铝合金板冲压摩擦试验机开发与试验

针对铝合金板冲压成形对摩擦测试的需求,确定考虑加热条件下铝合金板材冲压摩擦伺服压力摩擦测试平台的总体设计方案,开发适用于铝合金板材成形的小载荷高精度多功能摩擦试验机系统。该系统由运动组件、加热系统及控制系统组成。运动组件实现上模具和夹头的运动支撑;加热系统实现模具与试件单独加热;在伺服控制模式下,结合外部力传感器和光栅尺,实现试件压力和模具间隙高精度高稳定性控制。实际应用检验该试验机对不同因素的区分度和重复性,并设计正交试验,探索不同因素对铝合金板材摩擦的影响。结果表明:试验机性能稳定,重复性好;影响摩擦系数因素的重要次序为:模具温度、压力、速度、润滑剂;温度越低,压力越大,速度越快,摩擦系数越小;同一种类型的润滑剂对摩擦系数的影响较小。随着压力的增大,摩擦系数减少的趋势越来越小,逐渐趋于平稳。

不同养护条件下黏土热力学性质试验

温度对土的物理力学特性有较大影响,对黏土开展了不同养护条件下的温控三轴试验,研究了黏土在不同温度、不同时间下的热力学特性。试验结果表明:黏土具有热固结性质,随着温度的增加,黏土的固结速度加快,试验固结时间呈下降趋势;在临界温度以下,土体应力-应变曲线呈现软化特性,为脆性破坏;在临界温度以上,土体应力-应变曲线呈现硬化特性,为塑性破坏;黏土具有类似于混凝土“养护温度”的性质,即同一温度作用下,养护时间越长,主应力差越大;黏聚力在临界温度范围以内,随温度升高而降低,而在临界温度以上,随温度升高而增大;内摩擦角在临界温度范围以内,基本不受温度变化的影响,而在临界温度以上,内摩擦角随温度增加而增大;黏土强度随养护时间的增长过程分为快速增长阶段、较快增长阶段、缓慢增长阶段,其最佳养护时间为快速增长阶段和较快增长阶段。

摩擦面温度对铁基摩擦材料摩擦磨损性能影响机理的研究

研究了摩擦过程中摩擦面温度对铁基粉末冶金摩擦材料摩擦磨损性能的影响机理。研究表明 ,随着摩擦速度的提高 ,摩擦面温度不断上升 ,材料的摩擦系数、磨损量都呈现先降低后升高的趋势 ;同时 ,材料摩擦面层也发生了一系列的物理化学变化 ,摩擦层逐渐形成 ,在高速时 。

冲击地压粘滑失稳机理的实验研究

开展了煤岩摩擦滑动实验研究，分析了煤岩的摩擦滑动性状及摩擦滑动的稳定性，用摩擦滑动中的粘滑现象解释了冲击地压的发生机理．结果认为，煤的摩擦滑动性状与岩石具有很大差别，砂岩－煤试样在一定围压下表现为粘滑特性，说明了结构形式对摩擦滑动特性的影响是显著的；煤岩试样在摩擦滑动过程中，摩擦因数的变化是导致煤岩发生不稳定滑动或粘滑的主要原因；冲击地压是煤岩体结构摩擦滑动破坏的一种形式，表现为瞬时的粘滑失稳过程．

混料时间对航空刹车摩擦材料性能的影响

研究了航空刹车摩擦材料混合料的混料时间对烧结后摩擦材料性能的影响。通过检测混合料不同部位的含碳量和烧结材料的硬度及摩擦磨损性能 ,结果发现 ,混合料的均匀度与混料时间关系不大 ,而烧结摩擦材料的硬度随混料时间的增加而降低。混料 16h比混料 8h的烧结材料硬度下降了 10HRF。随混料时间增加 ,摩擦系数增加 ,材料的磨损增加 ,而对偶的磨损下降。通过 5 0次刹车试验的平均总磨损 (材料磨损加对偶磨损 )、平均摩擦系数和摩擦材料崩块情况对比 ,表明混料 6～ 1 0h的烧结材料具有良好的摩擦磨损性能 ,其摩擦系数为 0 .1 92～ 0 .2 0 5 ,总磨损为 3 .78～ 3 .90 μm/次 ,无崩块 ,材料的烧结硬度为 6 2 .5～ 6 6 .8HRF。

