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结构改性对埃洛石纳米管摩擦学性能的影响
2025年
为增强埃洛石纳米管作为润滑油添加剂的摩擦学性能,采用正交试验的方法对埃洛石纳米管进行结构改性,并研究球磨、酸碱化和煅烧结构改性对埃洛石纳米管物相、形貌和摩擦学性能的影响。结果表明,湿法球磨对埃洛石纳米管形貌和成分的影响最小,酸碱化会导致埃洛石的Si/Al含量比发生变化,而煅烧会导致埃洛石脱羟发生相变。摩擦学试验表明,球磨时间对埃洛石摩擦因数影响最大,其次为酸碱化、煅烧温度;煅烧温度对埃洛石抗磨性能影响最大,其次为酸碱化、球磨时间;未球磨、酸化并在600℃煅烧后的埃洛石具有最佳的抗磨性能。改性埃洛石抗磨性能的提升均归因于摩擦过程中其在摩擦表面形成了含Al、O、Si的摩擦膜。极差分析表明煅烧温度的影响远远大于球磨和酸碱化,即煅烧温度对埃洛石自修复膜的形成影响巨大。
秦媛杨刚彭建财
关键词:埃洛石纳米管结构改性正交试验摩擦学性能自修复膜
退火温度对a-Si:C薄膜结构及摩擦学性能的影响
2025年
以高纯SiC作为靶材,C_(2)H_(2)和Ar作为源气体,采用脉冲反应磁控溅射技术制备了a-Si:C薄膜,并对薄膜进行大气环境中不同温度退火处理(25~500℃),分析探索了退火温度对于a-Si:C薄膜形貌、微结构、力学性能和摩擦学行为的作用规律以及a-Si:C薄膜的摩擦磨损机理.研究发现:退火温度较低时(≤200℃),a-Si:C薄膜的结构几乎不变,硬度(H)和弹性模量(E)先增加后减小,内应力线性增加,相应地,薄膜的磨损率先减小后增加.此外,由于石墨化转移层的形成,薄膜的摩擦系数减小.在300℃下退火,薄膜的结构仍未发生明显变化,内应力、H和E稍微降低,摩擦系数稍微增加,磨损无显著变化;400和500℃退火后,薄膜发生了石墨化和氧化,结构出现明显变化,摩擦性能提高.分析表明,大气环境中不同温度退火后薄膜结构、力学性能的变化以及摩擦过程中转移层的形成保证了薄膜良好的摩擦学特性,相关结果为a-Si:C薄膜的结构性能调控和工程应用提供了参考.
田卓颖王林青王军军
关键词:退火温度摩擦学性能磁控溅射
残余Si对C/SiC复合材料力学性能和摩擦学性能的影响
2025年
为研究C/SiC复合材料摩擦引起的高频啸叫机制,以准三维整体针刺碳纤维毡作为预制体,经化学气相沉积法沉积热解碳得到C/C坯体,再经反应熔渗法高温渗硅得到C/SiC复合材料,研究残余Si含量对C/SiC复合材料力学和摩擦学性能的影响,探究残余Si产生啸叫的机制,得出残余的Si的最佳含量。结果表明:残余Si含量对材料的力学性能、摩擦磨损性能以及高频啸叫的产生有重要影响,随着复合材料中残余Si含量的减少,碳化硅含量也减少,碳含量增多,材料的层间结合强度增大,室温热扩散率提高,材料的压缩强度、抗弯强度和剪切强度增大;残余Si在复合材料中碳纤维束和针刺孔隙内聚集成大颗粒硬质点,由于润滑组元不足,大颗粒硬质点在法向压力作用下滑动摩擦,产生模态耦合现象,形成明显的槽状沟槽,产生自激振荡,从而出现摩擦剧烈振动和高频啸叫现象;当复合材料中残余Si的质量分数为5%左右,碳化硅质量分数在40%左右,可得到较稳定的摩擦因数、较低的磨损率和无高频啸叫现象。
谢建伟沈益顺熊杰刘迪文陈灵涛曾磊峰
关键词:C/SIC复合材料摩擦磨损性能力学性能啸叫
Surface forces dominating tribological phenomena in nanoconfined liquids:A review
2025年
Friction is ubiquitous and plays a key role in the functionality of many biological and engineering systems,from articular cartilage to machinery.While friction facilitates motion,it also causes wear and energy loss in moving parts.Lubricants(particularly liquid lubricants)are essential to reduce the negative