3D打印短碳纤维/树脂复合材料摩擦特性研究

为制备低碳纤维含量的耐磨复合材料,使用3D打印技术结构可设计的优势对纤维排列进行调控,从而影响碳纤维增强环氧树脂基复合材料的摩擦磨损性能。成功制备堆叠和仿生螺旋结构的3D打印复合材料,探究复合材料的硬度、导热系数、摩擦磨损性能与打印结构的关系。结果表明,由于纤维排列方式及层间应力传递效率不同,0°堆叠结构和仿生螺旋结构的样品显示出最低磨损率,分别为1.272×10^(-4)mm^(3)/(N·m)和1.283×10^(-4)mm^(3)/(N·m),获得了低碳纤维含量下耐磨性能优异的短切碳纤维增强树脂复合材料。研究成果展示了3D打印仿生螺旋结构复合材料在摩擦磨损领域的显著优势。

WSe_2纳米片的合成及其摩擦学性能研究

利用固相反应法在真空石英管中制备出了具有无机类纳米片层状结构的WSe2。对所合成的纳米材料分别用扫描电子显微镜、透射电子显微镜进行表征并对生长机理进行了分析;将其以不同质量分数分散到基础油HVI750中,利用摩擦磨损试验机及非接触式光学轮廓仪初步研究了其摩擦学性能,并通过测量摩擦副接触表面间油膜电阻监测其摩擦表面的成膜情况。结果显示生成物中含有两种尺度的六边形WSe2纳米形貌;含2%(质量比)WSe2润滑油添加剂的油样相对于基础油HVI750在载荷2 N,转速400 r/min,摩擦半径7 mm,实验时间30 min条件下的减摩(摩擦系数0.083)耐磨(比磨损率9.008×10-6mm3.m-1.N-1)性能较佳,平均油膜电阻为95.28 kΩ。因此得出WSe2做润滑油添加剂具有较好减摩抗磨性能,摩擦机理被提出。

WS_2纳米棒的合成及其摩擦学性能

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为表面活性剂,利用水热合成法在180℃条件下成功制备出WS2纳米棒。用XRD、SEM、TEM和HRTEM对WS2纳米棒的结构进行表征和分析,并提出了可能的生长机理。将WS2作为润滑油添加剂加到基础油中,用CETR UMT-2摩擦磨损仪测试其摩擦学性能。结果表明:WS2纳米棒作为润滑油添加剂表现出良好的摩擦性能。

W掺杂NbSe_2及其Cu基复合材料摩擦学性能研究

本文利用固相合成法制备W掺杂的NbSe2,且以Nb1-xWxSe2为固体润滑相,Cu为基体相,通过粉末冶金的方法制备出不同质量百分比含量的Nb1-xWxSe2/Cu基复合材料。利用XRD、SEM、TEM测试手段分析了样品中的相成分、微观形貌,采用电阻率检测仪、材料试验机和排水法测试块体样品的电阻率、硬度和密度,并用摩擦磨损试验机对其摩擦磨损性能进行评价。结果表明随着W掺杂量的增加,Nb1-xWxSe2的形貌由规则的微米六方片转变为纳米片和纳米带的混合,掺杂对电阻率影响不大。随着Nb1-xWxSe2添加量的增加,Nb1-xWxSe2/Cu基复合材料的电阻率缓慢升高,摩擦系数呈现不同规律变化。当Nb1-xWxSe2中W掺杂量x=0且其添加质量为10%时,NbSe2/Cu基复合材料体系拥有最佳摩擦磨损性能,摩擦系数为0.15,磨痕平滑且宽度较窄。当Nb1-xWxSe2中W掺杂量x=3%且Nb0.97W0.03Se2的添加质量为5%时,Nb0.97W0.03Se2/Cu基复合材料拥有最佳摩擦磨损性能,摩擦系数为0.17,磨痕更加平滑且磨痕浅。这是由于Nb0.97W0.03Se2中同时均匀存在纳米带和纳米片,它们互相缠绕在一起,在复合材料中纳米片起到润滑成膜的作用,纳米带类似于鸟巢中的草屑和树枝,起到了增强增韧的作用,促使材料的力学和摩擦学性能同时提高。

