关键词： 铝基复合材料   TiB   颗粒   碳纤维(C   )   SiC晶须   载流摩擦磨损   磨损机制  

摘要： 轻质6063铝合金具有一定的强度和耐蚀性使其在载流摩擦领域中得到广泛应用，但6063铝合金的载流摩擦性能难以满足服役需求，因此，亟待提升6063铝合金的载流摩擦磨损性能。本研究以颗粒(TiB2p)、纤维(Cf)和晶须(SiCw)作为增强相，通过放电等离子烧结（SPS）和热挤压工艺相结合分别制备了增强相体积分数为5 vol.%的TiB2p/6063Al、Cf/6063Al和SiCw/6063Al复合材料。重点研究了增强相类型对6063Al基复合材料载流摩擦磨损性能的影响，深入分析了复合材料的摩擦系数、磨损率、磨损表面形貌及磨损机制。结果表明，TiB2p和Cf在6063Al基体中分布较均匀，而SiCw在复合材料中存在团聚现象。其中，TiB2p/6063Al的硬度（68.38 HB）最高，较6063Al基体提升约11.55%；Cf/6063Al复合材料的致密度（99.41%）和导电率（48.4% IACS）最高。载流摩擦磨损试验结果表明，不同增强相的添加会使6063Al基复合材料的平均摩擦系数均有不同程度的降低，对磨损率、载流质量和磨损形貌均有不同的影响。对比三种增强相，Cf在提升6063Al的载流摩擦性能方面表现最为出色，磨损率大幅降低，载流摩擦系数稳定性和载流效率提高明显。Cf/6063Al复合材料的摩擦过程出现长时间的稳定摩擦滑动阶段，线磨损率(3.19 × 10–5mg/mm)最小，较6063Al基体减少32.27%；载流效率（66.61%）最高，较6063Al基体提升29.44%；同时，其微观磨损表面较平整，存在较少的金属熔融物，磨损机制以磨粒磨损和电弧侵蚀为主。此外，Cf/6063Al复合材料良好的导电率可能是Cf/6063Al复合材料载流摩擦系数较稳定和载流效率较高的原因之一。SiCw/6063Al复合材料的平均摩擦系数（0.235）最小，但其线磨损率较6063Al基体增加11.25%，载流质量也较差。TiB2p/6063Al复合材料的平均摩擦系数和线磨损率分别较6063Al基体减小8.85%和7.01%，其载流质量较差。

关键词： 液钠动静压滑动轴承   表面织构   摩擦磨损   润滑特性  

摘要： 随着二回路主循环泵不断朝大容量、高负荷的方向发展,对其关键承载部件——液钠动静压滑动轴承(简称液钠轴承)的润滑特性提出了更高的要求。为了进一步提升液钠轴承的润滑特性,通过数值模拟和试验相结合的方法研究了表面织构对其润滑特性的影响。首先,设计了圆形、正方形和菱形三种不同形状的表面织构,在对液钠轴承摩擦副模型进行简化后,采用数值模拟方法分析了3种表面织构在不同深度和不同间距下所呈现的润滑特性。然后,探究了激光加工参数对表面织构制备的影响,并制备了带有不同形状、不同间距表面织构的摩擦副试样,用于开展摩擦磨损试验。最后,对计入表面织构的液钠轴承模型进行了分析。结果表明:不同形状的表面织构均存在最优深度和间距,其中菱形织构在无量纲深度为2、间距为1.4 mm时具有最佳的润滑特性;计入菱形织构后液钠轴承的承载力和刚度系数分别提升了16.7%和9.3%,摩擦系数降低了13.1%。研究结果对二回路主循环泵及钠冷快堆系统的安全可靠运行具有重要意义,可为同类轴承的优化设计和国产化提供重要参考。

关键词： 超高速激光熔覆   钛合金   表面改性   摩擦  

摘要： 钛合金拥有较轻的密度和较高的比强度被广泛应用在航空航天以及航海等领域。然而,较差的耐磨性限制了其在各种工况下的应用。为提升钛合金在极端服役条件下耐磨性能,采用超高速激光熔覆工艺在高温钛合金表面成功制备出完整、致密的镍包覆c-BN复合耐磨涂层。利用XRD、SEM、EDS和显微硬度计、摩擦磨损试验机等手段分析测试涂层微观组织形貌、物相组成和力学性能。结果显示,c-BN颗粒在激光照射下部分分解,并与熔池中的Ti反应,原位生成TiN、TiB等增强相;另外在涂层凝固过程中,c-BN表面包覆的镍进入Ti晶格并部分与Ti反应生成Ni-Ti金属间化合物,对涂层起到固溶强化和弥散强化,使得镍包覆的c-BN涂层硬度和耐磨性能相较于钛合金基体和未包覆镍的c-BN涂层均显著提升:涂层平均硬度值在1200 HV0.3以上,达到钛合金基体3倍以上;经过摩擦磨损试验后,其磨损体积相较于钛合金基体和未包覆镍c-BN涂层分别减少72%和22%。磨损形貌显示,钛合金基体表现出明显的黏着磨损,未包覆镍的c-BN涂层表现为磨粒磨损;而镍包覆的c-BN涂层磨痕则出现大量“鱼鳞”状磨屑。研究采用镍包覆的方式在熔覆前将c-BN颗粒包裹,使得c-BN陶瓷粉末流动性提升,并进一步增强复合涂层的显微硬度,从而提升复合涂层的耐磨性能。

