2007年27卷4期

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磁过滤阴极弧制备类金刚石膜的疲劳性能及摩擦磨损性能研究
2007, 27(4):297-302.
[摘要](1194) [PDF 987KB](1553)
摘要:
利用离面双弯曲磁过滤阴极真空弧沉积系统,在单晶硅片上制备类金刚石薄膜.采用原子力显微镜观察薄膜表面形貌,采用激光拉曼光谱仪对薄膜的结构进行分析,采用多功能纳米力学性能测试仪测定薄膜的硬度、弹性模量及耐疲劳性能,采用微摩擦磨损试验机考察薄膜的摩擦磨损性能.结果表明:所制备的类金刚石薄膜表面光滑致密,硬度较高;镀膜参数中基体脉冲偏压占空比对薄膜的结构与性能有一定影响.

硅表面电沉积MoS2薄膜及其微观摩擦性能研究
2007, 27(4):303-307.
[摘要](1185) [PDF 489KB](2042)
摘要:
以单晶硅片为基片,采用电化学沉积工艺通过阴极还原硫代钼酸根制备MoS2薄膜,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、俄歇电子能谱仪以及原子力显微镜表征薄膜结构,并研究其微观摩擦磨损性能.结果表明:所制备的薄膜为纳米/亚微米厚度,表面光滑致密,结构为非晶态,由钼、硫和氧元素构成;微米厚度的薄膜表面粗糙度增加,薄膜易开裂,结合性差;沉积MoS2薄膜的硅表面的最小摩擦力约为原始硅表面的1/2;沉积MoS2可以使硅表面的粘着能减少50%左右,从而使其微观摩擦力降低.

低温沉积Cu膜的晶体结构及摩擦磨损性能的初步研究
2007, 27(4):308-312.
[摘要](1084) [PDF 741KB](1501)
摘要:
采用离子镀技术于45#钢基体表面在低温(164~115 K)和常温(291 K)条件下沉积Cu膜,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜研究Cu膜的晶体结构及其表面形貌,采用划痕试验法测量Cu膜的临界载荷(Lc),在真空球-盘摩擦磨损试验机上考察其摩擦磨损性能并探讨其磨损机理.结果表明:基体温度对Cu膜的择优取向影响明显,在常温(291 K)下沉积的Cu膜为(200)择优取向,基体温度降至164 K以下所沉积的Cu膜呈现出明显的(111)择优取向;低温沉积Cu膜的表面较为光滑,其Lc值明显高于常温沉积的Cu膜;低温沉积Cu膜的磨损率明显低于常温沉积Cu膜,表现出良好的耐磨性,这主要是由于低温沉积Cu膜具有(111)择优取向和良好的膜-基结合力的缘故.

CrN镀层的微粒磨损性能及其切削行为研究
2007, 27(4):313-318.
[摘要](1142) [PDF 578KB](2339)
摘要:
在Teer UDP 550型闭合场非平衡磁控溅射离子镀设备上制备CrN镀层,以球-盘方法测定的比磨损率和微粒磨损法测定的微粒磨损率评价CrN镀层的耐磨性能,采用高速钢镀层钻头的钻孔数评价镀层的切削性能.结果表明,CrN镀层的微粒磨损率对氮流量(用光谱发射因子OEM值控制)的变化很敏感,而比磨损率却不能反映这种由于氮流量变化带来的镀层结构和性能的变化.在不同偏压条件下所制备的镀层微粒磨损率变化不明显.当微粒磨损率低于某一值时,CrN镀层的钻孔寿命明显提高,而比磨损率则无此规律.

