超低温摩擦学研究进展

近年来,随着深空探测、超导和量子计算等技术的发展,越来越多的装备需要在极端低温工况下服役,超低温引起的润滑问题日益显现.目前超低温摩擦学研究相对较少,主要集中在材料摩擦学性能的变化研究方面,对其背后作用机制的研究并不深入.超低温下大多数固体润滑材料的耐磨性能变差,难以满足长时间服役需求;材料的摩擦学行为受环境、制备方法以及材料种类等众多因素影响,摩擦学性能变化趋势和程度有所不同,难以形成统一的认识.本文作者从超低温对材料原子和电子运动抑制作用的本质出发,归纳分析了超低温对润滑材料摩擦学性能的影响机制,从超低温引起力学性能变化、摩擦界面间的化学反应活性变化、相结构及界面结构变化以及电子-声子耦合等微观能量耗散形式等4个方面的影响机制进行了介绍,并对未来超低温摩擦学的发展方向和亟需解决的问题进行了展望.

润滑剂中微纳米润滑材料的研究现状

随着纳米技术的发展,微纳米润滑材料在润滑剂中已得到广泛的应用.本文对润滑剂中微纳米润滑材料进行分类,通过分析润滑剂承载能力变化,对偶件磨损表面的修复情况,评价了不同类型微纳米润滑材料的摩擦学性能,总结了微纳米润滑材料在润滑剂中的特点,并根据微纳米润滑材料自身的理化性能,提出主要的减摩、抗磨和自修复机理,即光滑或超光滑表面滚动摩擦作用机理、沉积膜机理、嵌入渗透层/摩擦化学反应膜机理.最后,提出了微纳米润滑材料应用于润滑剂中存在的问题和今后关于该研究发展的一些建议.

石墨含量对石墨固体润滑涂层摩擦学性能的影响

利用简便的刷涂法在钢基体表面制备了石墨固体润滑涂层。利用MM200型摩擦磨损试验机对不同石墨含量的固体润滑涂层进行了详细的摩擦学性能对比试验。结果发现,石墨固体润滑涂层的摩擦学性能与石墨含量之间呈“马鞍形”变化规律,当石墨的质量分数为28%时,固体润滑涂层的减摩、耐磨性能最佳。

层状固体润滑薄膜的研究进展

层状物固体润滑薄膜是固体润滑薄膜中最常用的形式。本文针对4种有代表性的层状物固体润滑薄膜(硫化亚铁、二硫化钼、石墨及二硫化钨薄膜)的制备方法及摩擦学性能进行了详细论述,这些薄膜都具有优良的减摩、耐磨、抗擦伤性能,但不同的薄膜其摩擦学性能有差异,适用工况也不尽相同。

纳米材料固体润滑干膜摩擦学性能研究

通过对纳米材料的筛选、预处理，并与普通固体润滑剂充分研磨、搅拌等一系列工艺措施，开发出纳米材料固体润滑干膜。进行了纳米材料固体润滑干膜的摩擦磨损实验，表明纳米Al2O3可以大幅度提高固体润滑干膜的耐磨性，延长了固体润滑干膜的使用寿命，拓宽了固体润滑材料的应用范围，为纳米材料固体润滑干膜的广泛应用提供了有力依据。

金属基固体自润滑材料的研究概况

金属基固体自润滑材料是材料科学研究领域的一个重要发展方向 ,因其在特殊条件下具有优良的摩擦学特性而受到人们的广泛关注。为促进该类材料的研究与应用 ,作者综述了某些金属基固体自润滑材料的研究概况 ,重点介绍了其摩擦学特性或相关物理力学性能 。

微胶囊/LLDPE自润滑复合材料的制备及其摩擦性能

以聚砜为壁材,润滑油为芯材,采用溶剂挥发法制备了润滑油微胶囊,考察了芯壁质量比对微胶囊芯材含量和壁厚的影响。在芯壁质量比为1.25∶1.00,搅拌速度为400 r/min,实验温度为36℃时,所制备的微胶囊具有高的热稳定性,初始降解温度为240℃,平均粒径为130μm,壁厚约5μm,芯材含量为微胶囊质量的53.25%。将制得的微胶囊添加到线性低密度聚乙烯(LLDPE)基体中,制得LLDPE基自润滑复合材料,对其摩擦磨损性能进行了测定,揭示了自润滑机理。结果表明,当润滑油微胶囊添加质量为LLDPE质量的20%时,LLDPE基自润滑复合材料的摩擦系数及磨损率,相较于纯LLDPE分别降低了25.4%和65.3%。

