2010年30卷3期

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固体 -油脂复合润滑Ⅱ: 类金刚石(DLC) 薄膜在几种空间用油脂润滑下的摩擦学性能
郝俊英, 王鹏, 刘小强, 刘维民
2010, 30(3):217-222.
[摘要](1804) [PDF 3814KB](1802)
摘要:
本文主要探讨了类金刚石(Diamond-like carbon, 简称DLC)薄膜在几种空间常用的甲基氯苯基硅油(114#润滑油)、氟丙基氯苯基硅油(115#润滑油)、聚α-烯烃(PAO润滑油)、全氟聚醚(Z-25润滑油)以及对应润滑脂KK-4、KK-5、KK-P和601EF润滑条件下的摩擦学性能。结果表明:DLC薄膜与试验选用的油脂复合后表现出良好的协同效应,与DLC薄膜相比,其摩擦系数得到不同程度的改善,摩擦系数降低2~6倍;其耐磨寿命提高了10倍多,起到了明显的延寿作用。

Ti3SiC2-Al2O3复合材料在不同液体介质中的摩擦磨损性能
杜正坤, 任书芳, 王静波, 孟军虎, 吕晋军
2010, 30(3):223-228.
[摘要](1556) [PDF 3578KB](1767)
摘要:
采用真空热压烧结工艺制备了Ti3SiC2和Ti3SiC2-Al2O3复合材料,考察了其与GCr15钢球配副在无润滑条件、去离子水和乙醇介质中的摩擦磨损性能。研究结果表明:在无润滑条件和去离子水中,2种摩擦副的摩擦学性能较差;在乙醇中,2种摩擦副均表现出优异的摩擦学性能;从无润滑条件到去离子水和乙醇介质中,2种摩擦副的磨损机理受从钢球到盘的单向转移以及摩擦氧化控制。与单一Ti3SiC2材料相比,Ti3SiC2-Al2O3复合材料有更好的摩擦学性能。

NiTi形状记忆合金表面TiN薄膜的摩擦磨损性能研究
李小侠, 李波
2010, 30(3):229-234.
[摘要](1403) [PDF 3506KB](1508)
摘要:
采用电弧离子镀技术在NiTi形状记忆合金表面制备了TiN薄膜,利用X射线衍射、扫描电子显微镜、原子力显微镜、轮廓仪、纳米压痕仪和摩擦试验机表征了TiN薄膜的相成分、表面特性、厚度、硬度和膜基结合力.通过摩擦试验对比了未镀膜和镀膜NiTi合金的摩擦磨损特性.结果表明:制得的TiN薄膜均匀、致密,且提高了NiTi合金的硬度;在干摩擦、0.9%NaCl溶液和Hank's溶液润滑介质条件下,TiN薄膜表现出良好的减摩抗磨性能,并提高了NiTi合金的抗摩擦磨损特性.

干摩擦条件下Si3N4-hBN复合陶瓷与1Cr18Ni9Ti配副的摩擦学特性研究
陈威, 高义民, 陈灿
2010, 30(3):243-249.
[摘要](1570) [PDF 4196KB](1361)
摘要:
利用MMU-5G销-盘式端面磨损试验机考察了干摩擦条件下Si3N4-hBN复合陶瓷与1Cr18Ni9Ti配副时的摩擦磨损性能,分别采用扫描电子显微镜(SEM)、激光扫描显微镜(LSM)、X光电子能谱仪(XPS)、X射线能谱仪(EDS)、电子探针(EPMA)和X射线衍射仪(XRD)分析摩擦面以及磨屑的形貌和物质组成。结果表明:Si3N4-hBN/1Cr18Ni9Ti摩擦副的摩擦系数随hBN含量的增加而降低,当hBN含量为30vol.%时,摩擦系数降至0.03,Si3N4-hBN复合陶瓷的磨损率接近于零。在干摩擦条件下,Si3N4-hBN复合陶瓷与1Cr18Ni9Ti配副时,摩擦表面上形成含SiO2、B2O3和Fe2O3的表面膜,起到良好的减摩作用。

