关键词： 井筒清洁   刮削块   激光熔覆   摩擦磨损   耐磨性  

摘要： 目的为了减少井筒清洁时间及成本,针对井筒清洗工具的石油钻井井筒工况,对一体化井筒清洁工具中的刮削块部分,采用激光熔覆涂层表面处理技术提高其耐磨性。方法采用多功能摩擦磨损实验机进行洗井液介质下套管与刮削块间的往复滑动摩擦磨损,通过螺旋测微器、电子天平、轮廓仪和白光干涉三维形貌仪测量套管与刮削块的损失量。采用光学显微镜、X射线衍射仪和扫描电镜表征涂层结构及磨损形貌。结果实验结果表明,刮削块与套管间的磨损机制主要为磨粒磨损和黏着磨损,最佳的摩擦配副为销试样AISI4330V和板试样Ni55涂层。该配副销试样的质量损失为0.35 g,高度损失为26μm,与未处理的42CrMo板试样对磨后的数值接近,板试样的磨痕深度为12μm,该损失量远小于其他板试样的损失量。其中硬度居中的激光熔覆Ni55涂层在磨损过程中,其亚表层内的碳化物组织破碎为块状颗粒,在摩擦磨损中起到了很好的承载作用。硬度较高的Stellite6涂层组织结合不致密,在摩擦磨损过程中易发生变形和破碎,且亚表层的碳化物组织在磨损的过程中破碎为更细小的颗粒,非但不能很好地抵抗磨损,还可能作为第三体磨粒进一步加剧磨损。结论在针对刮削块表面进行的激光熔覆涂层技术中,激光熔覆Ni55涂层可以作为提高刮削块耐磨性的有效方法。

关键词： 聚酰亚胺   玄武岩纤维   弯曲强度   摩擦磨损  

摘要： 采用热模压方法制备了纯聚酰亚胺(PI)、玄武岩纤维/聚酰亚胺(BF/PI)和硅烷KH550改性玄武岩纤维/聚酰亚胺(KBF/PI)复合材料,对比研究了PI、BF/PI和KBF/PI的硬度、弯曲强度及其与GCr15球对磨时的摩擦磨损行为。研究结果表明,BF/PI和KBF/PI的硬度、弯曲强度和耐磨性能均明显高于PI,其中KBF/PI的提高幅度最大。当摩擦载荷为6~12 N时,BF/PI和KBF/PI的平均摩擦系数远低于PI,且摩擦系数的波动更小;当摩擦载荷增至15 N时,PI的平均摩擦系数明显降低且波动变小,而BF/PI和KBF/PI的平均摩擦系数明显增加。不同载荷下PI、BF/PI和KBF/PI的摩擦系数与磨损率差异与其摩擦磨损机制密切相关。

关键词： 人工关节   表面织构   钛合金   摩擦磨损   流体动压润滑  

摘要： 为探究新型人工髋关节假体材料钛合金Ti15Mo7Zr15Ta1.00Si的耐磨性,基于平均雷诺方程建立圆形和椭圆形织构化关节表面流体动压润滑模型,采用有限差分法对模型进行离散化,利用MATLAB软件对其迭代求解,得到织构化关节在计算区域内的压力分布以及表面摩擦系数。利用激光加工技术在钛合金Ti15Mo7Zr15Ta1.00Si制备面覆率和深度一定表面织构,利用摩擦磨损试验机,模拟人体行走环境,在牛血清润滑状态下,进行摩擦磨损试验。结果表明:具备一定参数的织构阵列的钛合金Ti15Mo7Zr15Ta1.00Si人工髋关节假体表面能够达到一定的减摩效果;长轴竖向排布θ=0°椭圆形微凹坑织构减摩效果最佳。

关键词： 复合添加剂   石墨烯   缸套-活塞环   摩擦磨损   润滑性能  

摘要： 船舶柴油机作为船舶的核心动力来源,其中的缸套-活塞环作为重要摩擦副之一,保障其可靠性,而采用优质润滑添加剂是针对缸套-活塞环磨损控制的有效方法之一。制备了不同类型的石墨烯/凹凸棒石(G-ATP)复合润滑添加剂,在不同试验工况下进行了缸套-活塞环的摩擦学试验。结果表明:制备比例为4∶1的G-ATP复合添加剂材料表现出最佳的减摩抗磨效果,在高速重载工况下平均摩擦系数降低了25.40%,磨损质量降低了70.91%,平均磨痕深度降低了71.78%。同时缸套试样表面粗糙度也得到改善,表面均方根偏差Sq值降低了61.60%,谷区液体滞留指数Svi值提升了44.57%。G-ATP复合添加剂材料的协同润滑能够显著提升缸套-活塞环的摩擦学性能,凹凸棒石作为石墨烯的负载单元能增强石墨烯的层间滑动,减少摩擦副之间的接触面积并形成优质的摩擦保护膜,使摩擦副接触形式由金属-金属接触转为氧化膜-氧化膜,降低摩擦系数,同时剥落的凹凸棒石能沉积缸套试样磨损表面产生填充自修复作用并抛光表面,减少磨损。该研究结果为利用G-ATP复合添加剂抑制船舶柴油机缸套-活塞环磨损提供了一种方法。