几种复合添加剂在聚醚中的摩擦学行为研究

考察了在聚醚 (SDM 0 2C)中分别加入不同质量分数的HL 343与国际品牌Hitec 343、Mobil 2 5 2三种复剂的极压抗磨性 ,初步探讨了添加剂的作用机理。结果表明 ,国产的HL - 343复剂最大无卡咬负荷较高 ,低载长磨磨斑小、痕迹轻 ,主要原因是由于复剂在摩擦中游离出的活性磷元素生成了抗剪切强度很低的薄膜 ,减少了摩擦磨损 ;HL 343综合抗磨性能优于两种进口高性能添加剂Hitec 343和Mobil 2 5 2 ,HL 343复剂完全可以取代进口同类产品。

纳米固体润滑干膜在重载车辆上的应用

通过研究添加纳米固体润滑干膜的摩擦学性能 ,表明添加纳米Al2 O3 可以大幅度提高固体润滑干膜的耐磨性 ,延长了固体润滑干膜的使用寿命 ,将其应用于重载车辆零部件 。

某些金属基固体自润滑材料的研究概况

金属基固体自润滑材料是材料科学研究领域的一个重要发展方向,因其在特殊条件下具有优良的摩擦学特性而受到人们的广泛关注,为促进该类材料的研究与应用,作者综述了某些金属基固体自润滑材料的研究概况,重点介绍了其摩擦学特性或相关物理机械性能,并提出了该类材料几个值得重视的发展趋势。

深过冷Ni-Pb-Cu固体自润滑材料摩擦行为研究

采用深过冷快速凝固方法制备了均质N i-Pb-Cu偏晶合金,用扫描电镜对其组织进行了观察,在摩擦试验机上对其试样进行了摩擦性能测试,并分析了其摩擦磨损机制。结果表明:制备的N i-Pb-Cu偏晶合金其凝固组织为硬基体上均匀地分布着软质点;N i-Pb-Cu合金的摩擦学特性随过冷度的提高而呈上升趋势,从而在理论上证实采用深过冷技术制备难混熔偏晶合金固体自润滑材料是可行的;N i-Pb-Cu偏晶合金与45#钢的磨损为磨屑磨损、粘着磨损。

2种改性聚四氟乙烯固体润滑剂的摩擦学二次转移行为

为改善聚四氟乙烯(PTFE)复合材料的性能,将青铜粉(Bronze)、聚酰亚胺(PI)填充PTFE材料对其进行改性,采用冷压成型、自由烧结工艺分别制备了2种固体润滑剂,在改装的M-2000型摩擦磨损试验机上考察了2种固体润滑剂的二次转移性能;用扫描电子显微镜对上试样的磨损表面进行观察和分析。结果表明:PTFE复合材料作固体润滑剂所形成的二次转移能够改善体系的摩擦学性能,填料的加入增强了PTFE复合材料转移膜与底材的结合强度,起到了保护金属表面的作用;PTFE/Bronze比PTFE/PI的复合材料更适宜作润滑源使用。

材料力学性能对摩擦润滑性能的影响

建立了理想工况下的点接触数学模型,用光学测量方法对模型进行了验证.研究了钢、铜、铝及复合材料形成摩擦副时,材料的力学性能对摩擦润滑性能的影响.当外加载荷为80 N时,卷吸速度由1 mm/s增加至10 000mm/s的过程中,综合对比了不同摩擦副材料形成的接触区域最大压力、中心油膜厚度和最小油膜厚度等摩擦润滑性能参数之间的关系,并分析了这些参数随速度的变化关系,引入压力峰值比来判断二次压力峰的变化.

