模拟深海环境下超高分子量聚乙烯及其复合材料的摩擦磨损行为研究
纳米复合材料最新研究进展与发展趋势
智能复合材料最新研究进展与发展趋势 1.绪论 智能复合材料是一类能感知环境变化，通过自我判断得出结论，并自主执行相应指令的材料，仅能感知和判断但不能自主执行的材料也归入此范畴，通常称为机敏复合材料。智能复合材料由于具备了生命智能的三要素：感知功能(监测应力、应变、压力、温度、损伤) 、判断决策功能(自我处理信息、判别原因、得出结论) 和执行功能(损伤的自愈合和自我改变应力应变分布、结构阻尼、固有频率等结构特性) ，集合了传感、控制和驱动功能，能适时感知和响应外界环境变化，作出判断，发出指令，并执行和完成动作，使材料具有类似生命的自检测、自诊断、自监控、自愈合及自适应能力，是复合材料技术的重要发展。它兼具结构材料和功能材料的双重特性。 在一般工程结构领域，智能复合材料主要通过改变自身的力学特性和形状来实现结构性态的控制。具体说就是通过改变结构的刚度、频率、外形等方面的特性，来抑制振动、避免共振、改善局部性能、提高强度和韧性、优化外形、减少阻力等。在生物医学领域，智能复合材料可以用于制造生物替代材料和生物传感器。在航空航天领域，智能复合材料已实际应用于飞机制造业并取得了很好的效果，航天飞行器上也已经使用了具有自适应性能的智能复合材料。智能复合材料在土木工程领域中发展也十分迅速。如将纤维增强聚合物（FRP）与光纤光栅（OFBG）复合形成的FRP—OFBG 复合筋大大提高了光纤光栅的耐久性。将这种复合筋埋入混凝土中，可以有效地检测混凝土的裂纹和强度，而且它可以根据需要加工成任意尺寸，十分适于工业化生产。本文阐述了近年来发展起来的形状记忆、压电等几种智能复合材料与结构的研究和应用现状，同时展望了其应用前景。 2.形状记忆聚合物（Shape-Memory Polymer）智能复合材料的研究 形状记忆聚合物（SMP）是通过对聚合物进行分子组合和改性，使它们在一定条件下，被赋予一定的形状（起始态），当外部条件发生变化时，它可相应地改变形状并将其固定变形态。如果外部环境以特定的方式和规律再次发生变化，它们能可逆地恢复至起始态。至此，完成“记忆起始态→固定变形态→恢复起始态”的循环，聚合物的这种特性称为材料的记忆效应。形状记忆聚合物的形变量最大可为200％，是可变形飞行器
关于牙齿摩擦相关研究综述
关于牙齿摩擦相关研究综述 摘要:由于生理需要和各种因素的影响，牙齿磨损是无法避免的自然现象。随着人类平均寿命的提高，牙齿的磨损问题越来越不容忽视，如何防治牙齿的非正常磨耗具有很重要的现实意义。全面了解牙齿的摩擦磨损行为，既可以为临床防治牙齿过度磨耗提供理论指导，又有助于开发新型牙科修复材料。本文从生物摩擦学角度系统地概括了天然牙及其他牙科材料的摩擦学特性，得到的一些结论。 关键词：牙齿磨损；牙科材料；生物摩擦学；摩擦学特性 引言 生物摩擦学(Bio—tribology)是1973年由Dowson等提出，研究内容主要包括所有与生物系统相关的摩擦学问题[1]。生物摩擦学的研究内容十分丰富，是摩擦学领域一个正在迅速发展的重要分支。其实，自从地球进化到人类以来，人们都在有意无意地接触一些生物摩擦学问题。动植物特有的生物活性，加上独特的显微组织、结构和表面形貌等特性，还使得生物体内的摩擦副以及肌体表面具有一定的自我适应、自我修复的功能，从而表现出奇异优良的表面摩擦学特性。 生物器件特有的摩擦学性能吸引了一批科技人员的极大兴趣。不过，也正是上述特性，使得生物摩擦学的研究较传统工程摩擦学更为复杂和困难。 1牙齿摩擦学研究概况 除了人工关节和心脏瓣膜等为代表的生物摩擦学的主要研究领域以外，口腔种植牙作为普遍人工器官之一，同样引起人们的高度重视。目前, 种植牙面临的最普遍问题就是松动和断裂，而且对于修复后的天然牙也常出现牙科修复材料脱落的现象, 其失效机理尚未弄清[2]。因此，深入研究牙科材料的磨损机理有助于选择和开发新的生物及机械性能优异的口腔修复材料。 生物摩擦学在医学上最成功的应用是对人工关节的研究，从人工关节润滑机理到人工关节的材料选择和计算机辅助优化设计到制造等，每年都有相当数量的论文报道这方面的研究。因此，近年来对生物摩擦学的研究出现了长足进展。随着人民素质的提高和生活水平的普遍改善，人们对牙齿保健和审美的要求越来越高。从而对牙科修复材料提出了更高的要求。在我国，每年用于购买生物材料的外汇在数干万元以上，其中牙科修复材料占了很大比例。目前国内外对天然牙及牙科修复材料的摩擦学研究相对较多，对天然牙的摩擦学研究主要集中在体内临床观察上，而对牙科修复材料摩擦学集中在复合材料和陶瓷材料上。 1.2牙齿相关磨损问题 牙齿，包括天然牙和修复体，不仅是人体内直接行使咀嚼功能的器官，而且与发音、言语及保持面部协调美观等均有密切关系[3]。由于咬合功能的需求和口颌系统的生理、病理因素，牙齿磨损是进行性的、不可逆的[4]。因此，牙齿(天然牙、义齿等)的摩擦磨损虽令人烦恼但普遍存在、无法避免。而且,车祸、外伤等各种原因导致牙齿缺失的病例也为数不少，仅在中国大约就有3亿多人缺牙。 天然牙的磨损可分为两体磨损和三体磨损两种类型。前者主要由牙齿的直接接触引起，后者则由食物中的颗粒或牙膏造成。