Ni60A／MoS2复合涂层设计及磨损失效机理

在结合涂层形成过程及原理、润滑涂层结构和涂层结合机理的基础上,对等离子喷涂Ni60A/MoS2复合润滑涂层的结构进行了设计,并对其磨损失效机理进行了探讨.研究表明:复合润滑耐磨涂层以NiCrAl合金粉末作为粘结层,Ni60A+La2O3+MoS2作为预涂层,可改善涂层界面的结合状况,致使涂层的组织和物化性能呈连续的过渡,大幅度地改善涂层材料的力学和耐磨性能.Ni60A/MoS2复合润滑涂层磨损失效机理随MoS2组元的含量不同而变化.未添加MoS2的喷涂涂层的主要磨损机理为磨粒磨损.随着MoS2含量的增加,润滑涂层的主要磨损机理由磨粒磨损向疲劳磨损,并过渡到粘着磨损.     

NiTi形状记忆合金在蒸馏水介质中的微动磨损特性

NiTi形状记忆合金是一种极具发展前景的医用植入材料.采用SRVⅢ摩擦磨损试验机考察了NiTi形状记忆合金在蒸馏水介质中的微动磨损性能,研究法向载荷对NiTi合金磨损机制的影响规律.利用扫描电子显微镜及能谱仪分析NiTi形状记忆合金表面磨痕形貌及磨损产物成分.用形貌仪测量样品表面磨痕深度,并对磨损体积进行计算.实验结果表明:NiTi合金在蒸馏水介质中的微动磨损摩擦系数、磨损体积均随着载荷的增大而增大.微动磨损失效机制以磨粒磨损以及疲劳剥层断裂为主.     

基底材质对硅酸钠粘结 MoS2 润滑涂层摩擦学性能的影响

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。     

高功率密度柴油机缸套活塞环摩擦副磨损失效机理*

为延缓摩擦副磨损失效,提升高功率密度柴油机的寿命,同时为减磨措施提供理论依据,研究缸套—活塞环摩擦副的磨损失效机理。利用扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)对原始及实际使用500h以后失效缸套和活塞环的表面形貌和化学成分进行了分析。结果表明:对于缸套,上止点附近的磨损机理为综合的磨粒磨损、粘着磨损、腐蚀磨损。缸套中部磨损机理与上止点附近相似,但没有发生大面积的粘着磨损。下止点附近的磨损机理以磨粒磨损为主。梯形环表面的铬电镀层失效,失去了保护基体的作用,磨损机理为综合的磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损。扭曲气环表面仍然覆盖着比较完整的铬电镀层,磨损机理以磨粒磨损为主。     

新型铸造铝青铜的润滑摩擦性能

对新型高强度、高耐磨铝青铜合金(代号HSWAB)在润滑条件下的摩擦性能进行了分析.结果表明,HSWAB合金的高耐磨性主要取决于其显微组织,在润滑条件下磨损失效形式主要为磨粒磨损与粘着磨损.由于HSWAB合金基体强度高,强化相呈弥散分布,在润滑摩擦过程中形成高强度的骨架和光滑的支撑面,磨粒细小、圆整、数量少;在润滑及骨架与光滑面的支撑作用下,粘着磨损不能进一步发展,并且合金在摩擦过程中无氧化与裂纹现象产生.     

快速凝固(2024Al)-20Si-5Fe合金的磨损行为

采用双级雾化水冷快凝与粉末冶金技术制备了（2024Al)-20Si-5Fe(质量分数.%)耐磨合金。分析了合金的微观组织。利用磨损实验研究了合金的耐磨性和磨损失效形式。结果表明：快凝粉末冶金合金具有比铸造合金更细小的微观组织。更高的耐磨性和减磨性。耐磨性是铸造合金的2．5－4倍。快凝合金的磨损失效形式主要是磨粒磨损和疲劳磨损。耐铸造合金的磨损失效形式主要是磨粒磨损、粘着磨损和部分氧化磨损。     

主离合器分离弹子槽磨损失效分析

某型重载车辆主离合器分离弹子槽使用锂基润滑脂作为润滑剂,使用过程中,由于外界的沙石、灰尘等很容易进入润滑脂中成为磨料而导致早期的三体磨损失效.本文应用铁谱技术,通过对该弹子槽使用一段时间后的润滑脂中磨粒的形态、含量、成分的分析,研究了其磨损失效机理;并通过对磨损表面的微观分析进行了验证.结果表明,该磨损表面的主要失效机理是联合的磨料磨损、粘着磨损、接触疲劳磨损和腐蚀磨损.结合失效分析结论,对该弹子槽的使用和润滑脂的更换周期提出了建议.     

