2007年27卷5期

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《摩擦学学报》第六届编委会名单
2007, 27(5):F0004.
[摘要](808) [PDF 0KB](186)
摘要:

缓蚀剂在铜化学机械抛光过程中的作用研究
2007, 27(5):401-405.
[摘要](1032) [PDF 383KB](1930)
摘要:
利用柠檬酸体系抛光液研究了苯并三氮唑(BTA)缓蚀剂对铜化学机械抛光过程和抛光效果的影响,并通过X射线光电子能谱仪、紫外可见吸收光谱仪及表面电位测试和电化学分析等手段分析了抛光液中BTA缓蚀剂在铜化学机械抛光过程中的作用机理.结果表明,当H2O2存在时,抛光液中BTA作为阳极缓蚀剂吸附在抛光表面,提高了阳极铜溶解的平衡电位,并通过缩合反应生成保护膜,减小了抛光后的表面粗糙度,提高了表面质量,同时在一定程度上增加了抛光过程中的摩擦系数.另外,BTA对SiO2抛光磨粒具有一定的吸附作用,进而对抛光效果产生一定的影响,抛光磨粒表面吸附层的存在会减小抛光过程中的摩擦系数.

Zr-4合金在Na2SO4溶液中的微动腐蚀磨损特性
2007, 27(5):406-410.
[摘要](1302) [PDF 546KB](1825)
摘要:
采用微动摩擦磨损试验机进行了Zr-4合金/Al2O3摩擦副在空气、纯水和Na2SO4溶液3种介质中的微动腐蚀磨损试验,采用三坐标表面粗糙度仪测量磨损体积损失,利用脉冲电位评价微动磨损所产生的新生面与磨损表面的关系.结果表明:新生面的面积小于磨痕面积而大于实际接触面积;在Na2SO4溶液中摩擦副的磨损量比窄气和纯水中高10倍,但摩擦系数比空气和纯水中小;纯水中Zr-4合金的磨损量等于电位为-2000mV时Na2SO4溶液中的磨损量;在腐蚀环境中磨损量随电位的增高而增大,Zr-4合金的微动腐蚀磨损机制为电化学作用引起的腐蚀磨损.

新型牙齿正畸丝材料在唾液中的往复滑动摩擦磨损特性研究
2007, 27(5):411-415.
[摘要](1087) [PDF 643KB](1674)
摘要:
采用小振幅往复滑动摩擦磨损试验机评价了新型牙齿正畸丝材料13Cr24Mn0.44N不锈钢在水和唾液中的摩擦磨损行为,并探讨其磨损机理.结果表明:在唾液中活性成分的作用下,试样表面生成了软质易剪切的表面膜,使得摩擦系数降低,同时部分残留于磨痕中的磨屑在水或唾液介质润滑下承担了类似滚动轴承中"滚珠"的角色,进一步降低了摩擦系数;在2种介质中磨痕深度均随载荷增大而增加,但在唾液中的磨痕深度均小于在水中的磨痕深度,磨损和腐蚀之间呈现"负交互"作用;不锈钢在水中的磨痕呈现微切削和犁沟机制,在唾液中小载荷下的磨痕与水中相似,磨痕呈现微切削和犁沟机制,但在较大载荷时的磨损机制为疲劳脱层并伴有显微切削.

Mo基固溶体增韧Mo2Ni3Si金属硅化物合金高温滑动磨损性能
2007, 27(5):416-420.
[摘要](1140) [PDF 619KB](1579)
摘要:
以Mo、Ni和Si金属粉末为原料,利用激光熔化沉积技术制备Mo基固溶体(Moss)增韧Mo2Ni3Si金属硅化物耐磨材料,在销-盘式摩擦磨损试验机上评价合金在400~550 ℃范围内的磨损性能,借助扫描电子显微镜观察合金磨损表面及其亚表面形貌.结果表明,Moss增韧Mo2Ni3Si金属硅化物合金在高温滑动条件下表现出反常的磨损率-温度关系,即磨损率随温度的升高而降低,其磨损表面光滑平整,没有显微切削和犁沟等特征,Moss树枝晶在试验温度下发生了轻微氧化.金属硅化物Mo2Ni3Si在磨损过程中起到了抗磨作用,韧性良好的Moss树枝晶有效地抑制了Mo2Ni3Si基体的裂纹扩展和显微剥落.合金在高温滑动条件下的主要磨损机理为软磨粒磨损和Moss相的轻微氧化.