关键词： 难熔高熵合金   涂层   等离子喷涂   摩擦磨损  

摘要： 采用不同功率等离子喷涂工艺制备了NbMoTaW和NbMoTaWV两种难熔高熵合金涂层,对涂层的微观结构和力学性能进行了分析。在不同喷涂功率下,NbMoTaW涂层均为单相BCC结构;NbMoTaWV涂层除了形成BCC基体之外,还存在少量Ta和V的氧化物。随着喷涂功率的升高,NbMoTaW粉末熔融程度增加,导致孔隙率降低和硬度增加。由于存在氧化物,NbMoTaWV涂层硬度比NbMoTaW涂层硬度高约40 HV0.2,从而提高了NbMoTaWV涂层的摩擦磨损性能。NbMoTaW和NbMoTaWV高熵合金涂层主要的磨损机理表现为黏着磨损和氧化磨损,伴随局部的涂层剥落。

关键词： 7075 Al   碳化硅   放电等离子烧结-溶解法   干摩擦磨损  

摘要： 采用放电等离子烧结溶解法,添加10%(如无特别说明,均为体积分数)SiC和40%NaCl的造孔剂制备7075 Al/SiC复合泡沫材料,并对其球磨时间、烧结性能和摩擦磨损性能进行系统研究。结果表明:球磨时间为2 h、烧结温度为550℃、保温时间为10 min时可以制备出平均孔径约250μm、SiC分布均匀的7075 Al/SiC复合泡沫材料。添加10%SiC后,显微硬度提高到132HV_(0.2)。通过球-盘摩擦系统发现,7075 Al/SiC复合泡沫材料摩擦系数为0.31~0.34;与GCr15球对磨后,7075 Al/10%SiC复合泡沫材料的比磨损率为3.373×10^(-4)mm^(3)/(N·m),7075 Al泡沫材料的比磨损率为0.9934×10^(-3)mm^(3)/(N·m);与Al_(2)O_(3)球对磨后,7075 Al/10%SiC复合泡沫材料的比磨损率为3.986×10^(-4)mm^(3)/(N·m),7075 Al泡沫材料的比磨损率为2.12×10^(-3)mm^(3)/(N·m),SiC的添加显著提高了材料的耐磨性,其磨损机制主要是黏着磨损和磨粒磨损。

关键词： 梯度纳米结构   CSS-42L轴承钢   高温摩擦   氧化层   微观结构演化  

摘要： 高温轴承作为航空发动机和高铁转向架等重大机械装备的核心支承构件,其表面高温磨损失效成为制约高温轴承可靠性和耐久性的关键瓶颈问题。因此,实现高温轴承表面减摩耐磨对于国民经济和国防安全具有重要的战略意义。采用表面机械滚压技术在CSS-42L轴承钢表面构筑梯度纳米结构(GNG),通过结构表征、高温摩擦磨损测试、磨痕形貌和亚表层结构演化分析研究GNG CSS-42L轴承钢的高温摩擦磨损行为。研究发现,轴承钢最表层的平均晶粒尺寸约为25 nm,并随深度增加而逐渐增大。对GNG CSS-42L轴承钢进行室温(25℃)至500℃范围内的高温摩擦试验,并与粗晶(CG)CSS-42L轴承钢的摩擦磨损性能相比较。结果表明,在室温25℃至350℃范围内,相比于CG CSS-42L轴承钢,GNG CSS-42L轴承钢的摩擦因数和磨损率同时降低,而500℃下两种材料的摩擦磨损性能几乎一致。通过对两种材料磨痕表面形貌和亚表层结构分析发现,GNG CSS-42L轴承钢的高耐磨性归功于梯度纳米层的高硬度和良好的应变协调能力可以有效抑制应变局域化。500℃时,GNG CSS-42L轴承钢磨痕表面发生明显氧化,氧化层的剥落导致材料磨损加剧。研究结果可以为高温轴承表面延寿提供新的研究思路和试验依据。

关键词： 多孔聚酰亚胺   Si_(3)N_(4)   润滑性能   摩擦因数   磨损率  

摘要： 目的探究多孔聚酰亚胺(PPI)对氮化硅(Si_(3)N_(4))陶瓷材料的减摩润滑效果及其自润滑机理。方法利用Retc球/盘摩擦磨损试验机在浸油和干摩擦条件下进行不同温度和载荷下的滑动摩擦磨损试验,通过泰勒粗糙度仪和3D激光共聚焦显微镜分析试样在不同润滑条件下的磨损机制与润滑机理。结果浸油条件下的摩擦因数及磨损率要明显低于干摩擦条件下的摩擦因数及磨损率,且在试验时间内PPI含油试样保持润滑持续稳定。在滑动摩擦过程中,PPI含油试样由于温度和压力作用,PPI孔隙内的润滑油逐渐向试样表面移动,形成润滑油膜,使摩擦因数处于一个持续较低的状态,对PPI试样起到良好的润滑和保护作用。随着温度和载荷的增加,润滑油黏度及出油量发生变化导致润滑油膜的质量也发生变化,使PPI在浸油条件下的摩擦因数呈现波动的趋势。结论适当的温度与载荷,有利于形成完整且稳定的润滑油膜,起到较好的润滑效果。因此,合理控制温度和载荷,可使PPI减摩润滑效果最佳,为其作为保持架材料在Si_(3)N_(4)全陶瓷轴承中润滑提供指导依据。

