摩擦条件对钢质摩擦材料第三体及磨损的影响

摩擦条件对摩擦材料表面第三体的连续性产生重要影响,进而影响材料的摩擦磨损性能.选用两种轨道车辆用低合金制动盘材料与铜基粉末冶金材料为配对摩擦副,在不同速度、压力条件下进行摩擦试验,观察第三体的形成过程中,表面形貌的变化规律及磨损机理.结果表明：在特定的摩擦条件下,第三体的显微硬度可达800~900HV,远高于基体材料的硬度;连续、致密的第三体,使材料具有最低的磨损率;当摩擦转速和压力过低时,磨粒磨损为主要磨损形式,当摩擦转速和压力过高时,黏着磨损将成为主导;在第三体的形成破坏过程中,摩擦速度、压力过低或过高均可能使第三体的破坏速度大于形成速度,使材料的磨损率增大.     

水分对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金工艺制备了含二氧化硅和石墨的铜基粉末冶金摩擦材料,利用定速摩擦试验机,分别在摩擦速度为7.8～47.1m/s的范围内,探讨了干、湿摩擦条件下材料摩擦磨损性能的变化情况.结果表明:摩擦表面第三体的状态与干、湿摩擦条件密切相关,并影响材料的摩擦磨损性能.摩擦速度低时,材料的干摩擦系数高于湿摩擦情况,原因在于水起到隔离和润滑作用;摩擦速度提高,干摩擦系数低于湿摩擦条件,这归因于水分对表面的冷却作用降低了基体高温软化程度.     

高变温环境下MoVN-Ag涂层的摩擦磨损性能实验研究

为了提高零部件在苛刻环境下的使用寿命,在零件表面沉积耐高温润滑膜的方法已得到越来越多的关注.利用直流磁控溅射技术在硅片和718镍基高温合金钢表面沉积MoVN-Ag涂层,利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)检测涂层成分及相结构,在室温和500℃交变温度环境下,利用高温摩擦磨损试验机测试其摩擦磨损性能.实验表明:MoVN-Ag涂层在室温和500℃高温环境下的摩擦系数分别为0.4和0.2.对涂层的摩擦机理进行进一步分析可知,室温下涂层的摩擦机理主要是轻微磨损,500℃下涂层的摩擦机理主要是在涂层磨痕表面形成银扩散润滑层,降低了涂层的摩擦系数.     

石墨对酚醛树脂材料摩擦性能的影响

用定速摩擦实验机,研究了摩擦速度为200～3000 r/min,石墨含量为0％～20％条件下,石墨在酚醛树脂基材料中的摩擦磨损行为.结果表明:添加15％的石墨可以有效提高材料的摩擦系数稳定性,摩擦系数和磨损率分别降低了56.9％和83.2％,当石墨含量超过15％,对摩擦系数的影响不明显.酚醛树脂材料在摩擦过程中受到摩擦对偶材料硬质点的强切削力作用下,发生黏着撕裂形成犁沟,摩擦系数不稳定,磨损率较高;石墨的添加有助于在磨损表面形成致密的润滑层,起到稳定摩擦系数和提高耐磨性的作用.     

惯性摩擦制动对铜基粒子材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金工艺制备了多组元的铜基摩擦材料,利用GF150D型摩擦试验机,分别在不同的摩擦方式和不同的摩擦条件下,探讨了材料的摩擦磨损性能.结果表明:惯性摩擦条件下,随着摩擦压力提高,磨损量增加,摩擦系数降低.且在其他摩擦条件相同时惯性摩擦条件下的摩擦系数低于定速.惯性试验湿摩擦的摩擦系数比干摩擦的摩擦系数有显著提高,摩擦顺序为高速到低速时的摩擦系数的稳定性都高于摩擦顺序为低速到高速.     

水分对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金工艺制备了含二氧化硅和石墨的铜基粉末冶金摩擦材料,利用定速摩擦试验机,分别在摩擦速度为7.8~47.1 m/s的范围内,探讨了干、湿摩擦条件下材料摩擦磨损性能的变化情况.结果表明：摩擦表面第三体的状态与干、湿摩擦条件密切相关,并影响材料的摩擦磨损性能.摩擦速度低时,材料的干摩擦系数高于湿摩擦情况,原因在于水起到隔离和润滑作用;摩擦速度提高,干摩擦系数低于湿摩擦条件,这归因于水分对表面的冷却作用降低了基体高温软化程度.     

