宽温域低摩擦涂层研究现状

减摩耐磨涂层是高端装备中传动机构可靠运行的关键材料。在温度变化较大的工况条件下如何降低运动副的摩擦磨损,一直制约着高端装备技术的发展,探究宽温域低摩擦涂层对高速发展的现代工业技术具有迫切需求。简述目前宽温域低摩擦涂层的研究现状,归纳和评述金属复合基涂层、氧化物基涂层和氮化物基涂层等三类宽温域低摩擦涂层的组成、结构、摩擦学性能以及减摩机理等,得到单一结构的固体润滑涂层很难实现发展的需求。提出制备多层涂层、预处理（织构化、预氧化等）等技术路线去实现运动副良好的摩擦学性能,解决常规固体润滑涂层温度敏感性问题,为宽温域低摩擦涂层的相关研究发展提供新思路。     

V-Al-C-N宽温域涂层的制备及其摩擦学行为

目的 设计制备用于高速切削难加工材料的长寿命刀具涂层.方法 采用三靶磁控共溅射技术,通过改变石墨靶材的溅射功率,调控不同润滑相的配比,制备具有不同C含量的V-Al-C-N纳米复合涂层.利用纳米压痕仪和高温摩擦试验机,对涂层的力学性能和摩擦学性能进行检测.采用透射电镜和扫描电镜观察涂层的显微结构和摩擦磨损表面形貌,并分析...     

La元素对MoSi2涂层的宽温域氧化行为影响

采用包渗法在稀土 La₂O₃ 掺杂钼合金基体上制备 MoSi₂ 涂层,并就 La 元素对 MoSi₂ 涂层宽温域氧化行为的影响机制进行了系统研究。 结果表明:钼镧合金基 MoSi2 涂层组织结构较为致密,主要物相为 MoSi₂ 相。 不同温度下 La 元素对 MoSi₂ 涂层的抗氧化性能的影响不同,1600 ℃高温静态氧化条件下,La 元素的存在促进了涂层与基体的化学反应,加剧了 MoSi₂ 抗氧化主体层的消耗速度,使得 MoSi₂ 涂层的高温抗氧化性能有所下降;800 ℃ 中温静态氧化条件下, La 元素对 MoSi₂ 涂层抗氧化性能影响不明显;500 ℃低温静态氧化条件下,La 元素的加入加速了涂层中 Si 元素的扩散, 使得涂层表面能较快形成一层致密的氧化层,“Pest”效应得到抑制,从而显著提升涂层的低温抗氧化性能。     

宽温域下LaF3对镍基自润滑材料摩擦学性能的影响

为增强材料在宽温域下服役的稳定性及减少摩擦与磨损对材料性能的影响,采用Ni60合金粉末作为基体材料,利用放电等离子烧结技术(SPS)制备出了不同LaF3含量的镍基自润滑复合材料。利用HT-1000型高温摩擦磨损试验机、GBS-SmartWLI白光干涉三维轮廓仪、SEM、XRD等对复合材料在大气环境下的宽温域摩擦学性能进行了研究。结果表明,所制备的镍基自润滑材料在宽温域下具有优良的摩擦学性能。复合材料摩擦系数与磨损率从200到800℃的范围内保持在一个较低水平。当LaF3的含量为6%(质量分数)时,平均摩擦系数在200到800℃之间为0.189到0.288且变化范围最小,在600℃下表现最低为0.189,平均磨损率在10-5mm3/N·m数量级,综合表现出最优的摩擦学性能。这是因为LaF3含量为6%的材料在高温下形成了SrSiO3、SrMoO4、La6MoO12等盐类,所形成的盐转移膜一方面防止了对偶材料表面直接接触,另一方面减小了接触薄层的抗剪切强度,从而显著地提高了宽温域环境下材料的稳定性。随着测试温度增加到800℃,由于高温氧化作用使得复合材料摩擦系数略微上升,但仍然保持在0.2左右的较低水平。     

乳化剂的含量对锌基涂层耐蚀性的影响

利用片状锌粉、铝粉、铬酐及其它有机物配制的新型高耐蚀锌基涂料具有良好的结合力和耐蚀性,详细讨论了乳化剂含量对锌基涂层耐蚀性的影响.涂层的耐蚀性采用中性盐雾试验和5%盐水浸润试验.试验证明,涂层的表面粗糙度随着乳化剂量的增加而逐渐变得平滑、细腻.乳化剂的加入,直接影响到是否能够使涂料充分混合,使涂料分散均匀,也影响到涂料的流平性和黏稠度,但它对涂层的耐蚀性影响不大,本试验控制在26g/L.     