Ni-P-PTFE自润滑镀层的耐磨性能及其增强机理研究

采用化学复合镀技术将纳米聚四氟乙烯(PTFE)微粒沉积到化学镀Ni-P镀层中。扫描电镜(SEM)表明:镀层内PTFE微粒分散均匀,与Ni-P镀层结合紧密。摩擦磨损实验表明:在100N作用下,Ni-P-PTFE镀层的摩擦因数约为0.03,具有良好的摩擦学性能。热处理后的摩擦磨损实验表明:经热处理后,镀层仍具有较低的摩擦因数和良好的耐磨性能。

Cu元素调控铁基高温自润滑复合材料的力学及摩擦学性能

利用X射线衍射仪、光学电镜分析Cu含量不同的铁基复合材料的物相和形貌,发现随Cu含量的增加,材料的裂纹逐渐减少,从而影响力学性能。运用扫描电镜、EDS能谱测试、三维轮廓测试仪表征复合材料的断口、磨痕表面,发现复合材料中Cu的增加使其断裂机制由脆性断裂向韧性断裂转变,复合材料的摩擦学性能有所改善,尤其在高温测试条件下,生成的CuO与石墨、MoS2协同作用,改善了铁基自润滑复合材料的摩擦学性能。

层状磷酸锆作为无水钙基脂添加剂的摩擦性能

以α-Zr(HPO_4)·H_2O(α-ZrP)作为无水钙基脂添加剂,通过SRV-V高频线性往复摩擦磨损试验机研究了其摩擦学性能。采用3D白光干涉仪、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)观察并分析了磨损表面形貌和元素分布。结果表明,α-ZrP能显著提高润滑脂的承载、减摩抗磨性能。在长时间摩擦过程中,α-ZrP可以在摩擦副表面形成一层保护膜,有效地减少摩擦磨损,增强了润滑脂的抗磨、减摩性能。

不同固体润滑下人字闸门底枢摩擦特性的销盘试验研究

人字闸门底枢长期在水下的低速重载下运行,易出现由磨损导致的故障,为此,三峡五级船闸的闸门已采用油脂和固体润滑剂混合润滑方式以减少摩擦磨损.为了研究石墨、二硫化钼和聚四氟乙烯固体粉末对底枢摩擦副材料(45钢和锡青铜)摩擦学性能的影响,以三峡人字闸门底枢为研究对象,依据计算结果设计销/盘配对副面结构,在MMW-1A立式万能摩擦磨损试验机上开展磨损试验研究,并结合表面三维形貌测试和铁谱测试对摩擦磨损结果进行分析,结果表明:在试验条件下,聚四氟乙烯的摩擦系数最小,石墨次之,二硫化钼的摩擦系数最大;磨损量从小到大依次为石墨、聚四氟乙烯和二硫化钼;石墨润滑条件下磨损形式仅为单一的黏着磨损,二硫化钼和聚四氟乙烯润滑条件下磨损形式为黏着磨损和疲劳磨损,且石墨润滑产生的磨粒粒径要小于二硫化钼和聚四氟乙烯润滑产生的磨粒粒径,综上认为石墨是三者中性质较优的固体润滑剂.在此基础上开展了石墨润滑下的13 h连续磨损试验,得到其摩擦系数和磨损量的变化规律,为人字闸门底枢摩擦副的固体润滑设计提供理论依据.

固体润滑剂对陶瓷制动摩擦材料摩擦性能的影响

固体润滑剂是制动摩擦材料中不可缺少的一类原材料,对稳定摩擦系数、降低磨损率、保护摩擦盘起重要作用。本文用热重分析仪测定了三种固体润滑剂(二硫化钼、三硫化二锑和天然石墨)在氧气氛中的热失重曲线,用扫描电镜观察了它们的颗粒尺寸,用定速摩擦性能测定仪研究了它们对陶瓷摩擦材料摩擦性能的影响。实验结果表明,二硫化钼对稳定摩擦系数和降低磨损率的效果最好,其次为天然石墨,三硫化二锑较差。

石墨烯基薄膜作为固体润滑材料的研究现状及展望

近年来,微型机械系统对摩擦接触表面和界面性能的要求越来越高,表界面设计与改性问题亟待解决。石墨烯自发现以来,由于具有高机械强度、超薄的厚度、原子级光滑表面及低的层间剪切力和高的化学稳定性,作为表面固体润滑材料在摩擦学领域成为研究热点。本文主要介绍了石墨烯及其衍生物薄膜材料的制备方法,作为固体润滑材料在摩擦学方面的研究现状,指出石墨烯薄膜在摩擦应用时仍须进行机制研究和技术突破。

固体润滑涂层用陶瓷材料的摩擦性能研究

以聚氨酯树脂作为粘结剂,WS_2纳米棒、MoS_2及NbSe_2纳米纤维陶瓷材料为固体润滑剂的固体润滑涂层在摩擦实验机上进行摩擦试验,观察固体润滑涂层的摩擦系数变化曲线和磨痕形貌,并简单分析了其减摩机理。