effects of friction,and their properties(e.g.,rheology and compatibility with friction materials)significantly influence lubrication performance and related mechanisms.The tribological phenomena between friction surfaces separated by a nanoconfined liquid film are governed by both external load and surface forces involved.Despite significant progress over the past few decades,the molecular and interfacial interaction mechanisms driving liquid-lubricated friction are not yet fully understood,and a comprehensive correlation between surface forces and tribological behaviors in nanoconfined liquids has not been fully established.In this review,we first summarize the latest understanding of fundamental concepts in surface forces,nano-rheology,and tribology in nanoconfined liquids.Representative tribological phenomena in nanoconfined liquids are analyzed and correlated with surface forces and liquid properties involved in specific cases.Additionally,advanced nanomechanical technologies(e.g.,surface forces apparatus(SFA)and atomic force microscopy(AFM)),which show great potential in the field of tribology,are introduced.The advantages and current limitations of these technologies are also discussed.Moreover,key findings from recent tribological studies involving different liquids(both aqueous solutions and nonpolar liquids)are reviewed,and the underlying mechanisms of lubrication performance are analyzed from the perspective of surface forces.The future directions of tribology in nanoconfined liquids are discussed,providing insights and inspirations for developing effective lubrication strategies.This review enhances the understanding of nanotribology and correlates tribological phenomena with surface forces and rh
Chenyu QiaoYongxiang SunYichun HanZiqian ZhaoLifeng MaHongbo Zeng
关键词:NANOTRIBOLOGY
等离子体处理丁腈橡胶表面摩擦学研究