磁控溅射W-T-iN/MoS_2薄膜及其摩擦学性能研究

采用W靶、Ti靶及MoS2靶,先制备W-T-iN薄膜,然后再在其上面沉积MoS2纳米薄膜得到W-T-iN/MoS2纳米双层薄膜,通过多次实验得到溅射W-T-iN/MoS2薄膜的最佳工艺如下:溅射气压1.0 Pa,靶基距为100 mm,溅射功率为:W靶,Ti靶均为200W,MoS2靶为150 W;制备W-T-iN薄膜溅射时间为1 h,样品台加热600℃;制备MoS2纳米层时间为0.5 h。使用X射线衍射仪,扫描电子显微镜对薄膜的成分和结构进行分析。采用纳米压痕测试系统测试薄膜的纳米硬度和弹性模量,采用VEECOWYKONT1100非接触光学表面轮廓仪测试薄膜的表面及磨痕粗糙度;UMT-3摩擦磨损试验机在大气、室温、无润滑条件下对薄膜摩擦磨损性能分析,结果表明:在大气环境中,W-T-iN/MoS2薄膜摩擦性能要优于纯W-T-iN薄膜。

磁控溅射Sn-Sb-Cu薄膜的制备及摩擦学性能研究

采用双靶磁控溅射方法,在合适的溅射参数下在40Cr钢基体上制备巴氏合金薄膜,并对其结构以及摩擦学性能进行分析。结果表明:薄膜中出现Sn,SbSn,Cu6Sn5多种物相,其纳米硬度为5.7 GPa,弹性模量为235 GPa,具有较高的弹性模量硬度比;油润滑时在合适的载荷和转速下巴氏合金薄膜和对磨件之间会形成动压油膜,从而降低摩擦磨损,其中在0.3 N载荷、150 r/min转速下摩擦因数可低至0.05;巴氏合金薄膜不适合用于干摩擦。

碳包覆WSe_2纳米棒的制备及其摩擦学性能

以马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-MA)为碳源,以一锅煮工艺即在800℃、密闭条件下,通过钨-硒的固相合成和碳源的热解碳化,成功地制备出碳包覆二硒化钨(WSe2@C)纳米棒,并使用XRD、Raman、EDS、SEM和TEM对其组成、结构及形貌进行了表征。结果表明,WSe2纳米棒的直径为20 nm,包覆层为无定形碳,厚度为40 nm。TG-DSC分析表明,该复合材料的热氧稳定性比纯WSe2提高了约50℃。另外,将WSe2@C作为润滑添加剂应用到基础油石蜡中,使用UMT-2球-盘模式摩擦磨损测试仪考察其摩擦学性能。结果发现,适量(比如0.5wt%)WSe2@C纳米棒的加入,能有效地改善石蜡的减摩抗磨性能,显示出良好的润滑性能。

二硫化铌纳米线作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究

通过固相沉积法合成了一维硫化铌纳米材料,用透射电子显微镜表征了该一维纳米材料的形貌特征。将硫化铌纳米线作为润滑油添加剂,按不同质量分数配比,用MS-T3000摩擦试验机评价了其摩擦性能,探讨了含硫化铌纳米材料润滑油的摩擦机制。结果表明,在低载荷时,含有NbS2添加剂的润滑油并没有优势,在高载荷时可以有效减小摩擦因数;单独增加添加剂质量分数,不能相应减小摩擦磨损,且在低载荷时,摩擦因数还会随质量分数的增加而变大,但在高载荷时,随着NbS2质量分数的增加,摩擦因数减小。添加剂有利于提高润滑油的承载能力,其优异的承载能力可能归结于3个方面:独特的闭合结构、润滑膜转移机制和填充条件修复机制。

硒掺杂对NbS_2形貌的影响及其摩擦学性能研究

通过固相合成NbS2及Se掺杂NbS2,采用X射线衍射、扫描电镜、能量色散谱分别分析了样品中的相成分、微观形貌和元素成分;结果表明掺杂Se后NbS2由纳米长板纳米线混合状转变为形貌新颖、分布均匀、表面光滑的纳米六方薄片。采用UMT-2摩擦磨损试验机测试其作为润滑油添加剂的摩擦学性能,结果表明掺杂后的NbS2纳米六方片的摩擦性能远远好于掺杂前的NbS2。