酰胺基多硫化物在菜籽油中的摩擦磨损特性研究
2007, 27(4):319-324.
[摘要](1125) [PDF 812KB](1557)
摘要:
采用2种不同链长胺合成出含酰胺基有机多硫化物(其中BDBS和BDIOS分别为二正丁胺和二异辛胺合成的多硫化物),利用四球摩擦磨损试验机评价其在可生物降解菜籽油中的极压、抗磨及减摩性能,采用扫描电子显微镜和X射线吸收精细结构光谱仪分析上述有机多硫化物的摩擦化学作用机理.结果表明,所合成的2种酰胺基多硫化物均能够提高菜籽油的最大无卡咬负荷pB值,具有抗磨效果且BDBS在所测试负荷下的抗磨效果优于菜籽油和BDIOS;各添加剂在测试负荷范围(196~490 N)内均能够降低菜籽油的摩擦系数,且BDBS的减摩性能优于BDIOS,其磨损表面虽呈现出腐蚀磨损特征,但相比菜籽油的磨斑而言,含添加剂的菜籽油润滑体系下的磨斑表面犁沟明显变浅;酰胺基多硫化物BDBS在中等负荷条件下形成的摩擦膜的最外层主要由吸附态烷基二硫化物和少量FeSO4组成,次表面主要由FeS2和少量FeSO4组成,而摩擦膜本体则由FeS2组成.

新型S-N型1,3,4-噻二唑-2-硫酮衍生物对菜籽油摩擦磨损性能的影响
2007, 27(4):325-329.
[摘要](1011) [PDF 398KB](1892)
摘要:
合成了一种新型S-N型1,3,4-噻二唑-2-硫酮衍生物5-十二烷基二硫代-3-苯基-1,3,4-噻二唑-2-硫酮(DPTT),采用元素分析和红外光谱技术对化合物结构进行表征,用热重分析仪考察其热稳定性,在四球摩擦磨损试验机上评价其作为菜籽油(RSO)添加剂的摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪观察分析钢球磨损表面形貌及其元素的化学形态.结果表明:所合成的化合物具有较高的热稳定性,能够有效地提高菜籽油的抗磨减摩性能;在摩擦过程中,钢球磨损表面形成了一层含硫化亚铁、二硫化亚铁和硫酸铁、含氮金属配合物、氮氧化合物和氮的有机化合物复合膜,从而使添加剂具有良好减摩抗磨性能.

新型PPESK/聚四氟乙烯共混物的力学和摩擦磨损性能研究
2007, 27(4):330-335.
[摘要](1013) [PDF 608KB](1777)
摘要:
采用挤出注塑加工成型法制备不同含量的新型注塑级杂萘联苯聚芳醚砜酮(m-PPESK)与聚四氟乙烯(PTFE)共混物,对共混物的力学性能及其摩擦磨损性能进行研究,并通过扫描电子显微镜观察其磨损表面形貌.结果表明,m-PPESK/PTFE共混物的拉伸强度、弯曲强度和非缺口冲击强度均随着PTFE含量的增加而降低,但在PTFE的质量分数低于15%时,m-PPESK/PTFE共混物能够保持较高的机械强度.PTFE的加入可以显著降低m-PPESK的摩擦系数和磨损率,在PTFE质量分数为25%时,摩擦系数和磨损率均降至最小值.m-PPESK/PTFE共混物的磨损机理主要为粘着磨损和磨粒磨损.

MoSi2增强镍基合金复合材料的摩擦磨损性能研究
2007, 27(4):336-340.
[摘要](1048) [PDF 558KB](1477)
摘要:
采用真空热压法制备MoSi2增强镍基合金复合材料,并考察了其在室温下同Si3N4陶瓷球配副时的摩擦磨损性能.结果表明:加入MoSi2增强相可以显著提高镍基合金复合材料的显微硬度及其摩擦磨损性能;当添加MoSi2质量分数为30%时,复合材料的显微硬度最高、磨损率最低;当MoSi2质量分数分别为20%时,复合材料的摩擦系数最小;随着MoSi2含量增加,复合材料的磨损机理逐渐由塑性变形向脆性微断裂转变,其原因在于MoSi2硬质颗粒对镍基合金基体具有明显的弥散强化效应,并能够在摩擦磨损过程中起到有效的承载作用.为了保证镍基合金复合材料的摩擦磨损性能处于最佳状态,MoSi2增强相的最佳含量应控制在30%.

