜添加剂能够在磨损表面形成由粒径为0.1 μm团状物构成、低剪切强度的保护软膜,可以减小粘着磨损和磨粒磨损,使纳米铜添加剂表现出良好的抗磨减摩性能;对于基础润滑油650SN,纳米铜添加剂能够使其摩擦系数降低48%、磨痕宽度降低21%;对于坦克机油50CC,纳米铜添加剂能够使其摩擦系数降低40%、磨痕宽度降低33%;同时,铜保护膜修复了磨损表面的微坑和损伤,对摩擦副起到了有效的保护和修复作用.

环氧树脂在干摩擦过程中的表面化学效应研究
2007, 27(3):241-245.
[摘要](1215) [PDF 571KB](1405)
摘要:
研究了环氧树脂在干摩擦下载荷为49 N和98 N时的摩擦磨损性能及其表面化学效应,利用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪和傅立叶变换红外光谱仪对环氧树脂磨损表面的形貌和官能团进行观察与分析.结果表明:在载荷49 N下环氧树脂表现出良好的耐磨性能;在载荷98 N下,环氧树脂表面磨损较严重且呈脆性剥落;环氧树脂在干摩擦过程中发生的表面化学效应主要是其分子链的断裂和氧化降解,其磨损形式主要为疲劳磨损.

离心铸造二元钛合金的摩擦磨损性能研究
2007, 27(3):246-251.
[摘要](1273) [PDF 821KB](1514)
摘要:
采用钨电极熔化、离心浇注工艺制备Ti-Mo、Ti-Nb和Ti-Cr二元钛合金,利用CJS111A型球-盘式摩擦磨损试验机评价其干摩擦磨损性能,研究合金元素对钛合金耐磨性的影响,采用扫描电子显微镜观察合金磨损表面形貌,利用机械性能显微探针测量磨痕轮廓,分析了几种合金的磨损机理.结果表明:当合金中Mo、Nb及Cr元素的质量分数为5%时,几种二元合金的稳态摩擦系数相差不大;当Mo、Nb及Cr元素的质量分数为10%时,Ti-10Mo合金与Ti-10Nb合金的稳态摩擦系数相差不大,Ti-10Cr合金的稳态摩擦系数较大;几种合金中,硬度较低的Ti-5Nb合金试样的磨痕深度最小,硬度最高的Ti-5Cr合金试样的磨痕深度最大;Ti-Mo合金和Ti-Nb合金的磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损共同作用,而Ti-Cr合金则以磨粒磨损为主.

非稳态载荷下轮轨滚动接触及其钢轨波磨研究
2007, 27(3):252-258.
[摘要](1099) [PDF 747KB](1588)
摘要:
利用有限元法,考虑材料反复滚压条件下棘轮效应和局部滑动的影响,研究了非稳态机车和车辆车轮载荷作用下轮轨滚动接触的弹塑性应力、应变和变形,进而分析了塑性流动型钢轨波浪形磨损的形成和发展过程以及波谷和波峰处材料的力学行为.结果表明:在非稳态载荷作用下,钢轨接触表面产生不均匀塑性变形引起的波磨,波磨发展速率呈衰减趋势,最终趋于稳定状态;在相同载荷下,与车辆车轮相比,机车车轮对钢轨波磨影响较大;波谷处的残余应力、应变和变形大于波峰处.

基于分子量级的化学机械抛光界面动力学模型研究
2007, 27(3):259-263.
[摘要](1150) [PDF 310KB](1594)
摘要:
考虑抛光液/芯片的相界面氧化剂浓度和芯片氧化薄膜缺陷对材料去除机理的影响,提出化学机械抛光(CMP)中材料去除机理的量级估算方法,应用化学动力学及传质学等理论估算氧化薄膜的扩散深度量级和生成速率,采用纳米压痕仪模拟单个磨粒在芯片表面的压痕作用,应用线性回归方法分析载荷70 nN下,磨粒压入芯片的深度量级为10-11 m.结合模型估算,证实了CMP材料去除机理为单分子层去除机理.结果表明,减小氧化膜厚度可以提高材料去除率,估算结果与他人试验结果相吻合.为进一步研究CMP单分子层材料去除机理提供了理论依据.

范德华力对磁头/硬盘系统气体润滑特性的影响
2007, 27(3):264-268.
[摘要](1462) [PDF 776KB](2133)
摘要:
通过数值方法分析范德华力对磁头承载力的影响以及随飞行姿态的变化规律.结果表明,范德华力主要作用在磁头滑块尾部的凸台上,当飞行高度低于10 nm后,范德华力使得滑块的承载能力明显降低,从而导致飞行高度下降.范德华力主要与飞行高度和俯仰角有关,随着飞行高度和俯仰角减小,范德华力使承载能力和俯仰转矩明显减小.范德华力对侧翻角的影响不敏感,随着侧翻角的增加,范德华力使滑块的承载能力和侧翻转矩略微减小.在磁头设计时,通过增加俯仰角和减小尾部凸台面积可以减小范德华力的影响.