PPS/PES共混物及其碳纤维复合材料内耗行为的研究

本工作利用内耗测量方法研究了PPS/PES共混物及其碳纤维复合材料的相容性以及多重转变和松弛行为,结果表明:(1)PPS与PES存在分子运动水平上的相互作用,共混组份比是决定其相互作用程度的重要因素;(2)PPS/PES共混物及其碳纤维复合材料中的PES相的β转变与松弛的时间存在较宽的连续分布,其分布宽度随共混组份比变化而变化,当PES相对含量为80％时,松弛时间分布宽度出现最大值;(3)PPS/PES共混物及其碳纤维复合材料处于热力学亚稳态,热处理增大了PPS与PES的相分离程度,减弱了它们之间的相互作用;(4)低温区热历史对PPS玻璃化转变有较大影响,内耗峰高及峰温随起始测量温度的升高而下降。

浸锑石墨摩擦磨损特性研究

为使石墨产品能够应用于高温及重载条件下且能表现出良好的的耐磨性和自润滑性,使用机械加压工艺将熔融锑浸入石墨坯料气孔中制得浸锑石墨复合材料,并对浸渍前后样品的微观结构、摩擦磨损性能进行了研究,评价了浸锑石墨浸渍后磨损量及润滑性能的变化。结果表明,浸锑后磨损量减少96.6%,摩擦因数降低了45%,证明浸锑后石墨材料的摩擦磨损性能有所提高。

氧化锆增韧莫来石复相陶瓷的摩擦磨损行为与磨损机制

研究了氧化锆增韧莫来石复相陶瓷 (ZTM)与氧化铝陶瓷摩擦副在室温至 40 0℃干摩擦下的摩擦磨损行为与机制 .研究表明 :ZTM陶瓷的磨损率随温度的升高而逐渐降低 ;室温下 ZTM陶瓷的磨损机制以微观切削和微观断裂为主 ;随着温度的升高 ,ZTM陶瓷中的玻璃相具有微观润滑作用 ,其磨损机制转变为微观断裂和晶粒剥落为主 ;

C/C-Cu复合材料的组织和摩擦磨损性能

以炭纤维针刺整体毡为预制体,用化学气相渗透(CVI)、浸渍/炭化(I/C)的方法制备密度和基体炭不同的C/C多孔坯体,采用真空熔渗将熔融Cu渗入到C/C坯体中制备C/C-Cu复合材料,利用X射线衍射、金相显微镜和扫描电镜分析复合材料的组织结构,研究复合材料的摩擦磨损性能。结果表明:Cu成功地渗入C/C坯体中,并填充了坯体的孔洞和炭纤维之间的孔隙,复合材料的主要相为Cu、C及少量的TiC相,当渗剂中Ti的质量分数达到15%时,出现微量的Cu和Ti的金属化合物相;复合材料的摩擦因数随着摩擦时间的增加而逐渐增加并趋于稳定。渗剂相同时,摩擦因数和体积磨损量随着材料密度增加而增加;坯体相同时,随着渗剂中Ti含量增加,摩擦因数增加,体积磨损减小。随着外加载荷的增加,摩擦因数和体积磨损先增后减,80 N载荷时均达到最大值;与J204电刷对比,同样条件下,两者摩擦因数接近,但C/C-Cu复合材料的体积磨损量远远小于J204电刷的。