在某一特定的牙齿表面，磨损可能由于其中的一种类型引起( 例如牙齿接触面的三体磨损)，也可能两种类型共同作用的结果[5]。也有学者提出在考虑两体磨损的同时也应考虑冲击磨损，由于冲击应力在材料表面产生微裂纹，从而在材料的近表面形成网状裂纹而导致材料的脱落，这些脱落的颗粒有可能促成材料间的三体磨损。天然牙的磨损过程极其复杂, 包括机械、热能和化学反应。 1.2口腔内的化学环境和咀嚼参数 口腔内的化学环境极为复杂，对牙齿磨损有很大的影响。唾液是口腔化学环境的最重要成分之一，具有多种功能：充当润滑剂，使食物的咀嚼和吞喁易于进行；充当酸性食物的缓冲液，减缓产生牙菌斑；提供钙、磷离子，促使釉质再钙化。通常，唾液里中性，pH值约为7，酸性饮食嗜好者口腔内的pH值可以达到3，反刍胃酸的pH值约为1．2。不同软饮料的酸度不同，pH值介于1—6之间。牙齿在酸性环境中的
干摩擦条件下铜_石墨复合材料与ZQAl9_4铝青铜的磨损图研究
第28卷第5期摩擦学学报Vol.28 No.5 2008年9月Tribol ogy Sep t2008干摩擦条件下铜2石墨复合材料与ZQA l924 铝青铜的磨损图研究 马文林1,2,吕晋军1 (1.中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,甘肃兰州 730000; 2.中国科学院研究生院,北京 100039) 摘要:考察了铜2石墨复合材料和商品Z QA l924铝青铜材料在干摩擦条件下的室温摩擦磨损性能,得出了两者的磨损图.结果表明:铜2石墨复合材料表现出优异的减摩性能;铜2石墨材料的磨损体系可以分为轻微磨损(磨损率小于1×10-4mm3/m)、中等磨损(1×10-4～1×10-3mm3/m)和严重磨损(磨损率大于1×10-3mm3/m)3个区域,而Z QA l924铝青铜的磨损体系可分为轻微磨损、中等磨损和咬合3个区域;在载荷小于5N,滑动速度处于0.005～0.05m/s时,铜2石墨复合材料表现出比铝青铜更优异的耐磨性. 关键词:铜2石墨复合材料;铝青铜Z QA l924;磨损图 中图分类号:T H117.3文献标志码:A文章编号:100420595(2008)0520389205 以铜或铜合金为基体、石墨或二硫化钼为固体润滑相的自润滑复合材料具有低摩擦、耐磨损的特点,可在室温到400℃的温度范围内作为轴承材料以及通电条件下的电刷材料使用[122].由于石墨的加入对复合材料的力学性能影响较大,通常采用基体合金化的方法来获得足够的强度和耐磨性[3].也有采用细化石墨颗粒以提高材料的力学性能并改善其摩擦学性能的研究报道[4].近年来,铜包石墨或镍包石墨的研究也取得了一定进展[526].铜2陶瓷颗粒2石墨杂化材料的摩擦学性能,特别是高温摩擦学性能优异,这与陶瓷颗粒提高了基体的高温抗塑性变形能力有关[7].应该指出的是,铜基自润滑复合材料的摩擦学研究中针对试验条件,特别是速度对其性能影响的研究还很薄弱.主要体现在所评价的速度范围较窄,在低速(小于0.01m/s)和高速(大于2m/s)的材料摩擦学行为评价还不多见;而铜基自润滑复合材料与商品合金的摩擦学性能的比较应在宽的速度和载荷范围内进行.在摩擦过程中,除了摩擦系数和磨损率以外,材料的体相温度测量具有一定意义[8]. 基于此,本文制备出铜2石墨复合材料,在无润滑条件下,考察并比较了商品Z QA l924铝青铜和铜2石墨复合材料与Cr W Mn钢对摩时的摩擦磨损性能,比较了低速条件下2种材料的性能差异. 1 实验部分 1.1 材料 采用粉末冶金工艺制备Cu25%Graphite复合材料(质量分数,下同),所用铜粉与石墨粉粒度分别小于76μm和42μm.首先在行星式球磨机中混料8h,然后以300MPa压力冷压成型,最后在氢气炉中进行烧结,烧结温度为800℃,保温30m in后随炉冷却.用阿基米德法测出材料密度为6.90g/c m3;布氏硬度HB31.5(压头直径2.5mm,负荷62.5kg,保压时间30s);参照G B/T731422005测定出材料的压缩强度σ为235.6MPa.由于Z QA l924铝青铜(8.0%～9.0%A l,2.0%～4.0%Fe,杂质元素含量小于1.0%,其余为Cu)通常被用于制造高强度抗磨零件(如齿轮和轴套等),所以我们采用该合金作为对比材料. 1.2 摩擦磨损试验 摩擦磨损试验在瑞士CS M公司产T HT072135型高温摩擦磨损试验机上进行.采用栓2盘接触方式(见图1).栓材料选用所制备的复合材料或Z QA l92 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50675216);中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室基金资助项目(0501).收稿日期:2008201210;修回日期:2008204230/联系人吕晋军,e2mail:jjlu@https://www.360docs.net/doc/e911660300.html, 作者简介:吕晋军,男,1971年生,博士,研究员,目前主要从事材料摩擦学研究.
磁电复合材料研究进展.
