高载荷条件下的材料表面摩擦因数测量

针对材料表面高载荷条件的要求,提出了测量摩擦因数的方法,并进行了相应测试装置的设计,该测试装置由正向加载装置、侧向加载装置和数据处理装置3部分组成。可以用来测量高载荷条件下材料表面的静摩擦因数和滑动摩擦因数,同时得到整个滑动过程中摩擦因数变化情况。利用该装置对某国防减摩涂层进行了测试,结果表明在高载荷条件下该涂层对碳钢表面具有较好的减摩效果。

聚四氟乙烯涂层在高载荷条件下的摩擦学性能研究

制备了以45#钢为基体的聚四氟乙烯（PTFE）涂层,利用自制的高载荷条件下摩擦因数测试装置研究了PTFE涂层的摩擦学性能,结果表明：PTFE涂层在4~90MPa范围内具有优良的减摩性能,最低摩擦因数为0.032。正压力与摩擦因数服从负指数衰减模型（Fit Exponential Decay）,随着载荷的增加,静摩擦因数和滑动摩擦因数先迅速降低,然后趋于定值。

高载荷条件下石墨-石墨摩擦副的摩擦学特性研究

利用研制的高载荷条件下摩擦因数测试装置，研究了石墨／石墨摩擦副在空气、水和油介质中的摩擦学特性。结果表明：在4～15MPa范围内，随着载荷的增加，摩擦副在空气、水和油介质中的摩擦因数都逐渐降低；在油介质中摩擦副的摩擦因数最小，在水介质中摩擦因数变化最平稳，在空气中摩擦因数最大，且随载荷的增加变化幅度最大。磨损表面原始形貌对比分析表明，在空气中，摩擦副表面处于边界润滑状态，主要磨损机制是粘着磨损和犁削；水润滑条件下为轻微犁削；油润滑条件下，摩擦副表面处于为边界润滑和流体润滑状态，油中的减摩剂对试样表面有抛光作用。

凝胶注模成型制备微多孔氮化硅陶瓷

采用凝胶注模法,在无其它添加剂的条件下,通过提高单体含量,成功制备出高性能微多孔氮化硅陶瓷,陶瓷抗弯强度高达137MPa以上,气孔率高达50%以上,孔中径小于1μm。结果表明:随着有机单体含量的增加,氮化硅微多孔陶瓷气孔率单调增加;随着固含量的增大,氮化硅微多孔陶瓷气孔率单调下降,抗弯强度先上升然后又下降,固含量有一优化值,此时陶瓷体抗弯强度最大;随着烧结温度的增加,氮化硅陶瓷强度单调增加,而气孔率单调下降。

去应力退火对Cu膜纳米压入蠕变性能影响的研究

在 JGP560 V磁控溅射镀膜设备上镀制多晶 Cu膜,选取沉积态和经过 3 h去应力退火的退火态两种 Cu膜,利用纳米压入技术测量了其室温下的蠕变性能。试验结果显示去应力退火后的 Cu 膜残余应力反而升高;且其室温蠕变性能与沉积态的 Cu 膜有很大的不同;随保载载荷升高,两种状态下的 Cu 膜蠕变应力指数均升高。分析认为这是由于退火造成膜基体系内应力的变化,同时减少了薄膜中的各种点缺陷和线缺陷,从而改变了 Cu膜蠕变性能的结果。

晶粒尺寸及加载载荷对多晶Cu膜纳米压入硬度影响的研究

用高真空磁控溅射在Si片上沉积纳米晶Cu膜和非纳米晶Cu膜，通过纳米压入实验得到薄膜硬度。发现晶粒尺寸对薄膜材料的压痕尺寸效应有比较大的影响，同时随加载载荷的升高，纳米晶薄膜硬度的变化与非纳米晶薄膜有很大的不同。分析认为这是因为晶粒尺寸达到纳米尺度后，晶界体积大大增加，使得晶界变形，晶界运动和晶界对位错运动的阻碍等作用影响材料塑性变形和加工硬化能力造成的。

两步常压烧结工艺对氧化铝陶瓷制备及性能的影响

采用高纯度氧化铝粉为原料,高纯MgO为烧结助剂,通过两步常压烧结工艺制备出了致密度较高的氧化铝陶瓷。探究了第一步烧结温度T1、第二步烧结温度T2的保温时间以及烧结助剂MgO的添加量的工艺条件对氧化铝陶瓷的致密度、微观形貌和力学性能的影响。结果表明,提高T1温度和延长T2温度下保温时间均能提高样品的相对密度。而随MgO添加量的增加,样品的相对密度先增加后降低。较高的T1温度和长的保温时间均会使样品的晶粒尺寸变大。由于MgO作为第二相添加剂的钉扎作用,MgO的加入有利于晶粒尺寸的降低。较长的保温时间会促进样品晶粒的生长并伴随晶粒的Ostwald熟化,小晶粒逐渐消失而大晶粒数量增加,粒径分布的不均匀性增加。样品的强度取决于致密化程度和晶粒尺寸。对于短时间保温的样品,当T1温度较高时力学性能较为出色,但随保温时间的增加呈现出相反的趋势。MgO添加量的增加虽然对晶粒有一定的细化作用,但会导致致密度下降,因此样品的强度随MgO添加量的增加先上升而后略有降低。

用于机械工业的复合表面技术

介绍了针对提高表面耐磨性能的现代表面工程技术的发展前景和方向,提出用复合表面技术来提高铝压铸模、冷压成型模及热锻模等工具寿命的方法,最后列举了形成复合结构镀层的类型及其应用于工业领域所带来的经济效益。