氧化铈对镍基碳化钛复合涂层微观结构及摩擦学性能影响
程西云, 何科杉, 何俊
2010, 30(3):250-255.
[摘要](1285) [PDF 3542KB](1407)
摘要:
探讨了激光熔覆TiC4复合陶瓷涂层微观结构特征,研究了氧化铈对涂层显微组织、显微硬度及摩擦学性能的影响。在45#钢基体上制作了Ni、Cr、TiC4复合陶瓷涂层及氧化铈改性的复合涂层,用X射线衍射仪(XRD)、分析型扫描电镜(ASEM)、显微硬度计及摩擦磨损试验机对涂层组成、显微组织、显微硬度及摩擦学性能进行了分析。结果表明:利用激光熔覆方法制作的TiC4陶瓷层具有典型的包覆相和硬质点相结构,加入适量的氧化铈能有效防止TiC4结晶过程中颗粒桥接,阻止TiC4结晶成枝状结构,细化了TiC4颗粒,同时也使其分布更加离散。当添加氧化铈的质量分数为0.50% ~ 3.0% 时,TiC4颗粒离散效果最好,此时涂层显微硬度分布均匀,较不添加氧化铈涂层相比,显微硬度提高了10%左右,当添加氧化铈的质量分数超过4.0%,TiC4颗粒发生桥接,成枝状结构,且出现聚集,硬度分布离散度加大。磨损试验结果表明氧化铈能改善涂层的干摩擦特性,有效防止涂层片层状脱落,但对涂层耐磨性没有明显的改进,涂层呈现黏着磨损特征。

溅射二硫化钼膜在不同润滑条件下的摩擦学性能分析
黄敦新, 白 越, 黎海文, 吴一辉
2010, 30(3):256-261.
[摘要](1447) [PDF 3564KB](2002)
摘要:
通过MoS2膜/钢、钢/钢摩擦副分别在干摩擦、油和脂润滑条件下的球-盘式摩擦学试验,对比分析了润滑条件、载荷、滑动速度对MoS2膜摩擦系数的影响。利用原子力显微镜(AFM)对膜层磨损形貌进行表征,研究润滑条件对膜层磨损寿命的影响。结果表明:在4122仪表油和FAG脂润滑下,MoS2膜在零速启动、中低速情况下的动、静摩擦系数均比MoS2干膜和钢/钢摩擦副的要低;固-液复合润滑时的MoS2膜的耐磨性均比干膜摩擦时有所降低,MoS2干膜的磨损率约为8.1×10-7 mm3·N-1m-1,在油和脂润滑时其磨损率分别约为2.4×10-5 mm3·N-1m-1和5.5×10-6 mm3·N-1m-1。

PDMS表面织构润滑特性的研究
姜 亮, 马国亮, 王晓雷
2010, 30(3):262-267.
[摘要](2139) [PDF 3419KB](2518)
摘要:
利用光刻-复模技术在PDMS表面制作表面织构,并采用球-盘式摩擦试验机对具有不同尺寸凹坑阵列的试样进行摩擦试验,研究了软质材料表面织构在混合至流体动压润滑区域的润滑特性.结果表明:对于PDMS材料,凹坑直径是影响摩擦特性的主要因素之一.与无织构试样相比,在低速条件下(0.005m/s)的混合润滑区域较小直径的织构(d=50 μm)能够减小摩擦,而较大直径的织构(d=200μm)表现出增大摩擦的效果.在试验范围内凹坑的面积率越大,表面织构的作用越显著.

氧化硅/氧化铁复合磨粒用于硬盘基片的抛光研究
雷红, 司马能, 屠锡富, 布乃敬, 严琼林, 吴鑫
2010, 30(3):268-272.
[摘要](1653) [PDF 2707KB](1730)
摘要:
本文以HNO3、NaOH、Fe(NO3)3和SiO2浆料为原料,采用沉淀法制备了1种SiO2/Fe2O3复合磨粒,通过X射线衍射仪(XRD)、飞行时间二次离子质谱仪(TOF-SIMS)和扫描电子显微镜(SEM)对其结构进行表征,结果表明Fe2O3包覆到SiO2的表面,复合粒子具有很好的分散性。用UNIPOL-1502抛光机研究了所制备复合磨粒在镍磷敷镀的硬盘基片中的抛光性能,抛光后硬盘基片的表面粗糙度Ra由抛光前的8.87 nm降至3.73 nm;抛光后表面形貌的显微镜观测结果表明新制备的复合磨粒表现出较好的抛光性能。