关键词： 正挤压-双向转角挤压   Mg-9Gd-4Y-2Zn-0.5Zr   微观组织   LPSO相   摩擦磨损行为  

摘要： 镁合金是目前工程应用中最轻的结构金属,广泛应用于航空航天与国防军工等制造领域,铸造镁合金由于性能劣势难以应用于重要结构件,塑性变形可以显著细化镁合金晶粒,提高合金综合力学性能。研究发现通过变形调控合金第二相体积分数/尺寸/分布规律、再结晶比例以及晶粒尺寸,可以在提高合金拉伸性能的同时提升合金的耐磨性,这为拓宽镁合金的应用提供了新途径。实验研究了Mg-9Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金经过正挤压-双向转角挤压后的不同位置组织演变特征,并分析了变形合金在不同载荷(10、20、30 N)下的摩擦磨损行为,结果表明:随着载荷增大,变形合金的平均摩擦系数降低;施加载荷相同时,合金的平均摩擦系数值与再结晶程度成正比,磨损量随再结晶比率增大而减少;在摩擦磨损实验中,所有样品均发生氧化磨损和磨料磨损,低载荷下发生轻微的划痕和磨损痕迹,随着载荷增加,出现明显的表面剥落和脱落现象;实验中由于载荷和摩擦力的作用,长周期堆垛有序相(LPSO)颗粒与镁基体间发生相对滑动或剪切,这种相互作用导致LPSO相颗粒剥离和表面颗粒脱落。

关键词： Cu-15Ni-8Sn合金   变形量   磨损行为   工作介质  

摘要： Cu-15Ni-8Sn因其优异的耐磨性广泛应用于轴承制造、航空航天、汽车制造、船舶工程、重型机械等多个领域，受到人们的广泛关注。本文研究了不同冷变形量的Cu-15Ni-8Sn-0.3Fe-0.3Er合金在不同工作介质下的摩擦磨损行为，采用扫描电镜（SEM）观察磨痕形态，并结合能谱仪（EDS）分析磨痕的元素分布情况。结果表明：90%冷变形的Cu-15Ni-8Sn-0.3Fe-0.3Er合金具有最小的摩擦系数并表现出最佳的耐摩擦磨损性能，其主要磨损机制包括磨粒磨损、氧化磨损和粘着磨损。油摩擦条件下，液压油可以有效的减小两摩擦副之间的接触面积，从而减轻合金表面的磨损程度，并且表现出的摩擦磨损性能较为优异，仅存在磨粒磨损。然而在NaCl溶液中的耐摩擦磨损性能相对较差，磨损机制主要包括磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损，主要原因是氯离子(Cl-)易导致合金发生点蚀，加剧了摩擦磨损的程度。

关键词： 聚氨酯   润滑材料   结构设计   摩擦磨损   氢键  

摘要： 本研究从分子结构设计的角度出发，通过引入氢键与刚性单元，成功合成了3种聚氨酯（PU）弹性体，分别命名为PU1、PU2和PU3。通过采用傅里叶变换红外光谱、电子万能试验机、同步热分析仪、扫描电子显微镜以及摩擦磨损试验机等多种表征技术，对PU弹性体的结构、力学性能、热稳定性和摩擦学性能进行了全面的分析。其中，PU1表现出最佳的力学性能，其拉伸强度达到48.4±1.6MPa，断裂伸长率达到1352.9%±192.7%，韧性达到263.9±40.9 MJ/m3。这主要归因于刚性单元与可形成氢键的位点协同作用促进了硬链段聚集形成硬畴。另外，在水润滑条件下，PU1表现出优异的摩擦学性能，其摩擦系数和磨损率分别为0.014和5.45×10-6mm3/（N·m）。相比于PU2和PU3,PU1的摩擦系数分别降低了52%和70%，磨损率分别降低了40%和63%。这主要归因于氢键和刚性单元的引入赋予了PU1分子结构最佳的韧性，使其在摩擦过程中能够吸收更多的能量，在剪切应力作用下材料不易发生断裂和破坏，从而减缓磨损提高摩擦学性能。综上所述，本研究通过PU弹性体的分子结构设计策略—刚性单元与氢键的协同作用，实现了PU弹性体力学性能和摩擦学性能的同步提升，加深了分子结构与材料性能间构效关系的认知，为高性能聚合物材料的设计与开发提供了新的思路和策略。