SUS 304奥氏体不锈钢的摩擦变形层研究
2007, 27(4):341-345.
[摘要](1121) [PDF 651KB](2239)
摘要:
研究了SUS 304奥氏体不锈钢与Al2O3陶瓷球以及GCr15轴承钢球对摩的摩擦特性,利用X射线衍射仪、金相显微镜和显微硬度计研究了SUS 304奥氏体不锈钢磨痕表层及其次表层硬度、磨痕表面的马氏体转变与试验条件的关系.结果表明:当载荷大于30 N后,摩擦系数在剧烈波动前存在1个与试验时间或滑动距离相关的孕育期;SUS 304奥氏体不锈钢磨痕表层的显微硬度从次表层至表层呈上升趋势;在相同滑动速度下,随着载荷增加,磨痕表层的显微硬度增大;摩擦诱发了亚稳奥氏体向马氏体转变,且磨痕表层诱发转变的马氏体含量随载荷和滑动速度的增加而降低;在载荷和摩擦剪切应力作用下,由于表层晶粒细化、相变马氏体和高密度位错的综合作用使得其显微硬度增大.

不同气氛环境中钢/铜摩擦副的高速干滑动摩擦磨损特性研究
2007, 27(4):346-351.
[摘要](1131) [PDF 824KB](1652)
摘要:
采用MMS-1G型高温高速摩擦磨损试验机研究了在氧气和二氧化碳2种气氛环境中CrNiMo钢/H96黄铜摩擦副的高速干滑动摩擦磨损特性,采用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪对CrNiMo钢销试样的磨损表面形貌及其元素的化学状态进行分析,结合摩擦表面宏观温度的测量,分析了不同气氛环境中pv值对摩擦副摩擦磨损特性的影响.结果表明,在不同气氛环境中,摩擦副表现出完全不同的摩擦磨损特性,在二氧化碳气氛环境中,摩擦副的摩擦系数与CrNiMo钢的磨损率均高于氧气气氛环境中,这是由于2种气氛环境中的摩擦表面温度及其磨损机制的差异所致.二氧化碳气氛环境中的摩擦表面温度高于氧气气氛环境中的摩擦表面温度,其主要磨损机制为磨粒磨损、金属流变和粘着磨损;而氧气气氛环境中主要表现为氧化磨损和粘着磨损.

端面微形体对液体润滑机械密封性能的影响
2007, 27(4):352-356.
[摘要](1096) [PDF 426KB](1926)
摘要:
针对等深(高)凹(凸)微形体端面液体润滑机械密封,采用有限元法求解等温及层流不可压缩二维Reynolds方程研究了在端面开启力与闭合力平衡的状态下,圆形、正方形、六边形和三角形等不同凹(凸)微形体端面机械密封的平均液膜厚度、摩擦扭矩、液膜刚度和泄漏量等密封参数随微形体面积比的变化规律,并比较了"凹"、"凸"2种微形体端面机械密封的性能.结果表明:微形体面积比对密封性能影响较大,且"凸"微形体端面密封的性能参数所受影响较"凹"微形体密封大;在相同工况和面积比条件下,"凹"微形体端面密封的综合性能优于"凸"微形体端面密封.

特殊供油条件下点接触弹流润滑乏油分析
2007, 27(4):357-361.
[摘要](1234) [PDF 602KB](1561)
摘要:
从实验中观测到的特殊乏油现象出发,提出1种特殊供油条件函数,求出点接触弹性流体动力润滑的完全数值解,定性模拟实验中的特殊乏油现象,并分析供油条件函数中的参数与中心膜厚和最小膜厚的关系.结果表明:供油油膜的两突起导致相应的压力、部分油膜比例和润滑油膜分布中也出现两突起;供油油膜的两突起能够扩大压力区和充分供油区域,能够局部改善润滑效果,但是对中心膜厚和最小膜厚影响很小;供油油量主要影响润滑状态,而供油油膜的形状在不同程度上也会影响润滑状态.