一类反常弹流油膜出现的实验研究
2007, 27(3):269-273.
[摘要](1094) [PDF 724KB](1295)
摘要:
采用光干涉法对球-圆盘和椭圆滚子-圆盘形成弹流油膜的凹陷现象进行研究.结果表明:凹陷只存在于一定的速度范围内,并受到载荷、卷吸方向及运动条件的影响;在速度-载荷关系曲线上,凹陷出现区域为一开放的三角形;润滑油的极限剪应力特性及其诱发的界面滑移为凹陷产生的原因.

地铁钢铝复合式第三轨/受电靴载流摩擦磨损特性研究
2007, 27(3):274-278.
[摘要](1489) [PDF 822KB](1560)
摘要:
通过对销-盘摩擦磨损试验机的夹具和控制部分进行改进,研制出载流摩擦磨损试验装置,并采用该装置研究了地铁钢铝复合式第三轨与受电靴摩擦副之间的载流摩擦磨损特性,采用激光三维共焦扫描显微镜和电子能谱仪等微观手段,结合电接触理论分析了摩擦副的载流摩擦磨损机制.结果表明:存在1个法向压应力阈值,当试验的法向压应力大于此阈值时,摩擦系数随着电流的增加而增大,此时电流增加了机械磨损;而当法向压应力小于此阈值时,摩擦系数随着电流的增加而减小,此时电弧烧蚀材料损失量较机械磨损大;钢铝复合式第三轨的主要磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损;钢铝复合式第三轨授流时,在一定的列车运行速度下法向压应力阈值是最佳的工作压应力,既能保证顺利授流,又使得摩擦副材料的磨损量较小,确保行车安全,降低维护频率,节约地铁运行成本.

磨削花岗石过程中钎焊金刚石磨损特征分析
2007, 27(3):279-283.
[摘要](1039) [PDF 615KB](1414)
摘要:
通过跟踪测量金刚石磨粒出露高度及其磨损状态比例,分析钎焊金刚石在磨削花岗石过程中的磨损特征,利用三明治热电偶法测量工具-工件接触区的工件表面温度.结果表明,在所试验的钎焊工具中,金刚石磨粒主要以破碎磨损为主,约有44%的磨粒直接从完整状态产生台阶式宏观破碎,磨粒的宏观破碎均发生于磨粒与结合剂的结合部.磨削过程中工具-工件接触区的表面温度约为480 ℃,该温度不足以使金刚石磨粒产生石墨化.钎焊金刚石磨粒的出露高度越高,磨粒所承受的弯矩越大,弯矩增加以及工件对磨粒的剪切力是导致金刚石磨粒产生结合部破碎的主要原因.

Bi对A390过共晶高硅铝合金摩擦磨损特性的影响
2007, 27(3):284-288.
[摘要](1254) [PDF 846KB](2167)
摘要:
采用自行改制的MM-200型摩擦磨损试验机研究了Bi对A390过共晶高硅铝合金摩擦磨损性能的影响规律.结果表明,由于Bi的熔点只有270 ℃,在摩擦过程中容易熔化渗出,并在磨损表面形成铋润滑膜而起到自润滑作用,从而降低合金的摩擦系数,改善其摩擦性能的稳定性,使合金的磨损量及摩擦表面温度降低.当Bi含量为2%~3%时,合金的减摩耐磨性能最佳,其摩擦系数为0.386,磨损量为22.5 mg.

填充聚四氟乙烯复合材料在水润滑条件下的摩擦磨损特性研究
2007, 27(3):289-293.
[摘要](973) [PDF 785KB](1413)
摘要:
采用MPX-200型摩擦磨损试验机研究了水润滑条件下不同含量的炭纤维、二硫化钼和三氧化二铝填充聚四氟乙烯复合材料与不锈钢配副时的摩擦磨损性能,通过方差和极差分析方法对材料的耐磨性进行研究,并利用原子力显微镜观察分析磨损表面及其磨屑形貌.结果表明:采用模压法制备填充聚四氟乙烯复合材料是可行的,在水润滑条件下复合材料具有优良的摩擦磨损性能,其C∶MoS2∶Al2O3∶PTFE合适的配比为5∶5∶5∶85或15∶10∶5∶70.

磨粒的三维表面特征描述
2007, 27(3):294-296.
[摘要](1216) [PDF 306KB](2240)
摘要:
介绍了三维表面粗糙度参数和表面纹理指数,采用三维表面高度偏差Sa、均方根Sq、表面斜度Ssk、表面峭度Sku等粗糙度参数和表面纹理指数Stdi描述磨粒的三维表面特征,选用油液分析获得磨粒,对其表面特征进行实例分析.结果表明,运用上述参数能够很好区分不同类型的磨粒表面特征.

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