CNTs/NbSe_2/Cu基自润滑复合材料的制备及其摩擦学性能研究

将CNTs、Se粉和Nb粉按一定化学计量比均匀混合,通过固相反应生成碳纳米管(CNTs)/NbSe2复合材料,然后以生成的CNTs/NbSe2复合材料为固体润滑相,Cu为基体相,通过粉末冶金的方法制备出了CNTs/NbSe2/Cu基自润滑复合材料。利用UMT-2摩擦磨损试验机对材料的摩擦磨损性能进行评价,结果表明NbSe2/Cu基自润滑复合材料具有较好的摩擦学性能,磨痕平滑;随着1%(质量比)CNTs的加入,CNTs/NbSe2/Cu基自润滑复合材料摩擦学性能更为优异,其磨痕更平滑。这是由于具有优异润滑性能的NbSe2和均匀弥散分布在Cu基体中的大长径比管状结构的CNTs一起起到了协同强化和减摩耐磨作用,最终导致材料的机械和摩擦学性能同时提高。

Nb_(1-x)W_xSe_2的制备及其摩擦学性能研究

通过W掺杂固相合成Nb1-xWxSe2,采用X射线衍射、扫描电镜、透射电子显微镜分析了样品中的相成分、微观形貌和元素成分;结果表明随着W掺杂量的增加,其形貌有较大的不同:形貌由规则的微米六方片转变为不规则纳米片和纳米带的混合,且其晶向的相对强度也随W掺杂量的不同发生一定改变。将Nb1-xWxSe2作为润滑油添加剂添加到基础油中,使用UMT-2型摩擦磨损试验机对其摩擦学性能进行测试,并对摩擦机理进行了解释。结果表明:NbSe2六方片作为润滑油添加剂具有良好的减摩抗磨性能,且掺杂W后的Nb1-xWxSe2作为润滑油添加剂的摩擦性能要优于纯的NbSe2,其中以W掺杂量为3%时的Nb1-xWxSe2,其含量为5%(质量比)时的油样摩擦性能最佳,并提出其减摩机理。

NbS_(2-x)Se_x的制备、表征及其摩擦学性能

本文采用固相反应合成了NbS2-xSex纳米材料。并分别采用XRD、SEM、TEM、HRTEM进行了结构、形貌和成分的分析表征。系统研究了合成温度、保温时间及不同掺杂量对产物晶型和形貌演化的影响及规律性。结果表明Se的掺杂使NbS2-x Sex的形貌由纳米带(板)转变为纳米片,衍射峰明显宽化,峰强变弱,晶粒细化。且掺杂量、保温温度及时间对产物的形貌影响较大;在750℃下保温2 h得到的掺杂5at%Se的NbS1.9Se0.1形貌良好。将NbS2-xSex作为液体石蜡油的添加剂的UMT-2摩擦学实验结果表明掺杂后的NbS2-xSex具有优异的摩擦性能,其中掺杂5at%的Se在750℃下保温2 h的NbS1.9Se0.1摩擦性能最佳,同时对其摩擦机理进行了解释。

模板法合成MoS_2纳米管及其摩擦学性能的研究

为了研究MoS2纳米管的摩擦学性能,用模板法在低温(450℃)条件下热分解(NH4)2MoS4合成出MoS2纳米管,利用SEM,EDS,TEM和AFM对样品的形貌和结构进行分析。结果表明:用模板法制备的MoS2纳米管的形状和尺寸高度均匀一致,直径约为100nm,长度大于5μm,与模板孔洞的参数一致。在CETR UMT-2试验机进行摩擦实验,结果显示MoS2纳米管具有优良的润滑性能。

片状MoS_2/MoS_(1.5)Se_(0.5)纳米复合材料的制备及其摩擦学性能研究

将钼粉与升华硫和硒粉的混合粉末按一定化学计量比混合,通过固相反应法成功制备出了均匀的片状纳米颗粒。分别使用X射线粉末衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）以及透射电子显微镜（TEM）对该纳米粉体进行结构表征和分析,发现该粉体为MoS2/MoS1.5Se0.5混合晶相,晶粒尺寸在300-600 nm,厚度约为5 nm的片状结构。将该MoS2/MoS1.5Se0.5纳米片作为润滑油添加剂添加到基础油中,使用UMT-2型摩擦磨损试验机对其摩擦学性能进行测试,并对摩擦机理进行了解释,结果表明MoS2/MoS1.5Se0.5纳米片作为润滑油添加剂具有良好的减摩抗磨性能。

