摩擦溫度對(duì)Ni―P基復(fù)合刷鍍層摩擦學(xué)性能的影響

摩擦溫度對(duì)Ni―P基復(fù)合刷鍍層摩擦學(xué)性能的影響摘要

本文通過(guò)對(duì)Ni-P基復(fù)合刷鍍層在不同摩擦溫度下的摩擦學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試和分析，探究摩擦溫度對(duì)該復(fù)合材料摩擦學(xué)性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著摩擦溫度的升高，Ni-P基復(fù)合刷鍍層的摩擦系數(shù)呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì)，最大摩擦系數(shù)出現(xiàn)在250℃的試驗(yàn)條件下。同時(shí)，隨著溫度的升高，Ni-P基復(fù)合刷鍍層的磨損率呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)，且在250℃條件下磨損率最小。這說(shuō)明摩擦溫度對(duì)Ni-P基復(fù)合刷鍍層的摩擦學(xué)性能具有一定的影響，高溫環(huán)境下能夠在一定程度上提高該復(fù)合材料的抗磨損性能。

關(guān)鍵詞：Ni-P基復(fù)合刷鍍層；摩擦溫度；摩擦系數(shù)；磨損率

Abstract

Inthispaper,theinfluenceoffrictiontemperatureonthefrictionalpropertiesofNi-P-basedcompositebrushcoatingswasstudiedthroughtestingandanalysisofthefrictionalpropertiesofthecompositematerialatdifferenttemperatures.Theexperimentalresultsshowthatwiththeincreaseoffrictiontemperature,thefrictioncoefficientoftheNi-P-basedcompositebrushcoatingfirstincreasesandthendecreases,andthemaximumfrictioncoefficientappearsunderthetestconditionsof250℃.Atthesametime,withtheincreaseoftemperature,thewearrateoftheNi-P-basedcompositebrushcoatingshowsatrendoffirstdecreasingandthenincreasing,andthewearrateisthesmallestundertheconditionof250℃.ThisindicatesthatthefrictiontemperaturehasacertaininfluenceonthefrictionalpropertiesoftheNi-P-basedcompositebrushcoating,andcanimprovetheanti-wearperformanceofthecompositematerialtoacertainextentinahightemperatureenvironment.

Keywords:Ni-P-basedcompositebrushcoating;frictiontemperature;frictioncoefficient;wearrate

1.引言

Ni-P基復(fù)合刷鍍層是一種應(yīng)用廣泛的復(fù)合材料，具有較好的抗腐蝕性能和摩擦學(xué)性能。在工程應(yīng)用中，復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能是一個(gè)十分關(guān)鍵的指標(biāo)。而摩擦溫度作為影響摩擦學(xué)性能的重要因素之一，對(duì)于Ni-P基復(fù)合刷鍍層的摩擦學(xué)性能有著明顯的影響。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于摩擦溫度對(duì)復(fù)合材料摩擦學(xué)性能的影響還缺乏系統(tǒng)性的研究，因此本文針對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和分析。

2.實(shí)驗(yàn)方法

2.1實(shí)驗(yàn)材料

本實(shí)驗(yàn)采用的是Ni-P基復(fù)合刷鍍層，其主要成分為Ni、P等元素。該復(fù)合材料的制備采用電刷鍍技術(shù)，在不同溫度下進(jìn)行制備，以獲得不同摩擦溫度下的復(fù)合材料。

2.2實(shí)驗(yàn)過(guò)程

通過(guò)自制的摩擦試驗(yàn)機(jī)在不同溫度下進(jìn)行摩擦實(shí)驗(yàn)，測(cè)試Ni-P基復(fù)合刷鍍層的摩擦系數(shù)和磨損率。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，試驗(yàn)溫度范圍為常溫、100℃、150℃、200℃、250℃、300℃等不同溫度，摩擦速度為1m/s，摩擦?xí)r間為30min。

3.結(jié)果分析

3.1摩擦系數(shù)變化規(guī)律

如圖1所示，隨著溫度的升高，Ni-P基復(fù)合刷鍍層的摩擦系數(shù)先增加后降低，最大值出現(xiàn)在250℃條件下。在250℃時(shí)，材料的摩擦系數(shù)達(dá)到了0.9左右，比其他溫度下的摩擦系數(shù)都要高。當(dāng)溫度超過(guò)250℃時(shí)，摩擦系數(shù)開(kāi)始下降，可能是由于高溫下復(fù)合材料表面結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致摩擦系數(shù)下降。

3.2磨損率變化規(guī)律

如圖2所示，隨著溫度的升高，Ni-P基復(fù)合刷鍍層的磨損率先減小后增大，最小值出現(xiàn)在250℃條件下。在250℃時(shí)，材料的磨損率僅為0.001，比其他溫度下的磨損率都要小。當(dāng)溫度接近300℃時(shí)，磨損率開(kāi)始上升，可能是由于高溫環(huán)境下，復(fù)合材料中的Ni-P合金發(fā)生了相變，導(dǎo)致了磨損率的增加。

圖1摩擦系數(shù)隨溫度的變化趨勢(shì)

圖2磨損率隨溫度的變化趨勢(shì)

4.結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)Ni-P基復(fù)合刷鍍層在不同摩擦溫度下的摩擦學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試和分析，得出以下結(jié)論：

（1）隨著摩擦溫度的升高，Ni-P基復(fù)合刷鍍層的摩擦系數(shù)呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì)，最大摩擦系數(shù)出現(xiàn)在250℃的試驗(yàn)條件下。

（2）隨著溫度的升高，Ni-P基復(fù)合刷鍍層的磨損率呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)，且在250℃條件下磨損率最小。

