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固体自润滑材料极端温度环境适应能力研究

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2009.06.013

模拟月球表面极端高低温环境,对空间飞行器机构活动部件常用固体自润滑材料进行极端温度环境存贮实验.通过拉伸强度、压缩强度、弯曲强度、冲击强度、摩擦磨损等性能研究,评价固体自润滑材料在月面极端高低温环境下的生存适应能力.结果表明,两种典型空间用固体自润滑材料模拟三个月球日经历极端温度环境存储实验后,各项性能都未发生明显变化.

关键词: 润滑 , 月面 , 极端温度 , 力学性能 , 摩擦

空间用9Cr18钢PⅢ复合离子注入表面改性工艺研究

蒋钊 , 周晖 , 桑瑞鹏 , 霍丽霞 , 胡明泰

宇航材料工艺

采用等离子体浸没离子注人(PⅢ)技术对9Cr18轴承钢表面进行了双注入及共注入Ti+N工艺处理.测试了处理前后试样的显微硬度及真空摩擦因数,并表征分析了表面磨损形貌.结果表明:处理后试样的显微硬度都有大幅提高,最大增幅达68.7％；表面真空摩擦因数由0.15下降到0.08；磨斑尺寸及粗糙度分别减少了54.4％和37.4％.双注入与共注入方式在相同参数下,双注入处理后的试样表面综合性能更加优异.

关键词: 等离子体浸没离子注人 , 9Cr18 , 真空摩擦学 , 摩擦磨损

湿热对PI/MoS2涂层性能的影响

霍丽霞 , 周晖 , 桑瑞鹏 , 张凯锋 , 蒋钊

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2015.01.013

对钛合金表面的PI/MoS2涂层进行了湿热老化试验,在70℃、98％ RH条件下存储长达27 d.采用衰减全反射红外光谱和透射红外光谱分别对涂层表面及涂层进行分析测试,利用X射线光电子能谱对涂层表面成分进行分析.通过球盘摩擦试验机考察了湿热老化对润滑涂层的真空及大气摩擦性能的影响.采用拉脱法测试了湿热老化前后涂层附着力.结果表明,湿热会导致PL/MoS2润滑涂层表面的胶黏剂聚酰亚胺被水解侵蚀,膜层表面深度在50 nm以内的部分MoS2被氧化.湿热试验前后涂层的真空耐磨寿命降低13％,大气耐磨寿命降低16％;真空摩擦因数略有增加且波动增大,而大气摩擦因数显著增加,涂层附着强度也略显降低.

关键词: 湿热老化 , 聚酰亚胺 , 润滑涂层 , 摩擦学性能 , 红外光谱

基底材质对硅酸钠粘结MoS2润滑涂层摩擦学性能的影响

霍丽霞 , 周晖 , 桑瑞鹏 , 张凯锋 , 蒋钊

表面技术

目的针对空间机械润滑处理的需求,研究硅酸钠粘结MoS2润滑涂层摩擦学性能。方法在几种不同材质基底的表面喷涂硅酸钠粘结MoS2润滑涂层,采用球盘摩擦磨损试验机研究其真空摩擦学性能和高温摩擦学性能,并利用红外光谱和扫描电镜对高温摩擦机理进行分析。结果几种基底表面润滑涂层的真空摩擦系数均低于0.1,且基底硬度越高,涂层的耐磨寿命越长,摩擦系数越低。在室温至300℃范围内,随温度的升高,涂层的摩擦系数先降低后升高,耐磨寿命先升高后降低。300℃时,涂层主要发生磨粒磨损。结论硅酸钠粘结MoS2润滑涂层能够用于经微弧氧化处理的铝合金基底表面,在200℃以下的大气环境和300℃氮气环境中的摩擦学性能优异。

