2011年31卷1期

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聚酰胺氨类树枝形聚合物插入式自组装膜的制备与摩擦学性能:小分子链长的影响
崔宝凤, 周惠娣, 张俊彦, 陈建敏
2011, 31(1):1-6.
[摘要](1934) [PDF 3539KB](1761)
摘要:
在硅基片上制备了聚酰胺氨类树枝形聚合物与不同链长的脂肪酸小分子复合自组装单层膜,用椭圆偏振光测厚仪、DSA 100接触角测量仪、X 射线光电子能谱(XPS)和原子力显微镜(AFM)对所制备的薄膜结构进行了表征,并分别考察了薄膜的纳米摩擦学性能和宏观摩擦学性能。结果表明:C18和C12成功组装到了PAMAM单层膜上PAMAM分子间的空白处。小分子的插入减小了PAMAM自组装膜表面的摩擦力和摩擦系数,提高了PAMAM自组装膜的承载能力。小分子链长的差别对复合薄膜的结构及摩擦学性能影响的差别不明显。

油浴润滑高速枢轴承摩擦系数变载荷测量方法
戴兴建, 唐长亮, 于世强
2011, 31(1):7-11.
[摘要](2164) [PDF 2761KB](1560)
摘要:
提出高速枢轴承摩擦系数变载荷测量方法并设计了试验装置,测量得到枢轴承在不同转速下的摩擦系数。各试验枢轴在相同转速下,摩擦系数测量值差别明显,这源于边界润滑的随机性和复杂性;但是各轴摩擦系数均随转速升高而降低,测量平均值在0.09~0.05之间,这表明随枢轴承转速升高,流体动压效应增强,薄膜润滑降低了轴尖与宝石接触概率。通过对轴承摩擦损耗的计算来分析测量方法的可靠性,并将该方法应用于螺旋槽油膜轴承,测得其摩擦系数在0.017~0.014之间。

Mg-Mn-Ce镁合金表面功能纳米有机薄膜的制备与摩擦学特性
康志新, 刘应辉, 桑 静, 王 芬, 李元元, 丛培红
2011, 31(1):12-17.
[摘要](1831) [PDF 3319KB](1813)
摘要:
通过有机镀膜技术在Mg-Mn-Ce镁合金表面制备了有机薄膜,采用接触角测量仪测定了有机薄膜的蒸馏水接触角,使用椭圆偏振光谱仪测试了薄膜厚度,利用X射线光电子能谱仪(XPS)表征了薄膜表面典型元素的化学状态,使用原子力显微镜(AFM)观察了薄膜的表面形貌,并借助于纳米划痕测试仪评价了薄膜在微载荷下的摩擦学特性。研究结果表明:有机镀膜后镁合金表面形成了有序的纳米有机薄膜,有机薄膜与蒸馏水的接触角为108.6 °(未处理镁合金基体与水的接触角为45.8 °),实现了亲水到疏水功能特性的转变;未处理镁合金基体的摩擦系数为0.127,有机镀膜后镁合金的摩擦系数为0.078,因此疏水性纳米薄膜能够有效降低摩擦系数。

纳米硬质合金摩擦磨损与切削性能研究
郐吉才, 张飞虎
2011, 31(1):18-23.
[摘要](1645) [PDF 3713KB](1601)
摘要:
摩擦磨损性能、磨削性能、切削性能对纳米硬质合金实用化具有极其重要意义。应用摩擦磨损试验机研究了纳米硬质合金WC-7Co和WC-10Co的摩擦磨损性能,利用在线电解修整(Electrolytic in Process Dressing, ELID)磨削技术对纳米硬质合金刀具进行了刃磨,并且对Al/SiCp复合材料进行了切削试验,研究了纳米硬质合金刀具的切削性能与刀具磨损机理。结果表明:纳米硬质合金整体摩擦系数低,耐磨性好,WC-10Co的磨损机理表现为鱼鳞状塑性流动;纳米硬质合金磨削加工性较好,磨削机理以塑性去除为主;纳米硬质合金刀具磨损机理为Al/SiCP复合材料中SiC颗粒对刃口断续冲击,其切削实质是断续切削,刀具磨损形式是刃口破损及晶粒脱落。纳米硬质合金刀具适于低速断续切削。