因此，摩擦溫度對(duì)Ni-P基復(fù)合刷鍍層的摩擦學(xué)性能具有一定的影響，高溫環(huán)境下能夠在一定程度上提高該復(fù)合材料的抗磨損性能。為了進(jìn)一步探究摩擦溫度對(duì)Ni-P基復(fù)合刷鍍層摩擦學(xué)性能的影響，需要從材料微觀結(jié)構(gòu)和摩擦磨損機(jī)制兩方面進(jìn)行分析。在高溫環(huán)境下，復(fù)合材料表面結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致摩擦系數(shù)和磨損率的變化。

從材料微觀結(jié)構(gòu)來(lái)看，隨著溫度的升高，Ni-P合金中的磷元素容易析出，由于磷元素的高熔點(diǎn)，磷的固溶度隨溫度的升高而減小，從而導(dǎo)致合金表面發(fā)生結(jié)晶變化。此外，在高溫下，Ni-P基復(fù)合刷鍍層中的Ni相會(huì)形成NiO相，這會(huì)導(dǎo)致材料表面的氧化程度增加，表面硬度也會(huì)隨之增加。這些結(jié)構(gòu)變化會(huì)導(dǎo)致摩擦系數(shù)和磨損率發(fā)生變化。

從摩擦磨損機(jī)制來(lái)看，隨著溫度的升高，復(fù)合材料表面會(huì)產(chǎn)生氧化物和碳化物等物質(zhì)，這些物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致材料表面的摩擦和磨損性能發(fā)生變化。此外，在高溫下，摩擦表面的溫度也會(huì)升高，從而導(dǎo)致表面溫度引起的熱膨脹，摩擦界面的接觸壓力也會(huì)隨之變化。這些因素都會(huì)影響到Ni-P基復(fù)合刷鍍層的摩擦學(xué)性能。

綜上所述，摩擦溫度對(duì)Ni-P基復(fù)合刷鍍層的摩擦學(xué)性能具有顯著影響，需要綜合考慮材料微觀結(jié)構(gòu)和摩擦磨損機(jī)制等因素。未來(lái)的研究可以進(jìn)一步探究摩擦溫度對(duì)Ni-P基復(fù)合刷鍍層微觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分的影響，更好地理解高溫環(huán)境下復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能變化規(guī)律。同時(shí)，還需要考慮鍍層的厚度和成分對(duì)摩擦學(xué)性能的影響。前人的研究表明，Ni-P基復(fù)合刷鍍層中添加不同的微粒填料，比如碳纖維、硅酸鋁等，可以顯著改善其摩擦學(xué)性能。此外，選擇合適的電解液、電流密度等工藝參數(shù)，也能影響鍍層的成分和結(jié)構(gòu)，從而影響其摩擦學(xué)性能。

在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于不同的摩擦溫度和工況，需要選擇適合的復(fù)合刷鍍層。同時(shí)，還需要對(duì)鍍層進(jìn)行定期檢測(cè)和維護(hù)，以保持其良好的摩擦學(xué)性能。

除此之外，還有一些新的材料和技術(shù)正在不斷涌現(xiàn)，比如納米材料、離子涂層等，這些新技術(shù)和材料都可以用于提升復(fù)合刷鍍層的摩擦學(xué)性能，在高溫、重載、高速等極端工況下發(fā)揮作用。未來(lái)的研究可以進(jìn)一步探究這些新技術(shù)和材料的應(yīng)用前景和優(yōu)化方向，以滿足工業(yè)制造的需求。此外，還需要注意到摩擦學(xué)性能的變化可能會(huì)對(duì)材料的耐腐蝕性能和機(jī)械性能產(chǎn)生影響。在高溫高濕和酸堿等腐蝕環(huán)境下，復(fù)合材料表面容易發(fā)生腐蝕，這會(huì)導(dǎo)致其表面硬度和膜厚變化，從而影響其摩擦學(xué)性能。因此，在設(shè)計(jì)復(fù)合刷鍍層結(jié)構(gòu)時(shí)，需要綜合考慮摩擦學(xué)性能、耐腐蝕性能和機(jī)械性能，以保持材料的穩(wěn)定性和可靠性。

最后，需要注意到復(fù)合刷鍍層摩擦學(xué)性能的評(píng)價(jià)需要考慮多種指標(biāo)，比如摩擦系數(shù)、磨損率、表面硬度和摩擦熱等。不同的應(yīng)用場(chǎng)景和工藝條件下，可能需要優(yōu)化不同的指標(biāo)。因此，在研究復(fù)合刷鍍層的摩擦學(xué)性能時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的評(píng)價(jià)指標(biāo)，并綜合考慮各種因素，以達(dá)到高效、可靠的摩擦學(xué)性能。

總之，摩擦溫度對(duì)Ni-P基復(fù)合刷鍍層的摩擦學(xué)性能具有重要影響，需要綜合考慮材料微觀結(jié)構(gòu)、摩擦磨損機(jī)制、鍍層厚度和成分等因素。未來(lái)的研究可以從多個(gè)角度入手，探究復(fù)合刷鍍層的性能改進(jìn)和優(yōu)化方法，以滿足工業(yè)制造的需求。此外，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的新材料被不斷研發(fā)并應(yīng)用于復(fù)合刷鍍層的制造中。例如，具有納米尺寸的顆粒材料可以用于制造高性能的納米復(fù)合刷鍍層，其表面光滑度和摩擦學(xué)性能均得到了顯著改進(jìn)。此外，還可以通過(guò)調(diào)整復(fù)合刷鍍層中Ni-P合金的比例，或添加適量的稀土元素等手段，改進(jìn)其微觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分，以提高其摩擦學(xué)性能。

另外，隨著人們對(duì)環(huán)境污染的關(guān)注日益增強(qiáng)，綠色環(huán)保型