掺Ti/Ni碳质中间相的结构及其高温摩擦性能
2007, 27(5):421-425.
[摘要](1026) [PDF 788KB](1510)
摘要:
利用机械合金化法将金属粉Ti/Ni掺入煤焦油沥青碳质中间相中,借助X射线衍射仪分析掺入金属前后碳质中间相的结构,采用MMU-5G型高温端面摩擦磨损试验机考察不同载荷下,以掺入金属的碳质中间相为润滑油添加剂的摩擦磨损性能,用扫描电子显微镜观察磨损表面形貌,采用激光拉曼光谱仪分析磨损表面碳质材料的结构特征.结果表明:掺入金属Ti/Ni可以抑制碳质中间相因高能球磨处理引起的无定型化而起到催化石墨化作用,在较低温度下达到较好石墨化程度;采用掺入Ti/Ni的碳质中间相作为润滑油添加剂在载荷增加时,摩擦系数降低,摩擦稳定性增强,磨损程度下降,表现出良好的高温减摩抗磨性能;随着载荷增加,磨损表面碳质材料的有序程度增强,微晶石墨平面尺寸La值增大.

磁过滤多弧离子镀C/C多层膜在模拟体液中的微磨粒磨损行为
2007, 27(5):426-431.
[摘要](1059) [PDF 902KB](1705)
摘要:
采用磁过滤直流阴极真空弧源沉积技术在Ti6Al4V表面制备C/C多层DLC膜,利用纳米压痕划痕仪测试薄膜的纳米硬度和膜-基结合强度,采用微磨粒磨损试验机对C/C多层DLC膜在模拟体液环境中的磨损性能进行评价,并与Ti6Al4V的耐磨性能进行对比.结果表明:C/C多层DLC膜硬度达54.82 GPa,弹性模量和划痕临界载荷分别为342.27 GPa和0.52 N;在模拟体液环境中DLC膜的耐磨性能显著优于Ti6Al4V合金,DLC膜的磨损机制主要包括二体磨损及混合磨损;随着料浆浓度的增加,DLC膜的磨损机制从二体磨损向混合磨损过渡.

表面溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜的微观结构及其摩擦磨损性能研究
2007, 27(5):432-436.
[摘要](1334) [PDF 756KB](1803)
摘要:
采用表面溶胶-凝胶法在普通载玻片上制备TiO2纳米结构薄膜,用X射线光电子能谱仪(XPS)、X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)分析薄膜组成结构及其表面形貌,用UMT-2型摩擦磨损试验机考察表面溶胶-凝胶法和传统体溶胶-凝胶法制备的TiO2薄膜的摩擦磨损性能,用扫描电子显微镜(SEM)观察分析薄膜表面及其磨痕表面形貌.结果表明,与传统体溶胶-凝胶法相比,表面溶胶-凝胶法制备的薄膜摩擦磨损性能得到明显改善.这是由于多次干燥过程在一定程度上避免了传统体溶胶-凝胶工艺的后续干燥和热处理过程中大量残留溶剂瞬时溢出而导致的结构缺陷,从而使得薄膜具有更高的致密性,降低了薄膜表面粗糙度,提高了抗磨性.

Cr靶电流对Cr改性类石墨薄膜摩擦磨损性能的影响
2007, 27(5):437-441.
[摘要](1117) [PDF 593KB](1634)
摘要:
采用闭合场非平衡磁控溅射离子镀设备,在不同Cr靶电流参数下制备Cr改性类石墨薄膜,测试了薄膜的硬度、结合强度、摩擦系数和比磨损率,采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察薄膜的显微结构.结果表明:改变Cr靶电流不仅能够改变薄膜的化学成分,而且能够改变薄膜的显微结构;随着Cr靶电流增加,薄膜的断口出现纤维状结构,并逐渐发展为柱状结构;Cr的加入使得类石墨薄膜形成周期性层状结构;在干摩擦条件下,随着Cr靶的电流增加,GLC膜的摩擦系数先减小而后增大;当载荷较小时,薄膜的比磨损率随Cr靶电流的增加而增大,载荷较大时薄膜的比磨损率变化不大.化学成分和显微结构的变化引起GLC膜硬度和韧性的变化,从而改变了薄膜的摩擦磨损性能.

Nano-WC/PTFE-Ni复合电刷镀层的磨损性能研究
2007, 27(5):442-446.
[摘要](930) [PDF 858KB](1567)
摘要:
采用电刷镀技术在Q235钢基材上制备含纳米WC和PTFE的镍基复合镀层,采用S-2700型扫描电子显微镜观察镀层表面形貌及其显微组织,采用HX-1型显微硬度计测定镀层的显微硬度,采用WS-2005型涂层附着力自动划痕仪测定镀层与基体的结合强度,采用HT-500型销-盘高温摩擦磨损试验机测量镀层的滑动磨损性能.结果表明:镀液中同时加入纳米WC和PTFE可以得到表面形貌平整、纳米粒子分布均匀的纳米复合镍镀层;复合镀层的硬度随WC含量的增加而增大,随PTFE含量的增加而减小;含有2种纳米粒子的复合镍镀层的耐磨性比镍镀层和含单一WC或PTFE的镍镀层的耐磨性优良;当镀液中WC和PTFE含量分别为3.0 g/L和7.5 mL/L时,复合镍镀层的显微硬度较镍镀层提高约30%,耐磨性较镍镀层提高7倍.