聚合物/无机纳米复合材料润滑油添加剂的摩擦学功能设计
李春风, 罗新民, 陈波水
2011, 31(1):24-29.
[摘要](1586) [PDF 3346KB](1408)
摘要:
选择3种具有不同抗磨性能的纳米组分,制备了具有不同界面特性的聚合物/无机纳米复合材料;考察了纳米复合材料的减摩抗磨性能和机理,探讨了关于纳米复合材料润滑油添加剂的摩擦学功能设计准则。结果表明:对聚合物与无机纳米组分界面进行设计优化后能明显提高纳米复合材料的摩擦学性能。实现聚合物与无机纳米组分界面的优化设计后,聚合物与无机纳米组分之间具有更好的相容性,无机纳米组分在聚合物基体中分布更均匀;当聚合物基体在摩擦热和剪切作用下熔融分解后,裸露出来的具有高活性的无机纳米组分可在摩擦副接触表面形成具有良好摩擦学性能的表面膜。

关节软骨模拟运动摩擦磨损行为研究
李锋, 李元超, 贾晓峰, 王成焘
2011, 31(1):30-35.
[摘要](1759) [PDF 3690KB](1604)
摘要:
采用牛关节软骨与不锈钢摩擦副在人工膝关节模拟运动试验机上进行模拟膝关节运动的摩擦学试验研究,探讨载荷和时间对摩擦磨损行为的影响并分析其作用机理,同时对软骨表面进行分析。结果表明:随着载荷从640增至1000 N,牛软骨表面磨痕的宽度的深度均增大;在同样载荷下,随着模拟运动时间从20增至60 min,牛软骨表面磨痕的宽度和深度增大。软骨磨损表面的磨痕和破损表面检测有铁元素的存在,表明不锈钢材料在摩擦过程中发生转移。试验后得到的磨粒包括长条形的金属磨粒和圆形的软骨成分磨粒。

离子液体作为聚乙二醇(PEG)添加剂的摩擦学性能
李金龙, 周峰, 李春生, 王建华, 夏延秋
2011, 31(1):36-39.
[摘要](1660) [PDF 2343KB](1741)
摘要:
本文研究了作为聚乙二醇(PEG)添加剂的离子液体的摩擦学性能,并用扫描电镜和XPS研究了磨斑形貌和磨斑表面的元素种类及化学状态。结果表明:离子液体作为聚乙二醇添加剂时具有优异的减摩抗磨能力,这是因为在摩擦过程中,离子液体容易吸附在摩擦表面,进一步与摩擦副发生摩擦化学反应,形成1层稳定的保护膜而起到减摩抗磨作用。

添加TiN对MoS2基复合薄膜结构和性能的影响
李倩倩, 尹桂林, 郑慈航, 余震, 何丹农
2011, 31(1):40-44.
[摘要](1545) [PDF 2873KB](1408)
摘要:
通过磁控反应溅射方法制备MoSx-TiN复合薄膜,研究添加少量TiN对MoS2基薄膜结构和性能的影响。薄膜的结构和性能通过X射线光电子能谱仪(XPS)、X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)及UMT-2多功能微摩擦磨损试验机等进行了表征。结果表明:与纯MoS2薄膜相比,少量TiN的添加使得MoSx-TiN复合薄膜(002)晶面择优取向且结构致密。与纯MoS2和MoS2-Ti薄膜相比,MoSx-TiN复合薄膜在潮湿大气条件下具有更优异的摩擦磨损性能,更低的摩擦系数。