关键词： 边界润滑   活塞裙   石墨   二硫化钨   摩擦磨损   二烷基二硫代磷酸锌  

摘要： 为研究边界润滑条件下表面固体润滑涂层对活塞裙摩擦磨损性能的影响,从而为高强化内燃机活塞裙涂层的设计提供支撑,采用自制往复式摩擦磨损试验机,设计活塞裙–气缸套试样级试验,开展38CrMoAl镜面氮化气缸套分别与石墨、二硫化钨涂层活塞裙(铝硅合金基体)的摩擦磨损试验,获得了不同工况条件下两种活塞裙–气缸套配副的摩擦系数和磨损量结果,并分析了磨损表面情况。结果表明:在所有试验工况下,二硫化钨涂层活塞裙磨损量、摩擦系数均小于石墨涂层活塞裙。在15、25、35 MPa三种强化负荷试验条件下,随着负荷升高,摩擦系数和磨损量整体呈现上升趋势;试验温度由120℃升高到150℃时会促进润滑油中二烷基二硫代磷酸锌(zinc dialkyl dithiophosphate,ZDDP)添加剂的分解,摩擦系数和磨损量总体呈下降趋势;在35 MPa条件下,试验温度由150℃升高到180℃时,摩擦系数和磨损量会再次升高,在高温高载作用下,活塞裙基体硅颗粒露出引起的磨粒磨损程度增加。

关键词： 聚氨酯丙烯酸酯   固体自润滑材料   固化   引发剂   摩擦磨损  

摘要： 采用聚氨酯丙烯酸酯(PUA)制备固体自润滑复合材料,通过差示扫描量热仪(DCS)、旋转流变-红外联用仪、摩擦磨损寿命试验,研究了PUA固化反应动力学行为,引发剂用量对PUA固化的影响及PUA固体自润滑复合材料的摩擦磨损性能。实验结果表明:PUA最佳固化工艺为采用分段加温固化,引发剂过氧化氢异丙苯(CHP)用量0.2%最为合适。通过环氧树脂(EP)固体自润滑复合材料相比,PUA复合材料的平均磨损寿命为300.6 h,略低于EP的361.7 h,稳定性较差。综上,PUA用于固体自润滑复合材料是可行的,为新型的固体自润滑涂层材料的开发提供了重要的参考和指导。

关键词： medium-entropy alloy   FeCoNi alloy   nanocrystalline   mechanical behavior   dry-sliding wear   concentration undulation  

摘要： The effects of nanostructuring on the mechanical and dry-sliding wear behaviors of a FeCoNi medium-entropy alloy(MEA)were systematically investigated through nano-indentation and ball-on-disc wear *** results show that reducing the grain size down into the nano-meter regime,on the one hand,significantly elevates the hardness of the FeCoNi alloy,and on the other hand,facilitates the formation of a surface oxide *** a result,the wear rate of the nanocrystalline(NC)FeCoNi alloy is one order of magnitude lower than its coarse-grained *** NC FeCoNi alloy also exhibits obviously enhanced wear resistance compared with conventional NC Ni and Ni-based alloys in terms of both lower wear rate and friction *** enhancement in tribological properties mainly stems from the improved strain hardening ability,owing to the inevitable concentration heterogeneity in MEA that imposes extra resistance to dislocation motion.

