摩擦配副材料对TC4钛合金微动磨损行为的影响

为合理选用接触副材料以减缓钛合金的微动失效,采用SRV-IV微动摩擦磨损试验机,研究不同载荷条件下,摩擦配副材料GCr15和Si_3N_4对TC4钛合金微动磨损行为的影响。结果表明:较低载荷下选择高硬度的Si_3N_4陶瓷作为摩擦配副更理想,而高载荷下选择GCr15钢作为摩擦配副更理想;TC4钛合金与GCr15钢对磨的磨损机制为磨粒磨损和疲劳磨损,磨损率随载荷增大而减小;Si_3N_4/TC4组成的摩擦副对摩过程中,磨屑的形成过程伴随有硅的水化物产生,使形成的磨屑黏性增加,载荷较小时磨屑易粘结形成致密的第三体层覆盖在TC4钛合金表面,起润滑、承载和隔离摩擦副的作用,降低材料的磨损率;载荷较大时,第三体层在磨粒磨损和黏着磨损作用下从TC4钛合金表面脱落,摩擦副直接接触,磨损率升高。

摩擦配副和摩擦参数对TC29钛合金摩擦磨损性能的影响

钛合金是航空航天、军工、生物等领域重要使用材料之一,但其摩擦磨损性能较差,限制了其在摩擦工况下的应用。对比测试了TC29钛合金在不同摩擦配副和摩擦参数下的摩擦磨损性能。研究结果表明:与GCr15钢对磨时,TC29钛合金的摩擦磨损程度明显高于其与TC29钛合金对磨时的摩擦磨损程度;与GCr15钢对磨时,TC29钛合金的主要磨损机制为磨粒磨损和剥层磨损,与TC29钛合金对磨时,其主要磨损机制为黏着磨损;载荷和对磨转速的增加均会加剧TC29钛合金的摩擦磨损,但具体摩擦磨损的程度受摩擦配副情况及相应的磨损机制的影响。

水润滑陶瓷滑动轴承材料配副摩擦学性能的研究

陶瓷滑动轴承由于材料化学性能稳定,适合在各种与水直接接触的场合下运行。为找到边界水润滑条件下摩擦学性能较优良的陶瓷轴承材料配副及其适合的运行工况,对Al_(2)O_(3),ZrO_(2)陶瓷分别与不同陶瓷材料组成的配副开展了摩擦学性能试验。结果表明:1)Al_(2)O_(3)系列配副的磨损机制为从前期的机械磨损为主逐步过渡到以摩擦化学磨损为主;Al_(2)O_(3)/Si_(3)N_(4)配副的摩擦系数最小,耐磨性好且摩擦接触面较光滑;在选取的4种速度条件下,当摩擦副相对滑动速度为0.157 m/s时,润滑效果最好。2)ZrO_(2)系列配副的磨损机制以磨粒磨损为主,ZrO_(2)/Si_(3)N_(4)配副的摩擦系数和磨损体积最小;在选取的4种速度条件下,当摩擦副相对滑动速度为0.136 m/s时,摩擦系数最小,但其摩擦系数曲线不稳定。

紫铜/铬青铜配副电流稳定性与摩擦学性能关系的探讨

动态受流质量和导电稳定性是衡量载流摩擦配副集电装置性能的重要指标,以纯铜和铬青铜为研究对象,在自制的载流试验机上探讨了低速下载流摩擦配副导电稳定性和摩擦学性能之间的关系。结果表明:导电稳定性和配副的摩擦系数稳定性变化趋势一致且相互促进、互为增益,在获得载流稳定性的同时,摩擦性能也处于稳定的状态;二者随电流、载荷的增大而趋于更加稳定,摩擦副既获得高而稳定的动态受流能力,又处于良好的摩擦学特性状态,有利于提高耐磨性、降低磨损。