炭纤维增强双基体炭/碳化硅(C/C-SiC)制动材料的性能
李专, 肖鹏, 熊翔, 朱苏华
2010, 30(3):273-278.
[摘要](1495) [PDF 3951KB](1659)
摘要:
以针刺炭纤维整体毡为预制体, 采用呋喃树脂加压浸渍、加压固化和炭化制得密度为1.45 g/cm3的多孔体C/C材料, 然后熔融渗硅制得密度为2.37 g/cm3的炭纤维增强双基体炭/碳化硅(C/C-SiC)材料。结果表明: 熔融渗硅中反应生成的SiC基体主要分布在胎网层、针刺纤维附近以及无纬布层的纤维束间; C/C-SiC材料的弯曲强度为165 MPa, 垂直和平行于无纬布铺层方向的压缩强度分别为210MPa和196MPa; C/C-SiC材料的摩擦性能稳定,平均动摩擦系数为0.38,静摩擦系数为0.40, 和对偶件的线磨损率分别为5.3μm/(面?次)和3.7μm/(面?次), 其磨损过程是由磨粒磨损、黏着磨损和氧化磨损共同作用的结果。

黄铜/钢摩擦副接触面积对磨损的影响研究
刘金龙, 刘洪涛, 丁静倩
2010, 30(3):279-284.
[摘要](1684) [PDF 3101KB](1714)
摘要:
本文对不同直径铜销与钢盘的摩擦磨损进行了研究,研究结果表明:在相同正压力条件下,不同直径销的磨损率随销直径的增大有降低趋势,并且这种降低趋势随销直径的增大逐渐趋于平缓,当接触面积增大到一定尺寸后,其磨损率不再变化,趋于恒定值,由此建立了相同正压力条件下磨损率与接触面积的变化规律数学模型。根据该模型可确定摩擦副的设计尺寸或预测摩擦副的使用寿命;在正压强和其他试验条件相同的条件下,不同直径铜销在单位时间单位面积上的磨损量随着销直径的增大有降低的趋势,并且这种降低趋势随销直径的增大逐渐趋于平缓,本文从铜销直径变化而导致的摩擦副接触表面生热和铜销表面散热等方面对这种现象进行了论述。

45钢表面纳米晶层的高温磨损特性
刘莉莉, 麦永津, 揭晓华, 于能, 郑向新
2010, 30(3):285-290.
[摘要](1849) [PDF 3679KB](1339)
摘要:
通过增压喷丸方式使45#钢实现表面纳米化,采用MMU-5G高温材料端面磨损试验机进行45#钢纳米晶层摩擦磨损性能随温度变化的试验,利用TEM表征喷丸后表层的组织,DSC与显微硬度研究纳米层的热稳定性,XPS和SEM表征磨损表面的成分及形貌。结果发现:当温度低于200 ℃时,喷丸样品表面硬度高,有效减少实际接触面积,耐磨性能优于未喷丸样品;在200~400 ℃之间时,纳米化样品表层组织结构中存在大量的晶界、位错、空位等缺陷为氧原子与金属原子提供更多的扩散通道,加速疏松的Fe2O3氧化物的形成与脱落,耐磨性能低于未喷丸样品;在400~550℃之间时,喷丸样品由于回复与再结晶,与未喷丸的耐磨性能基本一致。

SiC/环氧树脂复合材料冲蚀磨损性能的研究
邢志国, 吕振林, 谢辉
2010, 30(3):291-295.
[摘要](1731) [PDF 2951KB](1527)
摘要:
采用环氧树脂为粘接剂制备了SiC/环氧树脂复合材料,在自制的射流式冲蚀磨损试验机上研究了SiC/环氧树脂的冲蚀磨损性能。结果表明;大尺寸SiC颗粒制备的复合材料较小尺寸SiC颗粒制备的复合材料具有更好的冲蚀磨损性能,且大尺寸SiC颗粒复合材料的冲蚀磨损性能优于Q235钢,而小尺寸SiC颗粒复合材料则低于Q235钢。随着冲蚀角度的变化,其平行材料表面的切削分量和垂直材料表面的冲击分量将会发生变化,低角度冲蚀磨损机理以显微切削和碾压造成环氧树脂及SiC颗粒的层片状脱落为主转变为高角度冲蚀磨损以SiC颗粒碎裂造成环氧树脂疲劳脱落为主