聚氨酯(脲)涂层冲蚀磨损性能研究
2007, 27(5):447-450.
[摘要](1084) [PDF 464KB](1670)
摘要:
选用不同比例的低聚合物多元醇、多元胺、扩链剂、催化剂和异氰酸酯制备聚氨酯(脲)弹性涂料,采用喷涂技术在玻璃试片上制备聚氨酯(脲)涂层,用Taber摩擦磨损试验机和高速含沙水射冲蚀磨损试验机评价聚氨酯(脲)涂层的耐磨性能,用扫描电子显微镜观察涂层的磨损表面形貌,分析涂层组分与其冲蚀磨损性能的关系.结果表明:聚氨酯(脲)涂层体系中主要成膜物质的组分对耐冲蚀磨损性能影响较大,随着活性氢组分中端胺基聚醚和胺类扩链剂含量增加,聚氨酯(脲)涂层的耐冲蚀磨损性能提高;由于聚氨酯/聚脲混合体系和聚氨酯涂层中大量气孔的存在,从而导致涂层冲蚀磨损量增加;纯聚脲涂层具有比聚氨酯/聚脲混合体系涂层优越的磨损性能,不仅在干摩擦条件下,在高速含水砂流冲蚀条件下也体现出优异的抗冲蚀性能,而且对冲蚀角的敏感性有所改善.

石墨含量对纸基摩擦材料摩擦磨损性能的影响
2007, 27(5):451-455.
[摘要](1236) [PDF 562KB](1674)
摘要:
采用湿法工艺制备不同石墨含量的纸基摩擦材料,通过惯量试验方法研究石墨含量对纸基摩擦材料的力矩曲线及动、静摩擦系数和磨损率的影响规律;利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:随着石墨含量增加,摩擦力矩曲线尾部翘起程度减小,趋于平整;动、静摩擦系数降低,磨损率减小;不含石墨的纸基摩擦材料的磨损表面分布着尺寸较大磨粒且出现微裂纹;随着石墨含量增加,摩擦表面形成了润滑性能良好的固体润滑膜,从而降低了材料的磨损率.

氧化锌晶须填充尼龙复合材料的滚动摩擦性能
2007, 27(5):456-460.
[摘要](1187) [PDF 548KB](1832)
摘要:
采用热压成型法制备氧化锌晶须(ZnOw)填充PA1010复合材料,在牵引滚动摩擦磨损试验机上研究复合材料的滚动牵引摩擦磨损性能,采用光学显微镜和扫描电子显微镜观察分析磨损表面及其转移膜形貌.结果表明:复合材料的牵引力系数、蠕滑比和磨损量随牵引负荷增加而升高;在同一牵引负荷条件下,蠕滑比和磨损量随ZnOw含量增加先降低而后增加,当ZnOw含量为10%和15%时,复合材料的蠕滑比和磨损量较低;尼龙基体的主要磨损机理为严重的塑性流动和基体溃裂,并伴有轻微粘着;当ZnOw含量为10%和15%时,犁沟是复合材料的主要磨损机制,同时在偶件表面形成了结构致密的转移膜;填充20%ZnOw的复合材料的磨损表面出现表层脱落,同时在偶件表面形成层状转移膜.

润滑油五参数流变模型的研究
2007, 27(5):461-466.
[摘要](1314) [PDF 795KB](1823)
摘要:
基于Evans-Johnson模型提出了润滑油五参数流变模型,利用Evans-Johnson流变模型和五参数流变模型对润滑油的拖动系数进行计算,并与试验数据进行对比.结果表明,利用五参数流变模型预测的拖动曲线与试验曲线形状一致,预测精度较高.在热效应不显著的情况下,采用Evans-Johnson流变模型和五参数流变模型预测的拖动系数基本重合,与试验值接近;在热效应比较显著的区域,利用五参数模型预测的油膜温度值高于Evans-Johnson模型的预测值,对拖动系数的预测精度远大于Evans-Johnson模型的预测精度,解决了在热效应较显著的情况下流变模型对拖动力预测精度较低的难题.

基于背景色彩识别的磨粒图像分割方法
2007, 27(5):467-471.
[摘要](1119) [PDF 579KB](1810)
摘要:
针对铁谱图像背景色彩相对单一的特点,设计了1种基于背景色彩识别的磨粒图像分割方法,采用该方法对轴尖-宝石轴承的润滑油铁谱图像进行图像分割,并用所得磨粒覆盖面积推算轴尖磨损量.通过大量磨粒图像分割实践表明,所设计的方法具有精度高、计算速度快及适应性强等优点.定量磨损分析表明,该摩擦副的磨损进程极为缓慢.