MoS2/Ti3C2Tx对磷酸盐涂层宽温域摩擦学性能的影响

目的 以MoS2/Ti3C2Tx为固体润滑剂,在25(室温)~400 ℃下制备具有优异摩擦学性能的MoS2/Ti3C2Tx磷酸盐涂层,并研究它在不同温度下的减摩抗磨机制。方法 以氢氟酸为MAX相(Ti3AlC2)粉体的蚀刻剂,制备具有“手风琴”形貌的Ti3C2Tx MXene。以硫脲、钼酸铵、MXene为原料,制备MoS2/Ti3C2Tx复合材料。以Al(H2PO4)3为黏结剂,以CuO为固化剂,分别以Ti3C2Tx和MoS2/Ti3C2Tx为固体润滑剂,制备Ti3C2Tx磷酸盐涂层和MoS2/Ti3C2Tx磷酸盐涂层。通过高温摩擦磨损试验机和光学数码显微镜测试涂层在25~400 ℃时的摩擦因数和磨损率,采用扫描电子显微镜和显微共焦激光拉曼光谱仪分析磨痕表面形貌、物相,进而探讨磨损机理。结果 当Ti3C2Tx与Al(H2PO4)3的质量比为2∶1时,Ti3C2Tx磷酸盐涂层在室温(25 ℃)下的摩擦因数和磨损率均最低,分别为0.38和2.75×10⁻⁴ mm³/(N.m)。在Ti3C2Tx表面负载MoS2,将MoS2/Ti3C2Tx作为固体润滑剂,能够显著降低磷酸盐涂层在25~400 ℃下的摩擦因数,同时磨损率也有所降低。MoS2/Ti3C2Tx磷酸盐涂层在室温下的摩擦因数低至0.11,相较于Ti3C2Tx磷酸盐涂层降低了71.1%,其磨损率相较于Ti3C2Tx磷酸盐涂层降低了1个数量级。在25~400 ℃范围内,MoS2/Ti3C2Tx磷酸盐涂层的摩擦因数均低于0.21。随着温度的升高,摩擦因数呈先减小后增大的趋势,磨损率整体上呈增大趋势。结论 相较于Ti3C2Tx磷酸盐涂层,MoS2/Ti3C2Tx磷酸盐涂层在25~400 ℃下的摩擦学性能均得到显著提升。     

电火花加工表面形貌对润滑性能的影响

有些零件如传动齿轮,经长期运行而齿面加工刀痕依然保持原始状态,这是由于齿轮运转过程中表面形成油膜的缘故,可见零件表面形成油膜的性能(即润滑性能),也是标志加工表面质量的一项重要内容。在同样工作条件下表面光洁度愈高,愈易形成油膜,但除此以外,表面形貌对油膜的形成具有重大作用。     

宽温域连续润滑材料的研究进展

航空、航天及核电等高新技术产业中苛刻工况下相关运动部件的润滑和耐磨问题是影响整个系统可靠性和寿命的主要因素,因此对具有宽温域连续润滑功能的新型润滑材料提出了越来越迫切的需求。文中综述了自润滑复合材料、"发汗"润滑材料、PS/PM自润滑涂层及温度"自适应"润滑涂层的研究成果,包括润滑剂及复配的选择依据、新型润滑剂对宽温域连续润滑材料组织结构、摩擦学行为、摩擦化学反应、润滑机理等的影响,并对不同润滑剂材料体系的宽温域连续润滑材料进行了系统的总结,在此基础上展望了宽温域连续润滑材料的发展趋势。     

电化学沉积镍基MoS_2复合镀层及其宽温域摩擦性能

为了降低纯镍镀层的摩擦因数,研究镍基MoS_2复合镀层适用温度范围,进一步提高金属机件在极端摩擦条件下的服役寿命。采用电化学沉积法在45钢基体表面制备不同MoS_2浓度的镍基固体润滑复合镀层。用复合电镀循环伏安曲线法研究复合镀层的电化学沉积规律,采用XRD、SEM对复合镀层的组织结构及摩擦形貌进行分析探讨,对比分析不同含量MoS_2复合镀层的摩擦磨损性能及机制。结果表明:MoS_2的加入促进了阴极极化,提高了镀层的结晶细致程度;同时能显著降低镀层摩擦因数,在MoS_2浓度为30 g/L的溶液中沉积的复合镀层在室温下的摩擦因数最低为0.02~0.03;在400℃以下摩擦环境中,复合镀层摩擦因数保持在0.02~0.05之间,具有很好的润滑性能;温度超过400℃时,MoS_2将逐渐被氧化为Mo O3,摩擦因数接近0.15,失去润滑效果。     