关键词: 硅酸钠粘结涂层 , MoS2 润滑涂层 , 基底硬度 , 真空摩擦性 , 高温摩擦性

不同金属基体上W-C:H溅射薄膜的摩擦学性能

郑军 , 周晖 , 杨拉毛草 , 张延帅 , 翟广泉

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2015.01.015

采用非平衡磁控溅射技术在40Cr、9Cr18、GCr15、TC4及LY12等5种金属基体上沉积了钨掺杂含氢类金刚石(W-C:H)薄膜.采用Raman光谱仪、扫描电子显微镜、纳米硬度计及纳米划痕仪分别测试了薄膜的微结构、厚度、硬度及附着力,采用球-盘摩擦试验机及光学轮廓仪分别在干摩擦和PFPE脂润滑条件下评价了5种金属材料基体上薄膜的摩擦磨损性能.薄膜性能测试结果显示,该厚度为1μm的薄膜具有典型的类金刚石结构,硬度与弹性模量分别为11.56和128.34 GPa,附着力为645 mN;摩擦试验结果显示,在干摩擦条件下几种金属基体表面W-C:H薄膜的摩擦因数和磨损率差别比较显著,而在脂润滑条件下基体材料的影响较小;与干摩擦条件相比,脂润滑条件下薄膜的磨损可减少60％～75％;在干摩擦与脂润滑条件下,9Cr18与40Cr基体上的W-C:H薄膜摩擦体系分别具有最小的磨损率1.71×10-7 mm3/(N·m)及4.55×10-8 mm3/(N·m).

关键词: W-C:H薄膜 , 摩擦学 , PEPE润滑脂 , 力学性能 , 非平衡磁控溅射

聚硼硅氮烷杂化芳炔基树脂制备及抗热氧化性能

王沪东 , 郭康康 , 周晖 , 朱亚平 , 王帆 , 齐会民

复合材料学报 doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20151126.001

合成带乙炔基聚硼硅氮烷(PBSZ)，并与含硅芳炔树脂(PSA)进行杂化制备聚硼硅氮烷杂化芳炔基(PBSZ/PSA)树脂，以改善芳炔基树脂的抗热氧化性能。采用 FTIR、NMR 和凝胶渗透色谱(GPC)对合成的PBSZ进行结构表征；采用旋转流变和 DSC对 PBSZ/PSA 树脂的工艺性能进行研究；采用 TGA、SEM和 EDS对PBSZ/PSA树脂固化物的热稳定性和抗热氧化性能进行了研究。结果表明：PBSZ/PSA 树脂具有良好的加工性能，树脂固化放热量较低，可在210℃下固化；树脂固化物在空气气氛1000℃下的残留率为38.0%，且其氧化后表面形成了60~80μm厚致密的保护层，可起到良好的隔绝氧气作用；改性树脂固化物1200℃烧结物展现出优异的抗热氧化性能，烧结物1200℃氧化后表面形成约10μm厚的致密陶瓷保护层，可有效地阻止氧气对材料的侵蚀。

关键词: 聚硼硅氮烷 , 芳炔树脂 , 有机-无机杂化 , 热稳定性能 , 抗热氧化性能

内埋中空纤维法制备复合材料孔隙率标准试块的超声衰减特性

刘奎 , 周晖 , 潘利剑 , 孙宝忠

复合材料学报 doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160330.001

采用50D中空涤纶长丝埋入复合材料,模拟复合材料的孔隙,制备孔隙率标准试块。通过制备三种厚度(1.5,3.0和5.0mm)和五种孔隙率(0~5.76%)的碳纤维增强环氧树脂复合材料,采用超声C扫描测定不同孔隙率下复合材料的超声衰减,并和波音公司的标准试块进行了对比。研究了涤纶排列密度和在厚度方向上的排列位置对复合材料超声衰减的影响。结果表明,制备的标准试块和波音公司标准试块具有良好的一致性,用涤纶中空纤维模拟复合材料的孔隙率是可行的；随着涤纶排列密度的增加,孔隙率增加,超声衰减增加；在孔隙率不变的情况下,涤纶分布在不同的厚度位置上时,其复合材料的超声衰减基本一致。

关键词: 复合材料 , 孔隙率 , 超声检测 , 涤纶长丝 , 标准试块