《复合材料学》课程论文 题目：磁电复合材料的研究进展 学生姓名：李名敏 学号： 051002109 学院：化学工程学院 专业班级：材料化学101 电子邮箱： 904721996@https://www.360docs.net/doc/e911660300.html, 2013年 6 月
磁电复合材料的研究进展 摘要：本文介绍磁电复合材料的研究现状和合成工艺，讨论了磁电复合材料性能的影响因素，最后提出了其目前存在的问题及对今后的展望。 关键词：磁电复合材料铁电相铁磁相纳米材料合成工艺性能 1 引言 材料在外加磁场作用下产生自发极化或者在外加电场作用下感生磁化强度的效应称为磁电效应，具有磁电效应的材料称为磁电材料[1]。而磁电复合材料，它由两种单相材料—铁电相与铁磁相经一定方法复合而成。磁电复合材料的磁电转换功能是通过铁电相与铁磁相的乘积效应实现的, 这种乘积效应即磁电效应。磁电复合材料不仅具有前者的压电效应和后者的磁致伸缩效应，而且还能产生出新的磁电转换效应。这种材料能够直接将磁场转换成电场，也可以把电场直接转换为磁场。这种不同能量场之间的转换一步而成，不需要额外的设备，因此转换效率高、易操作。磁电复合材料不但具有较高的尼尔和居里温度，磁电转换系数大等诸多优点，而且还可被用于微波、高压输电、宽波段磁探测，磁场感应器等领域，尤其是在微波泄露、高压输电系统中的电流测量方面有着很突出的优势。此外，磁电复合材料在智能滤波器、磁电传感器、电磁传感器等领域也潜在着巨大的的应用前景[2]。目前, 磁电复合材料作为一种非常重要的功能材料，已成为当今铁电、铁磁功能材料领域的一个新的研究热点。 2 磁电复合材料的研究现状 2.1 磁电复合材料的历史 1894年法国物理学家居里首先提出并证明了一个不对称的分子体在外加磁场的影响下有可能直接被极化，磁电材料概念就此被提出。随后，一些科学家又指出了从对称性角度来考虑，在磁有序晶体中可能存在与磁场强度成正比的电极化以及与电场强度成正比的磁极化即线性磁电效应。直到20世纪80年代，已经发现50多种具有磁电效应的化合物，以及几十种具有此性能的固溶体。虽然发现了一系列具有磁电效应的单相材料，而这类材料虽然既具有铁电性(或反铁电性)，又具有铁磁性(或反铁磁性)，然而这些材料的居里温度大都远远低于室温，并且只有在居里温度以下这些材料才会表现出微弱的磁电效应。当环境温度上升到居里温度以上时，磁电系数就迅速下降为零，磁电效应也就随之消失。因此，难以利用单相磁电材料开发出具有实际应用价值的器件。这些局限性使得材料科学工作者们又将目光转移到复合材料上，Van Suchtelen首先提出通过复合材料的乘积效应来获得磁电效应，为制备高性能磁电材料开辟了一条新途径。1978
摩擦磨损性能测试试验
典型黑色金属磨损性能测试实验 史秋月 一、实验目的 1.了解M-2000型摩擦磨损试验机的结构，及材料进行耐磨性测试的意义； 2.掌握滑动摩擦、滚动摩擦及其在不同条件下（干式、湿式、磨粒等）的 实验方法； 3.掌握摩擦磨损性能指标的评估方法； 4.了解典型黑色金属灰铁和球铁在滑动摩擦条件下（干式）的耐磨情况。 二、实验设备 M-2000型摩擦磨损试验机，如图2-1 图2-1 三、实验材料 1.灰铁滑动摩擦试样一对，试样尺寸如附图（a） 2.球铁滑动摩擦试样一对，试样尺寸如附图（a） 四.实验原理与方法 将试样分别装在上下试样轴上，接通电源，双速电动机○1通过三角皮带○3齿12使下试样轴以200转/分（或400转/分）的速度转动；通过轮○4带动下试样轴○ 48的传递。使上试样轴○14以180转/分（或360转/ 47和齿轮○ 蜗杆轴○ 44，滑动齿轮○ 47分）的速度转动。当做滑动摩擦试验时，为使上试样轴不转动，应将滑动齿轮○ 46上。试验时，两试样间的压移至中间位置，齿轮○48必须用销子○22固定在摇摆头○ 19的作用下获得（弹簧中间是一重力传感器），负荷的增大或减少力负荷在弹簧○ 21上即可读出。也可将复合传感器接入25进行调整；负荷的数值从标尺○ 可用螺帽○ 电脑，从显示屏上读出，本实验载荷直接从显示屏上读出。试验的终止条件可由时间或总转速控制。试验结束之后根据不同的方法评估材料的耐磨情况。
五、实验内容 将加工好的滑动摩擦试样装在实验机上，在给定的条件下（干式、滑动摩擦、压力：200N、时间60min）进行试验，试验结束后将试样取下，评估耐磨性能。 根据所选取磨损试验方法的不同以及材料本质的差异，可以选择不同的耐磨性能评定方法，以期获得精确的试验数据，现简单例举下述几种方法以供参考。 1、称重法：采用试样在试验前后重量之差，本表示耐磨性能的方法，由于两试 样之间的摩擦所引起的磨损量，可以采用精度达万分之一的分析天平称量出试样试验前后重量之差非凡获得。试样在磨损前后必须严格进行去油污，烘干后再进行称量否则因残余的没污会影响试验数据的准确性。 计算可按下式进行： W=W0－W1 式中：W—试样的磨损量。 W0—试样在试验前的重量。 W1—试样在试验后的重量。 2、测量直径法：采用试样在试验前后直径的变化大小来表示耐磨性能的方法。 （1）用测微计（或其它测量仪器）测量试样试验前后的直径变化而获得。 （2）本试验机所带小滚轮○6可用来精确测量试样直径试验前后的变化。 测量方法：使用时首先将装有小滚轮○6的支架拆下来装在下试样轴轴承座的小轴（附图）上，在试验前后把试验机各开一分钟或下试样试验前后运转同样转数可得小滚轮转数N1和N2，由此通过下列计算可得到磨损量“S” 如果：D1—试样试验前的直径。 D2—试样试验后的直径。 D0小滚轮○6的直径。 N1—磨损前一分钟内小滚轮○6的转数。
摩擦磨损