关键词： 刷式密封   刷丝   摩擦氧化   磨损   摩擦  

摘要： 目的研究不同温度下柔性刷丝HVOF涂层接触界面的摩擦磨损行为。方法在销盘摩擦磨损试验机上采用法向载荷2 N,转速900 r/min,对L605刷丝材料与HVOF涂层配副进行不同温度下的摩擦磨损试验,分别利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDX)和X射线光电子能谱仪(XPS)对摩擦试验后不同温度(200~600℃)下的刷丝端面进行观察,并对其表面化学成分的价态进行分析。结果柔性刷丝界面的摩擦因数在0.5~0.9之间,且摩擦因数随着温度的升高而降低,摩擦因数曲线的波动程度则随温度的升高而加剧。随温度的升高,柔性刷丝界面的摩擦磨损状态由三体磨损逐渐转向二体磨损。摩擦界面EDX分析表明,接触界面的氧含量分布存在差异,随温度升高,刷丝表面氧含量增加,且XPS结果表明,不同温度工况下摩擦磨损界面氧元素的结合能并不相同。结论柔性刷丝接触界面的磨损机制以氧化磨损为主,在400℃以下,柔性刷丝界面的磨损机制主要表现为氧化磨损和磨粒磨损,再转变为氧化磨损与黏着磨损共同作用。此外,柔性刷丝界面形成不同的磨损氧化产物,当温度高于400℃时,氧元素的结合能呈现双峰。

关键词： DLC薄膜   硼酸介质   电化学腐蚀   摩擦磨损   润滑  

摘要： 采用磁控溅射(MS)沉积技术在0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢(简称17-4 SS)基底上制备了DLC薄膜,利用电化学工作站对类金刚石薄膜(简称DLC薄膜)在不同浓度的硼酸介质下进行极化曲线测试,评判薄膜在硼酸溶液中的耐腐蚀性能.利用球盘式摩擦磨损试验机对DLC薄膜在不同浓度硼酸溶液中进行摩擦磨损试验,通过拉曼光谱、X射线衍射仪和能谱仪等测试方法分析了摩擦后磨斑处的摩擦化学产物,探讨了薄膜在硼酸水溶液中的摩擦磨损机理.电化学试验结果表明,DLC薄膜在硼酸溶液中的腐蚀电流密度与基底相比小1个数量级,薄膜的腐蚀电流密度随着硼酸浓度升高而升高,DLC薄膜的存在改善了17-4 SS基底的耐腐蚀性能.摩擦试验结果表明,DLC/Al_(2)O_(3)陶瓷球和DLC/GCr15钢球摩擦副在硼酸介质中的磨损机制均为磨粒磨损和黏着磨损.对于DLC/Al_(2)O_(3)陶瓷球摩擦副,随硼酸浓度升高,薄膜体系摩擦系数和磨损率升高.该摩擦副之间的润滑方式为流体润滑,一方面由于在Al_(2)O_(3)陶瓷球的磨斑处未形成稳定的转移膜,导致体系润滑效果较差;另一方面随着硼酸浓度升高,磨痕的拉曼信号显示D和G峰强度比ID/IG值降低,这是因为sp^(2)杂化碳大量溶解于溶液中,引起磨痕表层处sp^(2)杂化键含量降低,摩擦副之间磨粒磨损加剧,导致较高的摩擦系数和磨损率.而对于DLC/GCr15钢球摩擦副,随硼酸浓度升高,摩擦体系的摩擦系数和磨损率降低.尤其是与去离子水中的摩擦相比,薄膜在5 g/L的硼酸溶液中摩擦系数降低20%,磨损率降低51%.该摩擦副之间的润滑方式为边界润滑,摩擦过程中在对偶球接触面形成了含有石墨、Fe_(2)B和B_(2)O_(3)等高粘附且具有润滑性的转移膜,使对偶球与薄膜未能直接接触,大大降低了摩擦副之间的磨粒磨损,提高了摩擦副之间的润滑性能,使摩擦系数和磨损率降低.

关键词： Mg-Gd-Zn-Zr镁合金   摩擦因数   磨损率   磨损机制  

摘要： 利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、显微硬度计和摩擦磨损试验机研究了不同Gd含量的固溶态Mg-xGd-1Zn-0.4Zr(x=3,6,9 wt%)合金和不同Zn含量的固溶态Mg-6Gd-yZn-0.4Zr(y=0.5,1,2 wt%)合金的显微组织、硬度、摩擦因数、磨损率和磨损形貌。结果表明,随着Gd或Zn含量的增加,固溶态合金的晶粒有所细化,合金的硬度上升,摩擦因数变化较小。随着Gd含量的增加,合金的磨损率稍有增加;而随着Zn含量的升高,合金的磨损率降低,当Zn含量为2%时,其磨损率比Zn含量为0.5%合金的磨损率降低了24%。5组合金主要发生了磨粒磨损、氧化磨损和塑性变形。当Gd含量为9%时,还观察到粘着磨损。Mg-Gd-Zn-Zr合金的耐磨性主要取决于磨损机制,与硬度无直接对应关系。