一种改进的原子力显微镜摩擦力标定方法
2007, 27(5):472-476.
[摘要](1334) [PDF 602KB](1826)
摘要:
在传统标定AFM测力系统的楔形法基础上,通过线形加载的扫描方式,得到不同载荷下AFM针尖在平面和斜面上的切向力-位移循环曲线,并进一步计算出不同载荷下的摩擦力标定系数,进而根据该系数随载荷的变化趋势,选取高载下相对稳定的数据作为最终的标定结果.结果表明,由于改进的楔形法全面考察了摩擦力标定系数随载荷的变化趋势,避免了低载标定所引入的误差,标定结果更合理.

套管磨损三维表面形貌恢复及其机理分析
2007, 27(5):477-481.
[摘要](1063) [PDF 746KB](1687)
摘要:
在DCWT-1000型套管摩擦磨损试验机上进行了套管摩擦磨损试验,研究深井、超深井中"冲击-滑动"复合磨损对套管磨损行为的影响,采用三维表面形貌测试仪、光学显微镜及扫描电子显微镜观察分析了在不同载荷条件下套管磨损表面的微观结构和表面形貌,在此基础上对套管磨损表面进行了三维恢复并计算套管磨损表面的主要形貌参数,探讨了套管磨损表面的磨损机理.结果表明:套管的磨损性能与载荷有关;在不同载荷条件下,套管磨损表面的三维形貌具有不同特点,且主要的表面形貌参数与载荷呈现出较好的相关性,证明了三维形貌分析方法能够真实反映套管磨损表面的情况;当冲击载荷和频率不大时,套管的磨损机制以磨粒磨损为主,兼有粘着磨损,随着冲击载荷和频率增加,套管磨损表面出现明显粘着剥落和疲劳剥落迹象,并出现疲劳裂纹扩展和连通,套管的磨损机制向粘着磨损和疲劳磨损转化,磨损趋向严重.

陶瓷水煤浆喷嘴的热冲击特性及有限元分析
2007, 27(5):482-486.
[摘要](1021) [PDF 791KB](1507)
摘要:
采用热压烧结工艺制备出口无锥度(直口)和出口带锥度(锥口)2种Al2O3/TiC陶瓷水煤浆喷嘴,在工业锅炉上研究其热冲击行为,采用扫描电子显微镜分析喷嘴磨损表面形貌和微观组织结构,利用有限元法分析喷嘴的温度场和热应力.结果表明:陶瓷水煤浆喷嘴的出口结构对其热冲击行为影响很大,锥口喷嘴因所受热辐射面积小于直口喷嘴,内部的温度梯度和热应力较低,表现出较好的抗热冲击性能;Al2O3/TiC陶瓷喷嘴的温度梯度和热应力由入口到出口逐渐增大,出口部位的较高温度梯度和热应力是导致其磨损失效的主要原因;Al2O3/TiC陶瓷喷嘴的磨损形式表现为脆性断裂、研磨损伤、热裂纹和热崩等特征,其中热裂纹和热崩为主要磨损形式.

新型小载荷冲击磨损试验机的研制及其实验研究
2007, 27(5):487-491.
[摘要](1040) [PDF 536KB](1638)
摘要:
设计并研制出新型小载荷冲击磨损试验机,介绍了该试验机的工作原理、结构及其主要技术参数,并采用所研制的试验机对TC4钛合金进行了8个不同周次的3组冲击磨损试验.结果表明:TC4钛合金的冲击坑形貌规整,具有明显的表面特征和累计损伤特征;在相同试验条件下试验结果的重现性较好,数据最大误差小于6%;试验机所加载荷稳定,长时运行无过流过温现象,能够满足小载荷冲击磨损试验的要求.

镀镍石墨粉与铜基自润滑材料摩擦磨损特性研究
2007, 27(5):492-496.
[摘要](1346) [PDF 765KB](283)
摘要:
采用粉末冶金复压复烧工艺制备铜基石墨复合材料,考察了不同载荷条件下铜基石墨复合材料的摩擦磨损性能.结果表明:在载荷20~60 N条件下,含6%(质量分数)石墨的铜基复合材料经历了轻微磨损、中等磨损到严重磨损3个过程;石墨颗粒表面镀镍可以提高石墨与铜合金基体的界面结合强度以及磨损过程中所形成的转移层与基体间的粘附性能,含6%镀镍石墨的铜基复合材料的自润滑性能得到改善,只经历了轻微磨损和中等磨损2个过程.

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