博士入学考试 名词解释 粗糙度：评定加工过的材料表面由峰、谷和间距等构成的微观几何形状误差的物理量。 固体润滑：利用固体所具有的减摩作用的润滑方法。 固体润滑材料：为了防止相对运动中的表面损伤，并降低摩擦与磨损而使用的薄膜或粉状固体。 滑动磨损：两个相对滑动物体公共接触面积上产生的切向阻力和材料流失的现象。 自由磨料磨损和固定磨料磨损：两者皆为磨料磨损，自由磨料磨损磨料保持自由状态，而固定磨料磨损磨料保持固定状态。 耐磨性和相对耐磨性：材料的耐磨性是指一定条件下材料耐磨性的特性；相对耐磨性是指两种材料在相同的外部条件下磨损量的比值。 微切削和微犁沟：微切削是磨料(磨粒或硬突起)从被磨损表面切削下微切屑的磨料磨损过程；在相对滑动中，硬颗粒或两表面中硬微突体使较软表面塑性变形而形成犁痕式的破坏。 问答题 1.简述摩擦的概念和分类。 摩擦：两个相互接触的物体在外力作用下发生相对运动或具有相对运动的趋势时，就会发生摩擦。 摩擦学：摩擦学是研究相对运动互作用表面的科学与技术，它包括材料的摩擦、磨损和润滑三个部分。 分类： (1)按摩擦副表面的润滑情况分： 干摩擦：物件间或试样间不加任何润滑剂时的摩擦。 边界摩擦：两接触表面间存在一层极薄的润滑膜，其摩擦和磨损不是取决于润滑剂的粘度，而是取决于两表面的特性和润滑特性。 流体摩擦：由流体的黏滞阻力或流变阻力引起的内摩擦。 半干摩擦：部分干摩擦，部分边界摩擦。半流体摩擦：部分边界摩擦，部分流体摩擦。 (2)按摩擦副的运动形式分： 滑动摩擦：当接触表面相对滑动或具有相对滑动趋势时的摩擦。 滚动摩擦：当物体在力矩的作用下沿接触表面滚动时的摩擦。
复合材料的最新研究进展
复合材料的最新研究进展 季益萍1, 杨云辉2 1天津工业大学先进纺织复合材料天津市重点实验室 2天津工业大学计算机技术与自动化学院, （300160） thymeping@https://www.360docs.net/doc/e911660300.html, 摘要：本文主要介绍了当前复合材料的最新发展情况，主要集中在复合材料的增强纤维、加工技术、智能材料和非破坏性检测技术等方面。希望能抛砖引玉，激发研究人员更有价值的创意。 关键词：复合材料，最新进展 1. 引言 人类社会正面临着诸多的问题和需求，如矿物能源、资源的枯竭、环境问题、信息技术以及生活质量等，这推动了复合材料的发展，也促进了各种高新技术的发展。但目前人们已不仅仅局限于新材料的创造、发现和应用上，科学研究已进入一个各种材料综合使用的新阶段，即向着按预定的性能或功能设计新材料的方向发展。并且，在复合材料性能取得飞速发展的同时，其应用领域不断拓宽，性能持续优化，加工工艺不断改善，成本不断降低。 复合材料的独特之处在于其可提供单一材料难以拥有的性能，其最大的优势是赋予材料可剪切性，从而优化设计每个特定技术要求的产品，最大限度地保证产品的可靠性、减轻重量和降低成本。近年以来，复合材料在加工领域中取得了一系列重要的进展，由于计算机辅助设计工具的介入和先进加工技术的开发，使复合材料的市场竞争力有了很大的提高，应用领域不断扩大，除用于结构复合材料外，还大量的进入了功能材料市场。我们观察到，复合材料的发展趋势是[1]： （1）进一步提高结构型先进复合材料的性能； （2）深入了解和控制复合材料的界面问题； （3）建立健全复合材料的复合材料力学； （4）复合材料结构设计的智能化； （5）加强功能复合材料的研究。 近年来，复合材料在增强纤维、加工技术、智能材料和非破坏性检测技术等方面研究较多，并且不断有新的市场应用，能够代表复合材料的最新发展方向。 2. 增强纤维环保化[2] 目前，增强纤维的发展趋势主要是强度、模量和断裂伸长的提高。但随着全球环保意识的风行，复合材料产品也逐渐受到环保方面要求的压力，尤其欧洲地区已有相关规定，热固性复材产品由于无法回收再利用而不易销往欧洲。在树脂之外，复材产品中的增强纤维迄今绝大部分都是无法回收再利用的，包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶等，全都是如此。 最近有一种新型增强纤维－玄武岩纤维(Basalt Filament)，是由火山岩石所提炼而成的，堪称100% 天然且环保，预期在不久的未来，将会取代相当比例的各种纤维，而加入复合 - 1 -
摩擦磨损测试及考核评价方式
摩擦磨损测试及考核评价方式 一、磨损 1.1磨损定义 磨损是指摩擦副相对运动时，表面物质不断损失或产生残余变形的现象。表面物质运动主要包括机械运动、化学作用和热作用：(1)机械作用使摩擦表面发生物质损失及摩擦表面的物理变形；（2）化学作用使摩擦表面发生性状改变；热作用是摩擦表面发生形状改变。典型的磨损曲线通常由三部分组成，如图1.1所示。 磨 损 量 图1.1 磨损曲线示意图 磨合阶段：磨损量随时间的增加而增加。发生在初始运动阶段，由于表面存在粗糙度，微凸体接触面积小，接触应力大，磨损速度较快。 稳定磨损阶段：摩擦表面磨合后达到稳定状态磨损率保持不变。稳定磨损阶段标志磨损条件保持相对稳定，是零件整个寿命范围内的工作过程。 剧烈磨损阶段：工作条件恶化，磨损量急剧增大。该阶段内零件精度降低、间隙增大，温度升高，产生冲击、振动和噪声，最终导致零部件完全失效。 1.2磨损种类 按磨损的破坏机理，通常把磨损分为粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损五种。 （1）粘着磨损 当摩擦副相对滑动时, 由于粘着效应所形成结点发生剪切断裂，被剪切的材料或脱落成磨屑，或由一个表面迁移到另一个表面，此类磨损称为粘着磨损。粘着磨损再细分还有轻微磨损、涂抹、擦伤、划伤和咬死五种。
图1.1 粘着磨损机理 （2）磨料磨损 外来的硬料介质进入摩擦副，或摩擦副一个表面比另一个表面硬，在较硬表面上存在的微凸体，在摩擦过程中对较软表面犁沟或拉槽，引起表面材料的脱落，这种现象叫做磨料磨损。磨料磨损是一种最常见的磨损，按照磨损机理还可细分为微观切削、挤压剥落和疲劳破坏三小类。