缅甸蟒蛇腹鳞表面的摩擦机理及摩擦各向异性研究
2007, 27(4):362-366.
[摘要](1253) [PDF 592KB](2017)
摘要:
采用原子力显微镜观察缅甸蟒蛇腹鳞表面的微观结构,采用UMT-2型摩擦磨损试验机研究不同载荷及运动方向的腹鳞表面的宏观摩擦各向异性,建立了摩擦运动的接触模型,分析了腹鳞表面的磨损机理.结果表明:腹鳞表面的微观结构由指状微突体和板结构部分周期排列而成,其结构可用9个特征参数定量描述;腹鳞表面摩擦力由分子作用力、表面微突体的犁沟力、楔形作用力以及材料弹性滞后共同引起;腹鳞表面的摩擦系数在0.07左右并与运动方向有关,摩擦系数随载荷增加而减小;后向运动及左、右侧向运动时摩擦系数基本相等,比前向运动时高33%左右;腹鳞表面微突体不同方向上倾斜角度的差异是引起摩擦各向异性的主要原因.研究结果对仿生制造摩擦各向异性表面提供实验依据.

混杂纤维增强纸基摩擦材料的压缩回弹和摩擦磨损性能研究
2007, 27(4):367-371.
[摘要](1170) [PDF 615KB](1548)
摘要:
研究了纸浆纤维与Kevlar纤维浆粕混杂纤维中纸浆纤维的含量对其压缩回弹性能的影响,评价了不同比压和转速条件下纸基摩擦材料的摩擦磨损性能,分析了材料的压缩回弹性能与摩擦性能的关系.结果表明,纸浆纤维含量对压缩率和回弹率影响不明显,但随着加载压力增加,材料的压缩率和回弹率明显增大.在相同比压和转速条件下,纸浆纤维含量对纸基摩擦材料动摩擦系数的影响不明显,但随着比压和转速的增加,纸基摩擦材料的摩擦系数降低,其中含有17.5%纸浆纤维的纸基材料在循环制动条件下的摩擦系数最稳定,磨损率最低.

刹车条件对铁基粉末冶金材料摩擦磨损性能的影响
2007, 27(4):372-376.
[摘要](1409) [PDF 822KB](1894)
摘要:
采用粉末冶金法制备某型号飞机用铁基刹车材料,研究了刹车条件对铁基刹车材料摩擦磨损性能的影响,利用光学显微镜观察铁基刹车材料表面及其磨损表面形貌,利用X射线衍射仪分析其组织的变化情况.结果表明:随着刹车条件(单位面积吸收能量)的增加,铁基刹车材料的摩擦系数减小,磨损量增大,摩擦表面温度升高;磨损前铁基刹车材料由粗大的细片层珠光体和块状铁素体组成,随着吸收能量的增加,细片层珠光体较使用前明显增多和细化;当刹车条件从正常着陆刹车变为超载着陆刹车时,其摩擦表面Fe的高价氧化物比例增大.

Cu-SiO2烧结材料的摩擦磨损性能研究
2007, 27(4):377-381.
[摘要](1088) [PDF 535KB](1730)
摘要:
采用粉末冶金技术制备Cu-SiO2烧结材料,通过定速摩擦磨损试验机研究SiO2含量对Cu-SiO2烧结材料摩擦磨损性能的影响规律,在摩擦速度7.8~47 m/s范围内探讨摩擦速度和SiO2含量与摩擦第三体之间的关系.结果表明:随着SiO2含量增加,材料的摩擦系数升高、磨损量降低,同时材料的硬度增加、密度降低、孔隙度增加;摩擦表面所形成的第三体特征与摩擦速度密切相关,当摩擦速度较低时,所形成的第三体疏松而不连续,与基体的结合强度较低,容易从摩擦表面脱离而增加磨损量;当摩擦速度提高时,所形成的第三体致密连续,与基体的结合强度好,有利于提高摩擦系数和降低磨损量;在摩擦温度过高的情况下,基体金属强度降低,削弱了对SiO2硬质点的夹持能力,SiO2破碎严重而使磨损量增加,同时高温状态的第三体变形大且流动性好,可以起到润滑膜的作用而降低材料的摩擦系数.