车轮材料对轮轨滚动摩擦磨损行为的影响

为了使轮轨材料更好地匹配,降低轮轨磨损与损伤,利用MMS-2A滚动磨损试验机,研究了3种不同含碳量车轮材料与U71Mn热轧钢轨干态对磨时滚动摩擦磨损与损伤性能.结果表明:车轮材料变化基本不影响轮轨滚动摩擦因数,其摩擦因数保持在0.4左右;随车轮材料碳含量增加,车轮磨损量呈线性下降趋势,钢轨磨损量呈线性增加趋势,总轮轨磨损量呈降低趋势;不同车轮材料与U71Mn热轧钢轨对磨时的磨痕表面形貌具有较大差异,当碳含量为0.57时,车轮损伤以剥落损伤为主,试样塑性变形相对轻微,随车轮硬度降低(碳含量为0.51),表面剥落损伤轻微,但塑性变形严重;对磨钢轨试样以粘着和剥落磨损为主.      

铜基陶瓷强化摩擦材料的摩擦磨损性能

采用粉末冶金技术,制备了铜基陶瓷强化摩擦材料.通过定速摩擦试验机,测试了摩擦压力、摩擦速度和干湿条件对材料摩擦磨损性能的影响.结果表明:在干摩擦条件下,系数大于0.3,摩擦系数稳定.摩擦压力在0.5～0.6 MPa范围时,摩擦系数处于较低值.随摩擦压力的变化,磨损率变化不大.当摩擦速度为2 000 r/min时,摩擦系数最大.湿摩擦条件下摩擦系数低于干摩擦条件下的摩擦系数.     

潜入式波浪能摩擦纳米发电装置的仿真分析

为了水下小型海洋观测设备持续供电方式有更多选择,本文设计了一种新型潜入式波浪能摩擦纳米发电装置,该装置包括浮筒、摩擦纳米发电机和固定海底的底座.通过静电学和浮子振荡模拟仿真,对发电状态进行研究,得到不同波浪高度下摩擦纳米发电装置的V-Q-I-C-t的关系.通过数据分析发现,波浪高度增加时,最大开路电压、短路时最大转移电荷量和最大短路电流的值会相应呈线性的增加;电容最大值不变,最小值基本呈抛物线趋势减小.波高为0.5 m、1 m、1.5 m、2 m时,装置最大瞬时功率可达0.000 018 W、0.000 038 W、0.000 051 W、0.000 061 W,最佳负载电阻值约为160 MΩ、240 MΩ、300 MΩ、400 MΩ.     

4种车轮材料与U71Mn热轧钢轨匹配特性

为研究车轮材料对轮轨匹配行为的影响,在MMS-2A型轮轨磨损试验机上模拟研究了U71Mn热轧钢轨和4种不同车轮材料的摩擦磨损行为.采用电子分析天平测量试样磨损量,采用SEM对试样进行微观分析.结果表明:随着车轮含碳量升高,车轮硬度升高,车轮的磨损量逐渐降低,而与之匹配的钢轨磨损量逐渐升高;轮轨试样的磨痕粗糙程度与磨损程度相关,磨损越严重,磨痕越粗糙;轮轨试样的硬度比决定轮轨试样的磨损机制,轮轨硬度比较低时,主要以磨粒磨损为主,磨损最严重,当轮轨硬度比继续升高,主要以疲劳磨损为主,磨损降低,当轮轨硬度比接近1.1时,轮轨氧化达到最严重,主要以氧化磨损为主.      

铜基陶瓷强化摩擦材料的摩擦磨损性能

采用粉末冶金技术,制备了铜基陶瓷强化摩擦材料.通过定速摩擦试验机,测试了摩擦压力、摩擦速度和干湿条件对材料摩擦磨损性能的影响.结果表明:在干摩擦条件下,系数大于0.3,摩擦系数稳定.摩擦压力在0.5~0.6 MPa范围时,摩擦系数处于较低值.随摩擦压力的变化,磨损率变化不大.当摩擦速度为2 000 r/m in时,摩擦系数最大.湿摩擦条件下摩擦系数低于干摩擦条件下的摩擦系数.     

二硫化钼填充乙烯基树脂的摩擦学性能

研究了不同质量分数的二硫化钼（MoS2）填充乙烯基树脂（VER）复合材料及所成转移膜在不同转速、载荷下的摩擦学性能,并对摩擦表面形貌进行了分析．结果表明：MoS2含量低于15％和高于35％时主要磨损机制分别为粘着磨损和轻微犁削式的磨粒磨损,且都不随转速的变化而改变;但MoS2含量处于15％～35％时主要磨损机制为粘着磨损、疲劳剥落式的磨粒磨损,且随转速的增加而减弱．另外,MoS2含量低于25％时摩擦系数随载荷增加而增大,高于25％时却随载荷增加而减小,磨损率均变化不大．对偶盘上形成的转移膜能有效降低摩擦磨损,随着MoS2含量的增加,转移膜的减摩时问逐渐延长,而摩擦系数基本不变;随着载荷的增加,转移膜的摩擦系数逐渐降低,减摩时间则大幅度缩短．     