图1.2 二体/三体磨粒磨损机理 （3）化学磨损 化学磨损是在摩擦促进作用下，摩擦副的一方或双方与中间物质或环境介质中的某些成分发生化学或电化学作用，造成表面材料损失的过程。分为氧化磨损与特殊介质腐蚀磨损两类。 图1.3 化学磨损机理 （4）疲劳磨损 摩擦接触表面在交变接触压应力作用下，材料表面因疲劳损伤而引起表面脱落的现象。疲劳磨损有两种基本类型，宏观疲劳磨损和微观疲劳磨损。宏观疲劳磨损主要是指两个相互滚动或滚动兼滑动的摩擦表面，在循环变化的接触应力作用下，材料疲劳而发生脱落的现象；微观疲劳磨损是滑动接触表面由于微凸体相互接触使材料发生疲劳而引起的机械磨损现象。此外，疲劳磨损的破坏机理又分为麻点剥落、浅层剥落、深层剥落。
摩擦磨损试验装置研制和摩擦磨损性能测试
滑动电接触材料的摩擦磨损试验装置研制和摩擦磨损性能测试 摘要：研制一台环块式摩擦磨损试验装置，并用此装置对四组成分不同的二硫化钼-铜-镀铜石墨复合材料进行摩擦磨损性能测试。结果表明：同种成分的材料，电磨比机磨的磨 损量大；二硫化钼-铜-镀铜石墨复合材料的摩擦磨损性能比铜-镀铜石墨复合材料的 好，该摩擦磨损试验装置完全达到了设计要求。 关键词：摩擦磨损试验;装置研制;二硫化钼-铜-镀铜石墨复合材料;性能测试; 本次所设计的滑动电接触材料摩擦磨损试验装置，主要由拖动电机、环-块式对磨系统、加载装置、变速系统、摩擦系数测量系统和加电摩擦系统构成。 本项目的创新之处是摩擦磨损试验装置可进行不通电和通电摩擦磨损试验，以及在滑动速度、载荷、通电电流可变下进行摩擦磨损试验，另外，摩擦副之间的接触始终保持贴合状态且无振动现象、试样装取方便、装置结构简单、小巧玲珑、经济又实用。 一、摩擦磨损试验装置研制 本实验的摩擦磨损试验装置是由动力系统、变速系统、环块式摩擦磨损系统、通电摩擦 磨损系统和摩擦系数测量系统组成，试验装置图见：图1-1、1-2 1-交流电源；2-变频装置； 3-功率表；4-交流电动机； 5-对磨环与电刷；6-直流电源； 图1-1摩擦磨损试验装置示意图图1-2摩擦磨损试验装置实物图1．动力系统 摩擦磨损试验装置的动力系统由交流电源和拖动电机构成。动力系统为对磨环提供动力，使其与电刷产生滑动摩擦，并以与电动机转子相同的转速转动。 2．变速系统 摩擦磨损试验装置的变速系统由三相变频器和三相变频调速电动机构成；通过调节三相变频器的频率，改变拖动电机的转速，电动机转速n=60f，f为频率，对磨环滑动线速度V=2πr n，r 为对磨环半径；使得电动机实现无级变速，从而改变对磨环转速，以实现在不同滑动线速度下对电刷材料的摩擦磨损性能进行测试。 3 .环块式摩擦磨损系统 环块式摩擦磨损系统主要由拖动电机带着的对磨环与装电刷材料的刷握构成，为了对电刷材料进行加载还包括压力加载装置，通过旋转刷握杆后面的加力螺母，对电接触复合材料电刷进
陶瓷2石墨复合材料的摩擦磨损性能研究3
第17卷 第4期摩擦学学报V o l17, N o4 1997年12月TR I BOLO GY D ec,1997研究简报(363～366) 陶瓷2石墨复合材料的摩擦磨损性能研究3 董利民 张宝清 田杰谟 李兆新 (清华大学核能技术设计研究院 北京 102201) 摘要 对陶瓷2石墨复合材料 GC r15钢摩擦副的摩擦磨损性能与GC r15钢 GC r15钢的作了 对比试验研究.结果表明:分别在干摩擦和10#机械油润滑下,陶瓷2石墨复合材料 GC r15钢的 摩擦因数均比GC r15钢自配副时的低,陶瓷2石墨复合材料试块的磨痕宽度也比GC r15钢试块 的小.硬质陶瓷颗粒与石墨均匀弥散共存,提高了材料的强度和硬度,从而改善了材料的耐磨 性. 关键词 石墨 陶瓷 复合材料 摩擦学性能 分类号 TQ174.758.22 陶瓷2石墨复合材料兼备石墨和陶瓷材料各自的优点,具有耐高温、耐磨损、抗腐蚀及导电和导热性能良好等特性.对于这类材料的力学性能和物理性能已有不少研究报道[1～5],但有关其摩擦磨损性能的研究却还未见文献公开发表.作者对陶瓷2石墨复合材料 GC r15钢摩擦副的摩擦磨损性能进行了试验研究,并且探讨了陶瓷2石墨复合材料的摩擦磨损机理. 1 试验部分 1.1 试样 用于环2块式摩擦磨损试验机的环试样系以淬火与回火处理的GC r15轴承钢制备而成,其被试表面经过磨削加工后的表面粗糙度R a=0.35Λm,表层硬度为H V750.环试样的尺寸为外径49.2mm和宽度13.0mm.块试样的材料共有含石墨质量分数(w c,下同)分别为0.1,0.2,0.3,0.4和0.5的5种陶瓷2石墨复合材料.这些材料都是将Si C和B4C等陶瓷粉与石墨粉按一定比例混合后热压烧结制备的,烧结温度2200℃,压力20M Pa.试块尺寸为12.35mm×12.35mm×19.00mm,其表面经过研磨与抛光处理.表1所列是试块材料的力学性能和表面粗糙度.此外,还用GC r15钢试块与高强度石墨块作了对比试验研究. 1.2 摩擦因数的测定 在M H K2500环2块式摩擦磨损试验机上分别进行干摩擦和10#机械油润滑条件下的摩 3国家“八五”科技攻关项目(852********) 1996203211收到初稿,1997206228收到修改稿 本文通讯联系人董利民. 董利民 男,1965年2月生,内蒙古人,1991年在清华大学获硕士学位,目前主要从事精细陶瓷材料的组成、结构与性能研究,发表论文10余篇,现为清华大学核能技术设计研究院副研究员. 张宝清 男,1944年10月生,北京市人,1968年毕业于北京钢铁学院金属物理系,目前主要从事陶瓷材料的制备工艺及其性能研究,发表论文30余篇,现为清华大学核能技术设计研究院副研究员. 田杰谟 男,1935年4月生,山东省人,1963年毕业于清华大学工物系,目前主要从事结构陶瓷、生物功能陶瓷及生物陶瓷材料的研究,发表论文50余篇、专著2部,现为清华大学核能技术设计研究院教授、博士生导师. 李兆新 男,1963年1月生,北京市人,大专程度,目前主要从事陶瓷材料制备工艺研究,发表论文3篇,现为清华大学核能技术设计研究院实验师.