钛合金表面掺金属类金刚石薄膜的摩擦磨损性能研究
2007, 27(4):382-386.
[摘要](1098) [PDF 684KB](1735)
摘要:
采用阳极层流型矩形气体离子源结合非平衡磁控溅射法在钛合金基体表面制备掺金属类金刚石(Me-DLC)薄膜,通过X射线光电子能谱仪、俄歇微探针、表面形貌仪及扫描电子显微镜等对薄膜结构进行表征,用SRV型摩擦磨损试验机评价其摩擦磨损性能.结果表明,类金刚石薄膜可以提高钛合金基体的承载能力和硬度,对基体材料起到有效的耐磨减摩作用,掺钨类金刚石薄膜的硬度及膜/基结合强度较高,具有良好的耐磨减摩性能,且在膜层承载能力范围内,载荷越高,DLC梯度薄膜的摩擦系数越小.

无压浸渍锰白铜合金-W2C复合涂层的磨损特性研究
2007, 27(4):387-392.
[摘要](1012) [PDF 776KB](1473)
摘要:
采用无压浸渍工艺在45#钢表面制备锰白铜合金-W2C复合涂层,考察了比压、转速及W2C颗粒尺寸对复合涂层耐磨性的影响,并与目前钻机刹车盘用16Mn钢材料的耐磨性进行对比.结果表明:在给定的试验条件下,采用2种不同W2C颗粒粒度的复合涂层的磨损量均随比压及转速的增加而增大;W2C粒度大的涂层由于W2C颗粒在锰白铜基体中分布均匀,形成较好的骨架结构,弥散强化作用较好,比W2C粒度小的涂层具有更优异的耐磨性;由于W2C颗粒能够削弱磨粒的微切削作用,抑制裂纹扩展,其涂层耐磨性比16Mn钢提高10~50倍.

旋转圆盘空蚀试验中的硅材料破坏过程研究
2007, 27(4):393-397.
[摘要](1274) [PDF 827KB](1601)
摘要:
利用自制旋转圆盘空蚀试验装置,以流动自来水为介质,对磨片、化抛片、抛光片和刻蚀片等4种硅片进行连续8 h试验以及对磨片进行连续14 h跟踪观察试验,研究硅材料的微观破坏过程,并利用扫描电子显微镜、触针式表面形貌仪和原子力显微镜对其表面微观形貌进行分析.结果表明:经连续8 h空蚀试验后,磨片原始表面的片状层基本消失,表面破坏程度最严重,化抛片次之,其表面尖锐的边缘发生了钝化,抛光片和刻蚀片的表面变化不大;化抛片的表面粗糙度Ra值由227.79 nm降至173.31 nm,抛光片的Ra值由0.483 nm增加至3.455 nm,磨片在14 h试验后其Ra值由0.3304 μm降至0.1965 μm;一定尺度的表面微观形貌对硅材料产生显著影响.

相变温度对NiTi形状记忆合金耐磨性的影响
2007, 27(4):398-400.
[摘要](1126) [PDF 284KB](1746)
摘要:
利用WMW-1型摩擦磨损试验机研究了在相同条件下相变温度对6种NiTi形状记忆合金耐磨性的影响,并分析其磨损机制.结果表明:超弹状态NiTi合金具有热弹性马氏体相变、高阻尼效应、应力诱发马氏体和超弹性等特性而使得其耐磨性较好,合金的耐磨性主要取决于相变温度、Ni原子的析出情况和合金硬度.

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