铜氧化对粉末冶金材料摩擦性能的影响

将增强基体组无铜粉氧化与未氧化的两种铁基粉末冶金材料在ＭＭ－１０００型摩擦材料试验机上进行对比制动试验，测定了摩擦系数与转速、压力的关系曲线及磨损量。结果表明，若加的铅粉发生氧化而真空烧结时不能被还原，则ＣｕＯ可成为磨粒磨损的磨料，使摩擦材料及对偶的耐磨性降低。     

Al2O3基陶瓷材料与硬质合金摩擦的应力分析

利用ANSYS有限元分析软件对5种Al2O3基陶瓷材料（纯Al2O3、Al2O3／TiC、Al2O3／（W,Ti）C、Al2O3／Ti（C,N）和Al2O3／SiCw）在MRH-3环块磨损试验机上与硬质合金摩擦进行模拟仿真,得到摩擦磨损过程中的应力及分布,并与室温下的磨损实验结果相比较,同时还探讨了不同添加剂的Al2O3基陶瓷的磨损机理．结果表明：不同成分的Al2O3基陶瓷材料在摩擦磨损过程中最大主应力位于摩擦副接触区中心,最大剪应力位于摩擦副接触区边缘;载荷对主应力和剪应力大小的影响比转速的影响大;在相同的摩擦条件下,受到合应力越大的陶瓷其磨损率越大;合应力越大的陶瓷磨损后陶瓷表面越容易产生微裂纹．5种Al2O3基陶瓷磨损率的大小为：Al2O3〉Al2O3／（W,Ti）C〉Al2O3／Ti（C,N）〉Al2O3／TiC〉Al2O3／SiCw．     

确定性纹理表面特征高度对皮肤摩擦感知的影响

为了揭示人体触觉感知的基本机理和规律,首先通过机械物理学中的摩擦磨损分析,研究了确定性纹理表面特征高度对指尖皮肤摩擦行为的影响;其次通过心理学测试手段,得到与摩擦行为相关的认知成分P300的潜伏期与波幅;最后综合两者的测试结果,研究了指尖皮肤摩擦行为与触觉感知之间的关系. 研究结果表明:手指皮肤与粗糙度较大的确定性纹理表面摩擦接触时,摩擦力主要由黏着摩擦力、滞后摩擦力和互锁作用力组成;手指皮肤的触觉感知与摩擦作用有较强的相关性;表面织构粗糙度从0.1增加到0.4时,指尖皮肤变形量从2.356增加至2.941,手指皮肤变形造成的滞后摩擦与互锁作用越明显;纹理特征高度大的样本诱发的P300潜伏期小, 峰值大,感知明显,纹理特征高度小的样本与之相反,说明皮肤摩擦感知主要取决于与皮肤变形直接相关的滞后摩擦和互锁作用.      

宽温域下高速轮轨界面粘着与车轮表面损伤行为

搭建了高低温服役环境轮轨滚动试验台，在实验室条件下成功再现了哈大线等高寒铁路冬季车轮表面剥落和麻点严重、夏季异常光滑的季节性损伤特征；研究了宽温域(-50 ℃~60 ℃)下高速列车轮轨界面粘着和车轮损伤行为，系统探讨了不同服役温度下轮轨滚动接触界面的粘着系数演变规律，分析了车轮表面磨损形貌和表层材料塑变行为等重要特性。研究结果表明:随着服役温度的提高，轮轨界面粘着系数总体呈下降趋势，同时，车轮表面的凹坑尺寸减小，在高温60 ℃时，凹坑特征消失，磨损表面变得较为平整；在低温-40 ℃时，车轮表面最为粗糙，算术平均粗糙度为3.74，而随着服役温度的上升，磨损表面粗糙度显著下降，在高温60 ℃时，车轮表面算术平均粗糙度较小，为0.97；随着服役温度的升高，轮轨接触界面的磨损区域内Fe元素含量与O元素含量之比逐渐减小；低温低湿环境抑制了轮轨界面的摩擦氧化作用，增强了摩擦剪切作用，加剧了车轮表面的剥落、严重的塑性变形和表面疲劳裂纹的萌生与扩展，因此，磨损表面较为粗糙；而高温环境加速了轮轨界面的摩擦氧化作用，氧化磨屑的形成一定程度上起到了固体润滑作用，从而降低了轮轨界面间的粘着，车轮表面相对光滑；磨损机制由低温(-50 ℃~-20 ℃)服役工况下的疲劳磨损逐渐转变为常温(20 ℃)工况下的磨粒磨损和氧化磨损与高温(40 ℃~60 ℃)工况下的粘着磨损。      

Effects on Microstructure and Properties of Brass Treated by Laser Shock Processing

Laser shock processing （LSP） has been proposed as a new surface treatment for improving hardness, wear resistance and fatigue. In this paper, the effect of LSP on brass is investigated with experiment. Micro-hardness, roughness, microstructure, wear resistance and friction coefficient evolution are investigated for different parameters of LSP. The result shows that the roughness increases after LSP; no ablation is observed; the microstructure has no remarkable ehange; hardness and the wear resistance increase as the pulse density increases.