摩擦磨损试验机研究现状
摩擦磨损试验机研究现状 郑冠华08223029 摘要： 摩擦磨损试验机是一种评定各种润滑剂的极压特性、抗磨损性能并计算摩擦系数的试验设备。由于实际摩擦环境可能千变万化，而进行摩擦实验要模拟实际摩擦系统，在实验室再现摩擦现象及其规律性，以便对个参数进行观察测量，因此，设计一个满足要求的试验机成为很多人研究的课题。 关键词： 摩擦磨损试验机研究现状 正文： 摩擦磨损不但是机械设备效率低下的原因，也是致使设备失效的主要形式。机械设备中零部件的摩擦磨损和零件材料、工况环境(压力、冲击、温度和润滑)等因素紧密相关。因此能模拟实际工况的专业摩擦磨损试验机是摩擦学试验研究必不可少的工具，摩擦磨损试验机的先进性和多功能性直接关系到实验研究的精度和可靠性。国内外许多研究人员在这方面进行了大量研究。要想模拟实际工况，需在试验中能对传动的速度，冲击的力量、频率，润滑的条件等方面实现自动控制，同时需对试验中摩擦力、冲击力、温度、载荷、速度、磨损率等工作参数或摩擦学特性参数等能实时进行数据采集。摩擦磨损试验机是一种评定各种润滑剂的极压特性、抗磨损性能并计算摩擦系数的试验设备。下面介绍一些适用于不同工况下的摩擦磨损试验机： 往复式摩擦磨损试验机 针对不同固体材料在不同条件下的摩擦磨损实验要求，开发设计了一种往复式摩擦磨损试验机，通过测量实验中产生的摩擦力、摩擦系数和磨损量的变化来研究材料的摩擦磨损性能。为提高测试系统的精确性和实时性，将计算机辅助测试系统应用到摩擦学试验当中，通过数据采集系统和测试软件系统完成摩擦磨损数据的实时动态测试，从根本上改变了传统摩擦磨损试验机的缺点。通过对聚四氟乙烯材料的摩擦磨损性能进行实验，证明该试验机性能稳定，测试系统准确可靠。本文设计的往复式摩擦磨损试验机及计算机控制系统，可用于不同固体材料在不同条件下的往复式摩擦磨损实验，能模拟往复式(如压缩机等)工况进行摩擦副元件的磨损性能测试。该试验机可在一定范围内实现往复行程、载荷、速度、温度、润滑的单因素或多因素控制，并可同时定性和定量显示运动中的摩擦力、磨损量、摩擦系数大小。通过在该试验机上进行的一些实验，证明试验机性能稳定，测试系统准确可靠，可有效地对运动副(试件)不同材质和工艺的摩擦磨损性能进行评定，以获得可靠的实验数据。 球-盘摩擦磨损试验机 此试验机提供的数据有：摩擦因数，磨损量和比磨损率。首先深入研究球一盘磨损试验机的工作原理，确定其工作原理是通过荷重传感器的A．D转换，将摩擦力的模拟信号转变为电压数字信号，输入计算机或者x-Y记录仪。然后与事先标定好的电压值对比，得到测试过程中的摩擦力。传感器的标定方法为：用已知载荷(一定质量的砝码)对传感器施加拉力，传感器将其转变成电压值，绘出电压-拉力关系曲线，将其用直线拟合。同时提供了数据处理的方法，并利用此试
摩擦磨损试验机结构毕业设计范文
摩擦磨损试验机结构毕业设计
摩擦磨损试验机结构设计 摘要 先进的摩擦磨损试验机及试验技术对于摩擦学研究的深入开展有着重意义。本文在对摩擦磨损试验机的发展概况、分类、特点，摩擦磨损试验的目的、试验的基本方法等进行综合分析的基础上，建立了摩擦磨损试验机的要求明细表，经过功能分析确定试验机的整体结构，从主机的结构设计、主轴回转结构、多样式装夹、气压加载结构等方面对摩擦磨损试验机结构进行设计。该试验机能实现对摩擦副的轴向加载、径向加载以及往复运动等，结构稳定符合一般实验要求。 关键词：摩擦磨损试验机；气压加载；往复运动
structural design of Friction-Wear Tester machine Abstract Advanced friction and wear tester and test technology for tribological studies have highlighted significant depth. In this paper, friction and wear testing machine on the overview of development, classification, characteristics, friction and wear test purposes, test the basic methods for comprehensive analysis based on the established requirements of friction and wear testing machine schedule, determined by functional analysis of test machines The overall structure of the structural design from the host, Spindle structure, multi-style fixture, air pressure load structure in terms of friction and wear test machine structure design. The trial function of the friction pair to achieve the axial load, radial load and the reciprocating movement, structural stability and meet the general test requirements. Keywords: Friction-Wear Tester; Pressure load; Reciprocating
轮对偏磨过程中磨损行为的研究