2025年
目的为了降低丁腈橡胶的摩擦系数,提高丁腈橡胶产品使用寿命。方法使用丁腈橡胶作为基体材料,分别将Ar、Ar+O_(2)、Ar+N_(2)、Ar+C_(2)H_(2)在不同比例下作为等离子体源对丁腈橡胶表面进行改性。使用扫描电子显微镜(SEM)、接触角测量仪、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、摩擦试验机,分别对试样的表面形貌、接触角大小、官能团及元素价态信息、摩擦系数等进行表征分析。结果不同气氛等离子体对丁腈橡胶表面形貌产生了明显的影响,对摩擦系数的改变程度具有明显差异,其中Ar+C_(2)H_(2)(4∶1)等离子体处理之后显示出0.266左右的稳定低摩擦系数,同时也显示出约50°的最小水接触角。结论不同气氛和比例的等离子体源离化后具有不同的能量,对NBR表面的轰击作用力不同,造成表面形貌的差异。相比于含氧和含氮气氛,含乙炔等离子体中的氢元素可能在降低摩擦系数方面起作用,红外图谱显示不同比例碳氢键含量与等离子体源种类相关。具有更高含氢量的乙炔气氛等离子体处理之后有更低的水接触角,可能与NBR表面基团的极性共价键和表面基团与水分子间的作用力有关。
王新飞邢朝阳李奥迪张斌王欣
关键词:丁腈橡胶表面改性摩擦学性能接触角等离子体处理
基于表面微织构的钛合金摩擦学性能研究进展被引量:1
2025年
凭借优异的力学性能、较高的材料强度以及出色的耐腐蚀性和良好的生物相容性,钛合金材料广泛应用于航空航天、生物医疗等关键领域。然而,由于钛合金材料的摩擦因数高、摩擦因数不稳定、耐磨性差、化学活性高等缺点,严重影响了其使用性能、服役寿命和应用范围。近年来,凭借在减少实际接触面积、储存磨损碎屑等方面的优势,表面织构技术被证实是改善摩擦副之间摩擦学性能的有效方法,也是机械工程和摩擦学领域的研究热点之一。总结了表面微织构的制备方法和常用的微织构类型,概述了微织构对表面摩擦学的减摩机理。论述了表面织构的类型、织构密度、结构参数、排列角度等因素对钛合金表面摩擦学性能的影响。综述了表面织构技术与固液润滑剂、涂层技术、热扩渗技术等协同作用下钛合金的摩擦学性能研究现状。相对于未处理和单一织构处理的钛合金表面,复合处理技术能够显著提高钛合金的表面耐磨性能,延长钛合金表面织构的使用寿命。最后,对基于表面微织构及其复合处理技术的钛合金摩擦学性能的研究进行总结和展望,提出应该开展在极端工况下复合处理后钛合金表面摩擦学性能的研究。为基于表面微织构的钛合金摩擦学性能的研究提供了参考。
刘龙翔倪陈兵王优强赵涛赵涛
关键词:钛合金表面织构摩擦学性能
空化效应对非对称织构化滑动轴承摩擦性能的影响
2025年
目的通过改变滑动轴承及其表面非对称织构的相关参数,探究空化效应对非对称织构化滑动轴承摩擦学性能的影响。方法基于N-S流体计算方程,采用Schnerr-Sauer空化模型,建立三角形非对称织构化滑动轴承数值分析模型,并进行求解,分析微织构排布位置、非对称性、宽深比及轴承偏心率等不同时,空化效应对滑动轴承摩擦学性能的影响。结果非对称织构布置在最大油膜压力附近时,空化效应对滑动轴承承载力和摩擦因数的影响最大;空化效应对非对称织构化滑动轴承摩擦性能的影响大于对称性织构;非对称织构的宽深比过大或过小均不利于空化区域的形成,会降低滑动轴承的空化面积率;滑动轴承的偏心率越大,空化面积率越大,空化效应对非对称织构化滑动轴承摩擦性能的影响程度也随之增大。结论在计入空化效应条件下,三角形非对称织构化滑动轴承的摩擦力均不同程度地提高,摩擦因数均不同程度地降低。空化效应对三角形非对称微织构化滑动轴承摩擦性能的提升程度与空化面积率有关,即空化面积率越大,空化现象越明显,提升程度越高。
王保民王慧心钱斯凯杜雪兵陈欣
关键词:滑动轴承空化效应
生物苦参碱添加剂改性大豆油的摩擦学性能研究
2025年