火焰喷涂ETFE涂层的干摩擦磨损性能研究
李亚东, 李玉飞, 朱忠诚, 白宝丰, 张永海
2011, 31(1):45-49.
[摘要](1577) [PDF 2813KB](1532)
摘要:
采用火焰喷涂技术制备了乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)涂层。利用红外光谱仪(FTIR)、差示扫描量热仪(DSC) 及摩擦磨损试验机考察了涂层的结构、热性能及摩擦学性能,并采用扫描电子显微镜(SEM)对涂层的磨损表面形貌进行分析。结果表明: ETFE粉末在火焰喷涂过程中没有发生氧化、降解反应;在摩擦载荷为20~120 N及摩擦速度为20~120 r/min的干摩擦条件下,涂层的摩擦系数为0.25~0.34,磨损量为0.006 8~0.157 8 g/(N?m);SEM分析表明涂层的磨损机制主要为塑性变形、疲劳磨损和轻微的黏着磨损。

往复条件下织构表面的摩擦学性能研究
马晨波, 朱华, 张文谦, 姬翠翠
2011, 31(1):50-55.
[摘要](2008) [PDF 3176KB](1695)
摘要:
为研究往复运动条件下织构表面的润滑减摩性能,选取销-盘式摩擦副,考察了0%、7%、11%和20% 4种织构密度在不同的速度下对摩擦系数的影响规律。结果表明:表面织构的引入使摩擦副在较低的速度下进入流体润滑区域,扩大了流体润滑区域的范围,这与摩擦副在相对转动条件下的结论一致;处于流体润滑区域的织构表面的摩擦系数不一定小于同等工况条件下处于混合润滑区域的无织构表面的摩擦系数;当无织构表面处于流体润滑区域时,试验所涉及的同等工况条件下的不同织构密度表面反而增大了摩擦系数。研究结果也说明了在对表面织构进行摩擦学设计时,应当考虑摩擦副的运动形式因素。

等离子喷涂铁基涂层的疲劳磨损裂纹行为
朴钟宇, 徐滨士, 王海斗
2011, 31(1):56-60.
[摘要](1543) [PDF 2884KB](1491)
摘要:
采用等离子喷涂制备了铁基涂层,使用球盘式疲劳磨损试验机进行涂层的疲劳磨损试验,利用声发射技术在线判断涂层开裂,并通用透射电子显微镜(TEM)分析了试验前后涂层内部微观结构,研究了喷涂层疲劳磨损裂纹的扩展行为。结果表明:制备的涂层致密,结合状态良好,主要相为铁素体,同时存在大量的非晶-纳米晶相,利用声发射技术能够表征涂层的临界失效状态,其内部疲劳磨损裂纹主要以韧性穿晶断裂的形式扩展。

磁场下2种羰基铁磁流变液的摩擦磨损特性
邱海喆, 晏华, 张平, 刘奇, 唐龙
2011, 31(1):61-65.
[摘要](1942) [PDF 2848KB](1969)
摘要:
本文采用改进后的四球摩擦磨损试验机,考察了羰基铁磁流变液在外加磁场条件下的摩擦磨损行为,并比较了有场和无场条件下磁流变液的摩擦系数变化情况。结果表明:外加磁场能使磁流变液的摩擦系数显著增大,且磁流变液的摩擦系数随磁场强度的增加呈现出增大的趋势;钢球磨斑形貌由圆形或椭圆形变为近似矩形,磨痕变浅;无场条件下,系统的摩擦磨损形式是钢球、磁性颗粒、钢球之间的三体磨损;外加磁场时,磁流变液的摩擦磨损形式发生改变。

矿用钢丝在腐蚀介质环境下的微动行为研究
沈燕, 张德坤, 王崧全, 张泽峰, 葛世荣
2011, 31(1):66-71.
[摘要](1814) [PDF 3870KB](1601)
摘要:
钢丝绳中钢丝的锈蚀、磨损或断裂是造成矿井用钢丝绳失效的主要形式。以6×19点接触式提升钢丝绳为研究对象,在自制的微动摩擦磨损试验机上开展钢丝在腐蚀介质环境下的微动磨损试验研究。考察钢丝在模拟矿井淋水腐蚀介质中的微动运行特性,通过磨痕测量微动磨损量,采用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪对钢丝的微动损伤机理进行分析。结果表明:腐蚀介质影响钢丝的微动运行区域,在干摩擦和中性腐蚀介质下运行于混合区,而在酸性和碱性腐蚀介质下运行于滑移区;腐蚀介质明显降低钢丝的摩擦系数,其中酸性介质下的摩擦系数最小,约为0.36;腐蚀与磨损的交互作用显著加速了材料的流失,酸性腐蚀介质下钢丝的磨痕深度最大;钢丝在干摩擦条件下的损伤机制以材料的塑性变形、粘附涂抹和摩擦氧化为主,而在腐蚀介质环境下的损伤机制转变为磨粒磨损和化学腐蚀。