轮对偏磨过程中磨损行为的研究 [摘要]本文就常用机车在运行过程中轮对的轮缘偏磨现象进行系统研究，并通过模拟磨损工况实验探讨了轮缘偏磨机制，通过运转时间测定了相对磨损量和时间的关系，并测定了摩擦系数。同时针对机车轮对情况，本文提出了有效控制轮缘偏磨问题相应的解决措施。 [关键词]轮缘偏磨轮对磨损量 随着铁路运输事业的发展，机车牵引吨位的提高，轮对磨耗速率日益为人们所关注，尤其是轮对偏磨现象会导致机车频繁地退箍、旋轮，浪费了大量的人力、物力，严重影响机车的正常运用，更是为机务工作部门所重视。人们采用多种方法进行改善轮对的工作条件，降低磨损量，保证机车走行公里数的稳定。但是对于机车行驶过程中轮对的工况、受力情况以及轮对的磨损机制、磨损行为等相关研究并没有进行系统的研究。本文就常用机车在运行过程中轮对的轮缘偏磨现象进行系统研究，同时针对机车轮对情况，提出了有效控制轮缘偏磨问题相应的解决措施。 一、原因分析 1.轴重不均的影响 机车行驶过程中机车轮毂往往由于踏面的斜度等原因，使钢轨作用于踏面的法向反力也不相等，从而导致轮对两侧承受的载荷不等，具体受力分析情况如图1所示。 其中，ON1与ON2的数值并不相等，其原因在于轮对工作踏面斜度的差异，引起的机车轮毂两侧载荷OP1和OP2不等的结果。利用进一步受力分析，可知该轮对的水平分力存在OH1与OH2不等。若OP1大于OP2，必然导致OH1大于OH2，存在△（△=OH1-OH2）力的作用，从而使轮对向载荷较重的一侧横移，该侧轮缘贴靠钢轨，导致轮缘偏磨现象的产生。 2.牵引装置的影响 由于生产加工、组装、运输等原因，实际应用的机车车体与其构架往往存在
复合材料加工研究进展
复合材料加工技术的最新研究进展 摘要：本主要综述了陶瓷基、树脂基这两种主要的非金属基复合材料的加工技术。通过对传统加工和新型加工技术的比较，认为今后研究非金属基复合材料加工工艺参数的优化，工艺过程中关键步骤的改进，新技术的研究，生产设备自动化、智能化程度的提高，生产线的规模化、专业化、可控制化，是其加工技术发展的关键。 关键词：陶瓷基、树脂基、复合材料加工 复合材料是由两种或两种以上不同化学性能或不同组织结构的材料，通过不同的工艺方法组成的多相材料，主要包括两相：基体相和增强相。20世纪40年代，因航空工业需要而发展了玻璃纤维增强塑料，是最早出现的复合材料，从此以后，陆续发展了碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维。70年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。这些高强度、高模量纤维与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合，构成了格局特色的复合材料。复合材料由于其具有各方面独特的性质，广泛应用与军事工业，汽车工业、医疗卫生、航空、航海以及日常生活的各个方面。对于复合材料的加工技术的研究，将是扩大其适用范围的关键之一[1]。 1 陶瓷基复合材料的加工 由于陶瓷材料同时具有高硬度、高脆性和低断裂韧性等特点，使得其加工、特别是成形加工，至今仍非常困难。在陶瓷材料加工中，使用金刚石工具的磨削加工仍然是目前最常用的加工方法，占所有加工工艺的80％。而陶瓷材料磨削加工不仅效率低，而且在加工中很容易产生变形层、表面/亚表面微裂纹、材料粉末化、模糊表面、相变区域、残余应力等缺陷，这对于航空、航天、电子等高可靠性、高质量要求的产品是决不允许的。陶瓷精密元件的加工费用一般占总成本的30％～60％，有的甚至高达90％。因此，通过新的陶瓷加工制造技术的探索，能够很好的提高产品制造精度和降低生产成本[2]。 1.1新型加工技术 1.1.1 放电加工 放电加工(EDM)是一种无接触式精细热加工技术，当单相或陶瓷／陶瓷、陶瓷／金属复合材料的电阻小于100Ω.m时，陶瓷材料可以进行放电加工。首先将形模(刻丝)和加工元件分别作为电路的阴、阳极，液态绝缘电介质将两极分开，通过悬浮于电介质中的高能等离子体的刻蚀作用，表层材料发生熔化、蒸发或热剥离而达到加工
复合材料研究进展讲述
铝基复合材料的制备和增强技术的研究进展 摘要本文简单介绍了铝基复合材料的一些基本的制备方法。对于纳米相和碳化硅颗粒增强的铝基复合材料，它们也有不同的制备方法。 关键词铝基复合材料纳米相碳化硅颗粒 0前言 复合材料是应现代科学发展需求而涌现出的具有强大生命力的材料，它由两种或两种以上性质不同的材料通过各种工艺手段复合而成。金属基复合材料基体主要是铝、镍、镁、钛等。铝在制作复合材料上有许多特点,如质量轻、密度小、可塑性好,铝基复合技术容易掌握,易于加工等。此外,铝基复合材料比强度和比刚度高,高温性能好,更耐疲劳和更耐磨。同其他复合材料一样,它能组合特定的力学和物理性能,以满足产品的需要。因此,铝基复合材料已成为金属基复合材料中最常用的、最重要的材料之一。本文主要讲述铝基复合材料的制备方法以及增强技术的发展情况。 1 铝基复合材料的制备工艺 1.1 无压浸渗法 无压浸渗法是Aghaianian 等于1989 年在直接金属氧化工艺的基础上发展而来的一种制备复合材料的新工艺[1]，将基体合金放在可
控气氛的加热炉中加热到基体合金液相线以上温度，在不加压力和没有助渗剂的参与下，液态铝或其合金借自身的重力作用自动浸渗到颗粒层或预制块中，最终形成所需的复合材料。 Aghajanian 等[2]撰文指出，要使自发渗透得以进行，需具备两个必要条件：①铝合金中一定含有Mg元素；②气氛为N2环境。影响该工艺的主要因素为：浸渗温度、颗粒大小和环境气氛种类。无压渗透工艺的本质是实现自润湿作用，通过适当控制工艺条件，如合金成分、温度、保温时间和助渗剂等，可取得良好的润湿，使自发浸渗得以进行。 1.2 粉末真空包套热挤压法 采用快速凝固技术与粉末冶金技术相结合制备高硅含量铝基复合材料。由于Al 活性很高，在快速凝固制粉时不可避免地会形成一层氧化膜，导致在致密化过程中合金元素的相互扩散受到阻碍，难以形成冶金粘结。因此，采用了粉末真空包套热挤压这一特殊的致密化工艺[3]。 1.3 喷射沉积法 喷射沉积技术是一种新的金属成形工艺，由Singer 教授于1968 年提出，后经发展逐步形成了Osprey工艺、液体动态压实技术和受控喷射沉积工艺等。 喷射沉积的基本原理是：熔融金属或合金经导流管流出，被雾化