渗硫层与FeS粉末摩擦学机理的对比研究
刘沅东, 王成彪, 袁静静, 刘家浚
2010, 30(3):296-302.
[摘要](1460) [PDF 3889KB](1194)
摘要:
为了改善GCr15轴承钢在脂润滑条件下的摩擦学性能,通过2种方法将FeS固体润滑材料应用于脂润滑下轴承钢材料的摩擦过程中。通过低温离子渗硫处理在轴承钢表面制取渗硫层;将FeS材料研磨成微米粉末添加到润滑脂中。在球-盘摩擦磨损试验机上对比研究了轴承钢渗硫层和使用FeS微米粉末的摩擦学性能。研究表明:在材料表面制取渗硫层和使用FeS粉末均可有效改善轴承钢在脂润滑条件下的减摩抗磨性能。在较低转速和载荷下,轴承钢表面渗硫层的摩擦磨损性能较使用FeS粉末更好,而在高速重载的工况下,轴承钢表面在使用FeS粉末时体现出更好的抗磨性能。

碳纳米管增强铜基复合材料的载流 摩擦磨损性能研究
许玮, 胡锐, 高媛, 寇宏超, 李金山, 傅恒志
2010, 30(3):303-307.
[摘要](1604) [PDF 3088KB](1403)
摘要:
采用粉末冶金方法制备了碳纳米管增强铜基复合材料(CNT/Cu),碳纳米管的体积分数分别为0%、5%、10%、12%和15%,在HST100载流摩擦磨损试验机上考察了有无电流2种状态下复合材料的摩擦磨损性能。结果表明:有电流条件下的摩擦系数和磨损率均比无电流条件下大,且表面磨损严重;载流条件下,随碳纳米管体积分数的增加,复合材料的摩擦系数和磨损率均降低,主导磨损形式由电气磨损逐渐过渡到黏着磨损。碳纳米管在复合材料中起到增强、减摩的作用。

机械密封补偿机构中辅助O形密封圈的性能分析
李双喜, 蔡纪宁, 张秋翔, 揭亮, 高金吉
2010, 30(3):308-314.
[摘要](2043) [PDF 3981KB](1576)
摘要:
采用有限单元法建立了机械密封O形辅助密封圈的数值分析模型。利用非线性有限元软件MSC.MARC计算了Von Mises应力和接触密封界面之间的接触应力。采用高频疲劳试验机和高压水润滑O形密封圈试验单元组成的试验装置测得了摩擦力,并结合数值计算结果求得了摩擦系数。分析了O形辅助密封圈的压缩量及滑移速度对摩擦力的影响,讨论了O形辅助密封圈对机械密封的密封能力、泄漏特性的影响。结果表明,O形密封圈用于机械密封中的补偿机构会有微量泄漏;水润滑状态下接触密封界面能形成润滑水膜,摩擦力较小,有利于密封稳定运转。

性别和解剖部位对人体皮肤摩擦性能的影响
樊鸣鸣, 李宏凯, 弓娟琴, 瞿志俊, 戴振东
2010, 30(3):315-320.
[摘要](1510) [PDF 3240KB](1840)
摘要:
为了研究性别和解剖部位对人体皮肤的摩擦特性的影响,采用1种便携式皮肤摩擦测试仪测量了6个不同解剖部位的皮肤摩擦系数。结果表明:前额、前臂伸侧、前臂屈侧和手背的皮肤摩擦系数个体差异较小,而脸颊和手掌的皮肤摩擦系数个体差异较大。女性脸颊、手掌的皮肤摩擦系数大于男性(P<0.05);女性前臂伸侧、前臂屈侧的皮肤摩擦系数小于男性(P<0.05);前额、手背的皮肤摩擦系数不存在性别差异(P>0.05)。不同解剖部位之间的皮肤摩擦系数有显著差异(P<0.05),无论男、女性,解剖部位按照摩擦系数大小排序一致为:脸颊>手掌>前额>手背>手臂屈侧>手臂伸侧。试验提供了1个从摩擦学角度了解皮肤品质的方法。

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