球磨-固相烧结合成WS_2六方纳米片及其摩擦学性能

以硫粉和钨粉为原料,通过球磨-固相烧结的方法合成WS2六方纳米片,采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）对产物的物相、形貌和微观结构进行了表征,根据试验结果提出了其可能的生长机理,并通过摩擦试验对其摩擦磨损性能进行评价。结果表明：制备WS2六方纳米片的最佳工艺条件为700℃保温1h,在该条件下合成的WS2纳米片厚度均匀,约为100nm,直径在1~2μm;在基础油中添加了WS2六方纳米片后,摩擦因数降低,有效改善了基础油的摩擦学性能。

固相烧结合成WSe2纳米棒的微观形貌及摩擦学性能

将钨粉和硒粉按物质的量比为1∶2.2混合并球磨后,再在600~800℃进行固相烧结合成了纳米WSe2,对其微观形貌进行表征;然后将在600℃合成的WSe2纳米棒作为润滑油添加剂加入到HVI500基础油中,研究了它的摩擦学性能。结果表明：在700,800℃合成的纳米WSe2为片状,在600℃合成的纳米WSe2为棒状,该纳米棒的直径约为500nm,长约为800nm;与HVI500基础油相比,2%WSe2纳米棒＋HVI500基础油的摩擦因数约降低了40%,具有较好的减摩作用。

分级微纳结构MoS_2空心球的制备及其摩擦性能

0引言 近年来,具有复杂分级结构的物质由于具有新颖的磁学和电学性能而被广泛用于生物技术,催化剂,光学器件,药物释放,光子晶体中。利用各种物理和化学方法,研究者们在制备各种纳米/微米尺度的分级结构上取得了很大的进步,这其中包括：仿生、纳米尺度单元的定向聚集、水热法、

NbSe_2/CeNbO_4纳米复合材料的制备及其摩擦性能研究

将硒粉、铌粉和二氧化铈粉末按一定质量比混合,通过在800℃下原位固相反应合成出NbSe2/CeNbO4纳米复合材料。分别使用X射线粉末衍射仪和扫描电子显微镜分别分析了样品中的相成分和微观形貌,结果表明:NbSe2/CeNbO4纳米复合材料为NbSe2和CeNbO4的混合晶相;其中NbSe2为径向尺寸3μm、厚度200 nm的纳米六方片,表面光滑;CeNbO4为80 nm的纳米小球,颗粒大小均匀。采用UMT-2摩擦磨损试验机对其摩擦性能进行测试,结果表明:NbSe2/CeNbO4纳米复合材料和纯的NbSe2作为润滑油添加剂与纯基础油相比均具有良好的抗载润滑减摩性能,且NbSe2/CeNbO4摩擦学性能要优于纯的NbSe2,并对其摩擦机理进行了解释。

NbSe_2/CeNbO_4纳米复合材料的制备及其铜基复合材料摩擦性能研究

将Se粉、Nb粉和CeO2粉末按一定质量比混合,通过在800℃下原位固相反应合成出NbSe2/CeNbO4纳米复合材料。分别以NbSe2/CeNbO4纳米复合材料为固体润滑相,Cu为基体相,通过粉末冶金的方法制备NbSe2/CeNbO4-Cu基复合材料。使用X射线粉末衍射仪和扫描电子显微镜分别分析了样品中的相成分和微观形貌,并用摩擦磨损试验机对其摩擦磨损性能进行评价。结果表明:NbSe2/CeNbO4纳米复合材料为NbSe2和CeNbO4的混合晶相,NbSe2/CeNbO4-Cu基复合材料和NbSe2-Cu基复合材料均具有良好的抗磨减摩性能,且添加NbSe2/CeNbO4的Cu基复合材料摩擦学性能要优于添加NbSe2的Cu基复合材料,并对其摩擦机理进行了解释。

无压烧结合成高纯度Ti_3SiC_2粉体

本文通过优化混合方式将Ti、Si、石墨和Al等粉末按照一定配比混合后,在1 420℃氩气保护下合成了Ti3SiC2粉末。用XRD和SEM分别分析了样品中的相成分、微观形貌,计算得出其质量百分含量,高达96.7%,研究了烧结工艺中降温速率对Ti3SiC2微观形貌的影响,并讨论了其生长机理。本工艺原料混合简单有效,得到的产品纯度高,因而有助于实现Ti3SiC2粉末的批量生产。