为改善和提升大豆油作为润滑剂的氧化稳定性和摩擦学性能,采用生物苦参碱添加剂改性的方法合成一种环境友好型改性大豆油,利用傅里叶变换红外光谱和核磁共振氢谱对其结构进行表征,通过热重分析试验及静置试验评价其热氧化及分散稳定性,利用RtecMFT-5000摩擦磨损试验机考察其摩擦学性能,采用SEM、XPS及拉曼光谱分析其磨损表面形貌、主要元素化学价态及磨损表面成分组成,揭示生物苦参碱添加剂对大豆油摩擦学性能影响作用机制。研究结果表明:生物苦参碱添加剂和大豆油分子间通过强烈的静电吸引形成了N—H键,使改性大豆油热氧化稳定性增强;质量分数1.0%的生物苦参碱改性的大豆油减摩抗磨性能最优,其平均摩擦因数及磨损体积较合成润滑油PAO分别下降39.2%和72.8%,这归因于含有氮杂环的改性油样更易进入摩擦接触区在摩擦表面形成紧密有序的物理吸附膜,以及在摩擦过程中生物苦参碱中的氮原子与铁原子发生摩擦化学反应形成含氮金属络合物及铁复合物的化学吸附膜,两者共同作用提升了大豆油的摩擦学性能。
姜鹏王玥李章华潘树鑫曹阳
关键词:热氧化稳定性摩擦学性能润滑机制
放电等离子烧结CoCrW合金的高温摩擦学行为
2025年
目的阐明CoCrW合金在400~800℃下的高温摩擦学行为和釉质层的生成及演变机制。方法通过放电等离子烧结(SPS)工艺制备CoCrW合金,利用往复式摩擦磨损试验机和白光干涉仪测试并表征合金在400~800℃下的高温摩擦学性能。采用SEM、EDS、EBSD、EPMA及拉曼光谱等手段表征合金与磨损表面的显微组织、物相组成及元素成分。结果采用SPS烧结的CoCrW合金的成分、组织均匀,弥散分布的Cr7C3起到了抑制晶粒长大的作用。在温度为400℃时,由于无足够的氧化物磨屑在其表面压实及摩擦烧结进而生成釉质层,因此合金表面发生了严重的磨粒磨损,磨损率为2.55×10-4 mm^(3)/(N·m)。在600℃下,合金磨损表面局部生成了具有保护性的岛状氧化膜,减弱了硬磨粒的犁削作用,磨损率为4.03×10^(-5) mm^(3)/(N·m)。在800℃下,合金磨损表面生成了由Cr_(2)O_(3)、CoCr_(2)O_(4)及Co_(3)O_(4)组成的稳定釉质层,磨损率较400℃下降低了91%,为2.36×10^(-5)mm^(3)/(N·m)。结论温度的提升,加速了离子的扩散及磨屑的细化,促进了氧化物颗粒在磨损表面的烧结。在800℃下的磨损初期,保护性釉质层的生成阻碍了亚表面的塑性变形,避免了在600℃下的磨损初期时变形区的整体断裂。金属离子与氧离子的快速扩散促成了内部富Cr氧化层及表面混合氧化层的形成,在800℃下使得合金表面生成了稳定的釉质层。
唐晨于成涛王群昌陈明辉王福会
关键词:高温摩擦学高温氧化放电等离子烧结
钇含量对Ni-Mo-Y合金在宽温域条件下摩擦学性能的影响
2025年
通过粉末冶金热压烧结制备了不同钇含量(0,0.5%,1.5%,2.5%,质量分数)Ni-Mo-Y合金,采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪及高温摩擦试验机等,研究了不同钇含量下合金的显微组织、物相组成、力学性能以及不同温度(常温,200,400,600,800℃)下的摩擦磨损性能。结果表明:不同钇含量Ni-Mo-Y合金均主要由奥氏体组成,组织均匀致密;随着钇含量增加,合金的晶粒细化,孪晶形成,析出相增多,密度减小,硬度和屈服强度均增大且增幅逐渐放缓,当钇质量分数为1.5%时细化改性效果最好。随着摩擦温度在室温至400℃范围内升高,Ni-Mo-Y合金摩擦表面生成覆盖不完全、具有润滑作用的镍钼氧化物和少量钼酸盐,摩擦因数减小,体积磨损率因磨粒磨损而增加;摩擦温度升至600,800℃后,摩擦表面逐渐形成具有润滑作用、覆盖完全且致密的镍钼氧化物及钼酸盐膜层,摩擦因数和体积磨损率显著减小。Ni-Mo-Y合金在高温条件下具有较好的摩擦磨损性能。
耿飞跃金伟文陆龙杨贵荣苏霄鹏
关键词:摩擦学性能

相关作者

顾彩香
作品数:68被引量:304H指数:11
供职机构:上海海事大学
研究主题:摩擦学性能 润滑油 润滑油添加剂 纳米材料 摩擦学
翁俊飞
作品数:3被引量:5H指数:2
供职机构:上海交通大学
研究主题:自润滑 电沉积 固体润滑剂 镍基复合材料 GR
仵亚婷
作品数:65被引量:264H指数:10
供职机构:上海交通大学材料科学与工程学院金属基复合材料国家重点实验室
研究主题:自润滑 镁合金表面 化学复合镀 化学镀 熔盐
朱光耀
作品数:6被引量:34H指数:3
供职机构:上海海事大学商船学院
研究主题:摩擦学性能 纳米 润滑油 X射线衍射法 粒径
焦奎
作品数:311被引量:1,123H指数:18
供职机构:青岛科技大学
研究主题:伏安法 电化学 HRP 辣根过氧化物酶 DNA