表面处理Al_2O_3增强PTFE基复合材料的摩擦学性能

利用MM 2 0 0型摩擦磨损试验机考察了表面处理与未处理纳米Al2 O3 对填充聚四氟乙烯 (PTFE)复合材料摩擦学性能的影响 ,采用扫描电子显微镜观察试样混合效果和磨损表面形貌并分析其磨损机理。结果表明 :填充PTFE摩擦系数比PTFE略有增加。纳米Al2 O3 可以提高PTFE耐磨性 ,表面处理纳米Al2 O3 在PTFE中能较均匀分散 ,其耐磨性比相同含量但未经表面处理的纳米Al2 O3 填充PTFE高一倍。导致PTFE磨损的重要机理是切削和粘着磨损。

石墨浸锑材料摩擦磨损特性研究

用Olympus光学显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、摩擦磨损试验机等仪器对样品a(KC6709)和b(T163D)两种石墨浸锑材料的组织结构、力学性能以及摩擦磨损性能进行对比试验研究。结果表明,样品b浸入相熔融锑形态清晰,大小分布均匀,孔状结构较明显;同时样品b也能较快形成润滑膜,而且绝对磨损量小。因此,样品b已达到或超过了样品a的各项指标,而且耐磨性好,可广泛用作有杂质颗粒介质的高硬度、高抗磨轴承和机械密封。

SiC／Al复合材料的摩擦学特征

综合评述了ＳｉＣ（颗粒、晶须）增强铝复合材料摩擦磨损行为。讨论了增强体的几何形状、位向、含量、尺寸和种类以及材料的热处理制度、载荷和滑动速度对磨损行为的影响。对磨损机制的综合分析指出，金属基复合材料中的磨损，主要是磨粒磨损和粘着磨损，而亚表层裂纹的形成和扩展引起的脱层是磨损的本质所在。

对偶材料对航空刹车副摩擦性能的影响

介绍了粉末冶金对偶和合金钢对偶对航空刹车副摩擦性能的影响 ,对进口刹车副原件和作者所研制的材料进行了摩擦性能试验。结果表明 ,在设计着陆和服役使用条件下 ,与粉末冶金对偶配对使用的刹车副摩擦系数较高 ;在中断起飞条件下 ,则与合金钢配对使用的刹车副摩擦系数要高一些。摩擦材料的磨损 ,在设计着陆条件下 ,与合金钢配对使用的材料磨损比与粉末冶金对偶配对使用的材料磨损大得多 ;服役使用条件下 ,两者的磨损大体相当。作者对这种摩擦性能的差别进行了分析 ,认为造成这种差别主要原因是粉末冶金对偶含有较多的孔隙和石墨。

试验参数对碳纤维-铜复合材料性能的影响

以硫酸铜、碳纤维、铜粉等试剂作为原材料,研究了压制的压力、时间和方式,烧结温度及碳纤维镀铜时间等因素对碳纤维-铜复合材料性能的影响。结果表明,随着压制压力的升高和压制时间的延长,复合材料坯体的密度和压溃强度都先快速后缓慢增加;双向压制坯体的性能优于单向压制坯体;复合材料的密度、强度和耐磨性能随着烧结温度的上升而提高,高于750~800℃时,强度开始下降,密度和抗磨性能保持不变;随着镀铜时间的延长,强度和干摩擦性能先快速提高,而后维持不变,但不影响密度和润滑摩擦性能。

润滑组元对铁基摩擦材料摩擦性能的影响

研究了润滑组元MoS_2、石墨、BN、PbO等对铁基摩擦材料摩擦性能的影响,也研究了摩擦系数与速度、压力、温度;磨损量与压力的关系以及摩擦系数的稳定性。并用润滑组元的结构特性解释了实验结果。

重负荷机械制动铁铜基摩擦材料的研制

介绍了用于重负荷机械作制动材料的铁铜基粉末冶金摩擦材料制造工艺，并对摩擦材料的基本选择、摩擦组元的影响、添加Mo2O3的作用进行了探讨和研究。结果发现，随着等份量的SiC和SiO2总量的增加，摩擦系数增加，材料的磨损率先下降后上升，有一最小磨损率。添加Mo2O3不仅对提高摩擦系数有一定的效果，而且对降低材料的磨损有显著效果。研制了一种摩擦磨损性能良好价格相对低廉的铁铜基重负荷机械制动材料。