B_(4)C&H-DLC薄膜在过氧化氢溶液中的摩擦学行为研究

采用闭合场非平衡磁控溅射技术在316L不锈钢表面沉积硼、氢掺杂类金刚石碳(B_(4)C&H-DLC)薄膜,利用扫描电镜(SEM)、Raman、X射线光电子能谱仪(XPS)、纳米压痕和线性往复摩擦试验机等系统分析了B_(4)C&H-DLC薄膜的结构、力学性能及过氧化氢水溶液中与不同对偶球的摩擦学行为.结果表明:B_(4)C&H-DLC薄膜在过氧化氢环境中与Al_(2)O_(3)球相对摩擦时,有严重的磨粒磨损行为,摩擦系数与磨损率较高.此外,B_(4)C&H-DLC薄膜在过氧化氢环境中与Si_(3)N_(4)和SiC球相对摩擦时发生了复杂的摩擦化学反应,形成了硅胶和硼酸的摩擦化学产物,发挥了减摩抗磨作用[磨损率较低分别为0.8×10^(-7)和1.0×10^(-7)mm^(3)/(N·m)].因此,本研究为碳基薄膜在氧化条件下摩擦副的合理设计和应用提供了试验依据,同时也为保护在苛刻环境工作的机械部件提供了1种可行方法.

Ti_3SiC_2-Ag复合材料与不同摩擦配副的摩擦磨损性能

采用放电等离子烧结技术制备了Ti3Si C2-Ag复合材料,研究了其在室温下与Si3N4、Al2O3、Si C等摩擦配副对摩时的摩擦磨损性能,并与纯Ti3Si C2材料在相同摩擦配副条件下的摩擦磨损性能进行了对比。运用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪等对磨损表面的形貌组织和元素价态等进行了表征分析,并探讨了摩擦磨损机理。结果表明:摩擦配副材料的不同对Ti3Si C2-Ag复合材料的摩擦磨损行为有显著影响,Ti3Si C2-Ag复合材料与Si C和Si3N4对摩时,磨损率均较低,尽管存在晶粒拔出等机械磨损,但Ti O2和Si Ox等摩擦氧化膜的形成有效地抑制了晶粒拔出并起到了减摩作用;Ti3Si C2-Ag复合材料与Al2O3对摩时磨损率则较高,以脆性断裂、晶粒拔出为主的机械磨损是该摩擦副的主要磨损机制。Ti3Si C2材料与Si3N4和Al2O3对摩时,包含脆性断裂、晶粒拔出、脱落以及磨粒磨损在内的机械磨损是其主要的磨损机制;Ti3Si C2材料与Si C对摩时,磨损表面的塑性变形和氧化膜起到了抑制晶粒拔出的作用,使得Ti3Si C2的磨损率相对较低。

多功能室温液态金属在不同摩擦副条件下的润滑性能研究

室温液态金属是一类物理化学行为非常独特的新型功能物质,其诸多性能和用途尚未可知.本论文中初步探索了Ga_(75.5)In_(24.5)和Ga_(65)In_(22)Sn_(13)两种液态金属润滑特性与摩擦配副选材间的关系.结果表明:镓基液态金属在钢及陶瓷表面的润湿性能不佳,接触角大于120°.采用AISI 52100钢和陶瓷配副时,镓基液态金属表现出良好的润滑特性和极佳的承压能力;采用AISI 52100钢自配副时,镓基液态金属的减摩效应不明显,但能较大幅度降低材料的磨损率;采用陶瓷-陶瓷配副时,镓基液态金属几乎没有润滑作用.镓基液态金属润滑特性差异与其在材料表面的摩擦化学反应有关.

高速载流摩擦试验机的研究与应用

为满足我国高速电气化铁路的发展要求,研制新型的高速列车受电弓-滑板材料的试验研究。我们研制了HST-100型高速载流摩擦磨损试验机,其主要性能完全满足模拟高速铁路实际工况下的速度、载荷及电流等参数的要求,能够对不同材质的摩擦配副材料进行高速工况条件下的载流摩擦磨损试验。

浸金属碳材料载流质量与摩擦学性能的关系

以浸金属碳材料为研究对象,在HST-100载流摩擦试验机上研究了不同摩擦条件下浸金属碳材料摩擦学性能与载流质量的变化。结果表明,速度对载流摩擦性能影响最大,当超过阈值70 m/s时,摩擦副材料载流质量和摩擦学性能显著降低,平均载流效率由98%降到67.8%,平均载流稳定性下降了83%,平均磨损率上升了510%。微观组织观察表明,随速度和电流增加,摩擦配副接触表面膜中金属膜占比逐渐减小、碳膜占比逐渐增大,载流质量和摩擦学特性随之降低。载流摩擦过程中,载流质量和摩擦学特性相互影响,在摩擦配副获得较高载流质量的同时,又具有良好的摩擦学特性,有利于提高材料的导电性、降低磨损。