金属掺杂高硬度类石墨薄膜结构及其摩擦学性能研究
王永欣, 王立平, 薛群基
2011, 31(1):72-77.
[摘要](1518) [PDF 3359KB](1463)
摘要:
利用磁控溅射技术制备了不同金属(Ti、Cr、Zr)掺杂类石墨(graphite-like carbon, GLC)薄膜,考察了金属掺杂对薄膜结构及其在不同环境下摩擦学性能的影响。结果表明:Ti、Cr、Zr掺杂促进了GLC膜中sp2结构的增加,但过快的金属共沉积速率易使薄膜出现柱状生长取向而变得疏松粗糙;高硬GLC膜在大气及水环境中具有良好的环境自适应减摩抗磨作用特性,适当的金属掺杂可以提高GLC膜硬度并降低其干摩擦系数,但会使其水环境中摩擦系数升高;致密度和硬度对GLC膜耐磨性至关重要,致密而硬的膜层磨损轻微。

乳化液润滑冷轧铝板表面缺陷分析
王文霞, 张晨辉, 王岩, 马陟祚
2011, 31(1):78-83.
[摘要](1536) [PDF 3400KB](2311)
摘要:
针对乳化液润滑冷轧铝板表面出现的黑色条纹状缺陷及腐蚀斑缺陷进行了研究,分别使用表面形貌仪、扫描电子显微镜对铝板的表面形貌和表面微观结构进行了观测。使用能量色散光谱和X射线光电子能谱对铝板表面的化学成分进行了分析,并探讨了表面缺陷产生的机理。结果表明:表面发黑缺陷是由于润滑失效导致表面出现微裂纹造成的,而腐蚀缺陷是由于局部残留水的作用在铝板表面发生电化学反应从而形成较厚的氧化层。

激光硬化9SiCr表面土壤磨损研究
陈卓君, 张祖立
2011, 31(1):84-87.
[摘要](1638) [PDF 2444KB](1449)
摘要:
在壤土、沙土和黏土3种土壤中对激光处理的9SiCr材料进行磨损试验,考察了激光硬化工艺参数对9SiCr 旋耕刀基体显微硬度的影响,获得9SiCr 旋耕刀基体激光硬化处理的最佳工艺参数。结果表明:在激光功率为1 200W、扫描速度为14mm/s和激光功率1500W、扫描速度16mm/s的条件下,磨损率较小。激光处理表面在3种土壤条件下进行了耐磨性比较,沙土对试件的磨损率影响最小。9SiCr经过激光处理其表面耐磨性比一般淬火表面的耐磨性提高约5倍。9SiCr表面磨损形式主要是磨粒磨损。激光处理9SiCr表面提高了表面硬化层的硬度,从而提高了材料的耐磨性,增加了9SiCr的使用寿命。

制动用有机摩擦材料的研究进展
丛培红, 吴行阳, 卜娟, 李同生
2011, 31(1):88-96.
[摘要](1743) [PDF 5428KB](2255)
摘要:
随着社会的不断发展和进步,人们对车辆的运行速度、安全性、舒适度和环保化等提出了更高的要求,迫切需要进一步提高制动用摩擦材料的综合性能.本文综述了有机粘结剂、增强纤维、摩擦性能调节剂和填料等有机摩擦材料4大类组分的研究进展,介绍了该领域的一些理论研究工作,希望为我国高性能有机摩擦材料的研制提供一些资料积累和思路.

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