激冷铸铁摩擦磨损性能的研究

在室温、载荷及连续润滑条件下 ,用可锻铸铁、耐磨铸铁、球墨铸铁、激冷铸铁与 4 5 # 钢 ,激冷铸铁与耐磨铸铁 ,激冷铸铁与激冷铸铁对磨试验 ,研究了激冷铸铁的摩擦磨损性能 结果表明 ,激冷铸铁的摩擦系数与磨损量均小于可锻铸铁与耐磨铸铁 ,其摩擦系数波动在 0 .0 7～ 0 .12之间 ,属边界润滑或混合润滑 磨损属磨料磨损和分层磨损 在磨料磨损中 ,二体磨料磨损 ,软材料的磨损量大于硬材料 ;在三体磨料磨损中 ,硬材料的磨损量有时大于软材料 激冷铸铁的磨损量随载荷加大、时间延长而增加 ,但有一个转折点 当载荷加到 15 0kg时 ,耐磨铸铁发生过强烈磨损而激冷铸铁则未出现过 ,在激冷铸铁试件的表面上也未发现刮痕和点蚀 因此只要控制接触应力 ,改善润滑条件 。

纤维和纱线绕过圆柱表面时的摩擦问题

分析了非柔性纤维和纱线绕过圆柱体表面时张力增大的规律，并获得了改进的Ｃａｐｓｔａｎ公式．该公式考虑了纤维和纱线的直径以及弯曲性能的影响，解决了将Ｃａｐｓｔａｎ公式应用于纺织材料力学性能分析时所遇到的一些主要困难．

纳米TiO_2/PTFE复合材料的干摩擦磨损性能

利用磨损试验机、扫描电子显微镜等方法研究了表面处理与未处理纳米TiO2 (质量分数为 6% )填充聚四氟乙烯 (PTFE)复合材料的干摩擦性能。结果表明 ,纳米TiO2 能明显提高PTFE耐磨性并改变其磨屑形成机理。表面处理纳米TiO2 在PTFE中能较均匀分散。纳米TiO2 填充PTFE复合材料的摩擦系数比PTFE稍大 ,纳米TiO2 表面处理与否对PTFE复合材料的摩擦系数影响不大 ,但表面处理纳米TiO2 填充聚四氟乙烯耐磨性比PTFE有显著提高 ,表面处理与表面未处理纳米TiO2 填充PTFE复合材料的耐磨性比PTFE可分别提高 7倍和 3倍左右。

气相润滑下氮化硅磨损行为的研究

在３７０℃于气相润滑下对Ｓｉ３Ｎ４分别与Ｍ５０工具钢和Ｓｉ３Ｎ４对磨时的磨损行为进行了试验研究，试验所用润滑剂有三甲苯基磷酸酯、矿物油ＰＲＬ７５５８、油酸和聚酯类合成油ＴＭＰＴＨ．研究结果表明，气相润滑可以有效地降低Ｓｉ３Ｎ４陶瓷的磨损；Ｓｉ３Ｎ４与钢对磨时的磨损比其与Ｓｉ３Ｎ４对磨时的小；在矿物油中添加少量的三甲苯基磷酸酯，或在矿物油中加入适量的聚酯类合成油，都可以进一步降低Ｓｉ３Ｎ４的磨损．Ｘ射线光电子能谱分析发现，Ｓｉ３Ｎ４的摩擦表面形成了主要由元素碳和氧组成的固体润滑膜，三甲苯基磷酸酯在摩擦过程中与钢表面发生摩擦化学作用生成了磷酸铁，同时在气相润滑下钢还向Ｓｉ３Ｎ４的摩擦表面发生了材料转移。研究结果可以作为解决高温发动机润滑和陶瓷高温润滑问题的科学依据。