摩擦磨损实验报告概要
摩擦磨损实验实验报告 汪骏飞（机自92 学号09011041） 一、实验目的 1. 摩擦系数和磨损量的测量 2. 了解和熟悉表面粗糙度测量仪、电子分析天平、多功能摩擦磨损试验机等实验仪器的 基本原理与实验步骤 二、实验仪器 1. 表面粗糙度测量仪 2. 光学显微镜 3. 电子分析天平 4. 多功能摩擦磨损试验机 三、实验内容 1. 摩擦系数的读取 2. 磨损量的测量 3. 磨损前后的表面形貌的显微观察，辨别磨损形式 四、实验步骤 1. 用丙酮在超声波中清洗钢球和圆盘，然后用脱脂棉球擦拭；最后热风吹干待用 2. 将一个清洁钢球安装在球夹具中，并固定于摩擦试验机 3. 测试试样的表面粗糙度 4. 用双面胶把圆盘固定于摩擦试验机 5. 在实验载荷和速度下，开动电动机驱动主轴旋转 6. 试验时间达到给定时间时，关掉电动机，卸去载荷取出试样，并清洗试样 7. 用光学显微镜测量球上的磨斑直径，显微镜观察圆盘的磨痕宽度和深度，取平均值 8. 清理现场 9. 撰写实验报告 五、实验参数 试样：直径9.5mm的钢球；直径30mm，高度5mm的高速工具钢涂层圆盘实验条件：载 荷5n或10n；速度0.05m/s；时间：20min；润滑方式：干摩擦实验内容： 1. 摩擦系数的读取： （1）静摩擦系数 静摩擦系数随着时间慢慢减小，一开始为最大cof=0.004 半径：radius = 8.999 mm 速度：velocity = 0 m/s 力： set force = -10 n （2）动摩擦系数的读取：半 径：radius = 8.999mm 速度：velocity = 53.05 力：set force = -10n 对12000行数据进行数学计算，发现cof在0.28附近，不妨取cof=0.28 3.磨损量的测算： （1）小钢球 磨损直径d=830.27+838.622=834.45um 已知球半径r=9.5mm求线磨损量：h=r? r2?(2=18.36mm 2d磨损体积v=πh2 r?3 =5.02 ×10?3mm3 h磨损系数： 取硅薄膜的维氏硬度为1400hv 由archard磨损公式 vh5.02×10?3×1400k===5.85×10?2 由以上数据分析知，钢球与硅薄膜之间的磨损属于 严重磨损 （2）圆盘
金属基复合材料的研究进展及发展趋势(DOC)
金属基复合材料界面的研究进展及发展趋 势 周奎 （佳木斯大学材料科学与工程学院佳木斯 154007）摘要本文介绍了目前金属基复合材料界面的研究现状，存在的问题及优化的有效途径。重点阐述了金属基复合材料在各个领域的应用情况。最后在综述金属基复合材料界面的研究进展与应用现状的基础上,对学者未来研究呈现的趋势进行了简述并对其发展趋势进行了展望。 关键词金属基复合材料界面特性应用发展趋势 The research progress of metal matrix composites interface and development trend ZHOU Kui (jiamusi university school of materials science and engineering jiamusi 154007) Abstract：Interface of metal matrix composites are introduced in this paper the current research status, existing problems and the effective ways to optimize. Expounds the metal matrix composites and its application in various fields. Finally in this paper the research progress and application of metal matrix composites interface status quo, on the basis of research for scholars in the future the trend of the present carried on the description and its development trend is prospected. Keywords: metal matrix composites application Interface features the development trend 1前言 金属基复合材料(MMCS)是以金属、合金或金属间化合物为基体,含有增强成分的复合材料。 研究金属基复合新材料是当代新材料技术领域中的重要内容之一。金属基复合材料的品种繁多,有碳(石墨)、硼、碳化硅、氧化铝等高性能连续纤维增强铝基、镁基、钦基等复合材料,碳化硅晶须、碳化硅、氧化铝颗粒、氧化铝短纤维增强铝基、镁基复合材料,以及牡钨丝增强超合金等高温金属基复合材料等.但它们的发展和应用并不迅速。主要原因是存在界面问题,制备方法较复杂,成本高。学者们在金属基复合材料的有效制备方法、金属基体与增强体之间的界面反应规律、控制界面反应的途径、界面结构、性能对材料性能的影响、界面结构与制备工艺过程的关系等进行了大量的研究工作,取得了许多重要成果,推动了金属基复合材料的发展和应用。但随着金属基复合材料要求的使用性能和制备技术的发展,界面问题仍然是金属基复合材料研究发展中的重要研究方向。特别是界面精细结构及性质、界面优化设计、界面反应的控制以及界面对性能的影响规律等。尚需结合材料类型、使用性能要求深入研究。