Si含量对镁合金表面铝基涂层摩擦学性能的影响

为提高镁合金的耐磨性能,采用超音速微粒沉积技术在ZM5镁合金表面喷涂,完成Al12Si与Al15Si耐磨防护涂层的制备。利用扫描电镜(SEM)与三维形貌显微镜对抛光后涂层的微观形貌与成分进行观察,通过X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜与显微硬度仪对两种涂层的组织与显微硬度分析,用摩擦磨损试验机对涂层进行摩擦试验,并对两种涂层摩擦磨损试验产生的磨痕微观形貌进行对比。结果表明: Al12Si涂层与Al15Si涂层中主要为αAl相和共晶组织,Al15Si涂层的硬度为135.9 HV0.05,高于Al12Si的硬度(113.2 HV0.05);且两种涂层均以粘着磨损为主要磨损失效形式。Al15Si涂层在3种载荷下(10、20和30 N)的磨损体积均小于Al12Si涂层,Al15Si涂层具有较强的耐磨性能,可以更好地为镁合金基材提供长效耐磨防护。     

MoS2含量对Ni基固体润滑涂层性能的影响

采用超音速火焰(HVOF)喷涂的方法在45钢表面制备四种含有MoS2的镍基固体润滑涂层,并研究了MoS2含量对涂层组织和性能的影响.结果表明,MoS2作为一种软质润滑相存在涂层中,能显著降低涂层的摩擦系数和磨损率;随着MoS2含量的增加,涂层中的润滑相和孔隙均增加,而显微硬度和结合强度却呈明显下降趋势.当MoS2含量为6.0%时,涂层的磨损率为0.38×10-3mg·s-1,耐磨性最优.     

宽温域锂离子电池功能电解液的研究进展

分析锂离子电池在低温工作条件下的性能劣化机理,阐述溶剂物理性质对电解液低温性能的影响规律,总结目前通过低黏度及低熔点的溶剂组分、低阻抗的成膜添加剂以及新型锂盐来改善电池低温性能的研究工作。同时,探讨锂离子电池在高温工作条件下容量衰减机制,综述目前改善锂离子电池高温性能的主要方法,包括采用高温成膜添加剂、耐高温锂盐以及锂盐稳定剂。在此基础上指出目前宽温域锂离子电池发展面临的主要挑战,展望锂离子宽温域电解液的发展趋势。     

等离子喷涂NiAl-V2O5/CuO复合涂层的宽温域摩擦学行为

目的 以具有较好低温润滑性能的V2O5和CuO为复合润滑相,设计并制备在宽温域下具有良好摩擦学性能的NiAl基高温润滑耐磨涂层.方法 采用大气等离子喷涂技术(APS)制备了不同配比的NiAl-V2O5/CuO复合涂层,并探究其在宽温域内(RT～800℃)的摩擦学性能.利用SEM(扫描电子显微镜)、XRD(X射线衍射仪)...     

溶剂的含量对高耐蚀锌基涂层的耐蚀性的影响

利用片状锌粉、铝粉、铬酐及其它有机物配制的新型高耐蚀锌基涂料具有良好的结合力和耐蚀性,并主要讨论了溶剂含量对锌基涂料的耐蚀性的影响.涂层的耐蚀性采用中性盐雾试验和5%盐水浸润试验,并测试涂层的阳极极化曲线综合进行比较.     

Ag颗粒含量对SnAgCu基复合钎料组织及性能的影响

通过向SnAgCu基体钎料中添加Ag颗粒,通过瞬时液相连接来实现低温连接、高温服役的目的。结果表明:随着Ag含量的增加,复合钎料的铺展面积越来越小,润湿性越来越差,但25%Ag含量试样的润湿角为5°依然满足服役需求;随着Ag含量的增加,金属间化合物层整体厚度增加,力学性能越来越差;随着Ag含量的增加,耐高温服役能力得到提高,Ag含量为25%的试样可在高于基体温度83℃的高温下服役15天未断裂,300℃高温下服役15天后,抗拉强度为25.74 MPa,达到低温时效、高温服役的目的。     

准晶相含量对AlCuFe基涂层耐蚀性能影响机制

随着我国“海洋强国”战略目标日益推进,舰船表面使用的铝合金部件面临着海洋腐蚀的风险。为进一步提升铝合金的耐腐蚀性能,增长其使用寿命,通过爆炸喷涂技术于铝合金基体上制备 AlCuFe 和 AlCuFeSc 准晶涂层,借助扫描电子显微镜（SEM）、X 射线衍射仪（XRD）表征准晶粉末及涂层的微观及物相组织结构,进一步利用拉伸试验机、电化学工作站等分析涂层的结合力及耐蚀性能,研究准晶相含量与涂层耐蚀性能间的影响规律。结果表明,爆炸喷涂制备的 AlCuFe 和 AlCuFeSc 涂层致密度高且与基体结合良好,结合强度分别为 51.9 MPa、51.2 MPa。经 700 ℃退火处理后的涂层准晶相含量分别由 49%、38%提升至 93.2%、92.5%。退火前的准晶涂层耐腐蚀性能与基体相近,退火后的准晶涂层自腐蚀电流密度仅为铝合金基体的 1 / 5,证明准晶相含量提升增强了涂层的耐蚀性能。同时盐水静态挂片测试 336 h 后,退火处理的涂层表面未生成明显的腐蚀区域,准晶相含量提升促使表面生成的氧化铝钝化层为基体提供了良好的保护,研究可以为未来舰船使用铝合金表面的腐蚀防护提供新思路,同时也可为铝基准晶涂层的制备应用提供研究基础。     

缸套内表面网纹对活塞环润滑性能影响研究

以流体润滑为基础,结合Reynolds方程和微凸体模型在考虑润滑油变黏度等因素条件下,建立活塞环-气缸套三维瞬态流体动压润滑模型。采用有限差分法结合MATLAB语言环境编制瞬态流体动压润滑程序并进行仿真计算,研究缸套内表面网纹对活塞环-缸套润滑摩擦性能的影响。结果表明：采用较大综合粗糙度或者交叉型网纹的缸套时,最小油膜厚度值增大、流体摩擦力和摩擦热流量减小,这对于提高润滑性能、减小活塞环与缸套间的摩擦损失有着重要的作用     

碳含量对自保护明弧高铬堆焊涂层性能的影响

采用药芯焊丝明弧自保护焊方法制备了含有2.0%~4.5%C、21%~23%Cr、1.5%~1.7%Si、0.2%~0.3%B(质量分数)的耐磨涂层,对其显微组织及耐磨性进行了表征,并考察了碳含量的影响。结果表明,其显微组织由γ-Fe+α-Fe+M7C3+M3(C,B)+Si5C3+Fe4N等组成。随碳含量提高,胞状富铬γ-Fe基体数量逐渐减小,直至消失,而位于晶界区域的硬质相体积分数增加。当碳含量为3.5%时,出现15~40μm六边形初生M7C3相颗粒,Fe4N相因石墨氧化形成保护气体量增加而下降。此外,湿砂耐磨性试验结果显示,堆焊涂层磨损为磨粒微切削机制为主,但无明显的塑性变形痕迹,其耐磨性不仅取决于其初生M7C3相数量,还与其共晶组织中二次M7C3数量和形态相关。     

氮化钛含量对热塑性涂层光热效应及自修复性能的影响

为了实现涂层破损的高效自修复,将纳米氮化钛与热塑性聚氨酯混合,制备了不同氮化钛含量的复合涂层。 利用扫描电子显微镜(SEM)、X 射线衍射仪(XRD)和紫外可见分光光度计(UV-Vis)分析了氮化钛的结构和光谱吸收特征;利用差示扫描量热仪(DSC)、热电偶、光学显微镜、扫描电子显微镜( SEM)、交流阻抗谱(EIS)等对复合涂层的热力学性能、光热转换性能、自修复性能及防腐性能进行测试。 结果表明:基于纳米氮化钛的表面等离激元特性,在热塑性聚氨酯中添加质量分数为 2%的氮化钛后,复合涂层具有良好的光热转换性能,在近红外激光照射后其表面温度高于聚氨酯的玻璃化转变温度。 当涂层表面有划口时,通过激光照射可以提高涂层的局部温度,使聚合物分子链运动并流向划痕界面,复合涂层的结构和防腐性能均得到恢复,并且修复后涂层中氮化钛仍分布均匀。 此外,氮化钛纳米颗粒还有助于填补涂层的微观孔隙,使复合涂层的防腐性能提高。     

结构参数对转盘轴承承载与润滑性能的影响

转盘轴承的承载和润滑性能是判断其能否满足主机需求的关键指标。以低速重载交叉滚柱式转盘轴承为研究对象,综合ADAMS动力学仿真与弹流润滑理论研究了接触角、滚动体直径和数量等结构参数对转盘轴承承载和润滑性能的影响。结果表明:随着接触角的增大,最大接触载荷和膜压逐渐减小,而膜厚逐渐增大,因此适当增大接触角可以提高转盘轴承的承载和润滑性能。随着滚动体直径的增大与数量的减少,最大接触载荷逐渐增大而最大接触应力逐渐减小,膜厚逐渐增大,膜压逐渐减小,因此在转盘轴承设计中,应综合考虑承载和润滑性能两方面的因素确定合适滚动体直径和数量。