等离子喷涂MoS2处理改善液压泵滑靴副摩擦学性能

为了改善滑靴副的摩擦学性能,利用液压泵的压力冲击试验,确定滑靴和斜盘的材料组合方案。在此基础上,利用等离子喷涂技术在多元复杂黄铜表面制备MoS2固体润滑涂层,分析MoS2涂层对材料的摩擦因数和摩擦力矩的影响,测量材料的磨损量、磨损深度以及磨损率,利用扫描显微镜观察摩擦表面的磨损形貌。结果表明:在压力冲击场合下,多元复杂黄铜和球墨铸铁的磨损量最小;MoS2涂层结构比较致密且与多元复杂黄铜基体结合牢固,材料的摩擦因数为0.11~0.13,摩擦力矩为1.0~1.1 N·m;在对摩过程中,MoS2涂层的硫原子对铜和铁元素具有很强的活性,与配对材料发生摩擦化学反应,形成Cu2S和FeS的润滑转移膜,摩擦表面呈现黏着和轻微磨粒磨损特征。     

二维纳米片状MoS2的制备及其作为润滑添加剂的减摩抗磨性能

目的 探究具有超薄结构的二维纳米片状MoS2的制备方法及其在发动机润滑油中的减摩抗磨性能。方法 以七钼酸铵和硫脲为反应前驱物,油胺为反应溶剂,采用原位表面法制备出表面修饰有油胺分子的二维纳米片状MoS2。利用透射电镜（TEM）、红外光谱分析仪（FT-IR）、X射线光电子能谱仪（XPS）表征纳米片状MoS2的形貌特征、表面状态及化学组成。采用球盘式摩擦磨损试验机对其作为润滑添加剂在发动机润滑油中的摩擦学性能进行考察,并通过三维共聚焦表面形貌仪、扫描电镜和X射线光电子能谱仪对磨痕进行分析。结果 所制备的具有超薄结构的二维纳米片状MoS2在发动机润滑油中具有良好的减摩和抗磨性能,当其添加量为3%时,摩擦系数降低27.1%,磨斑直径降低17.17%。在150 ℃高温下,使用纯发动机润滑油进行润滑时,摩擦初始阶段的摩擦系数高达0.5,出现润滑失效现象。然而,使用添加有3%二维纳米片状MoS2的润滑油进行润滑,150 ℃高温下的摩擦系数在整个实验过程中都比较平稳,磨损体积和最大磨痕深度为纯发动机润滑油润滑时的23.44%和28.53%。结论 在摩擦过程中,两摩擦表面处于边界润滑状态,所制备的二维纳米片状MoS2随润滑油进入摩擦接触区,发挥良好的润滑效果。特别是在高温下,当发动机润滑油润滑失效时,二维纳米片状MoS2在摩擦表面生成富含MoS2的摩擦化学反应膜填充修复磨损表面,起到润滑作用。     

激光微织构固体润滑表面高温摩擦学性能研究

目的 研究微织构纳米固体润滑剂及碳纳米管(CNTs)添加剂对微织构表面高温润滑性能的影响.方法 采用YLP-HP-1-100-100-100型光纤激光器在Cr4M04V高温轴承钢表面进行织构化处理,并填充二硫化钼(MoS2)-聚酰亚胺(PI)和不同碳纳米管添加含量的MoS2-PI-CNTs复合固体润滑剂.在环-盘接触的MMU-10G高温摩擦磨损试验机上进行了环境温度从室温到400℃的滑动摩擦性能试验.结果 填充含纳米MoS2的复合固体润滑剂的微织构表面的摩擦系数比填充含相同含量微米MoS2的低35％左右.微织构纳米MoS2-PI自润滑表面摩擦系数随碳纳米管含量的增加先减小后增大,当碳纳米管质量分数为6％时,其摩擦系数最小,且比无碳纳米管的低37％左右.在MoS2-PI纳米复合润滑剂中添加6％碳纳米管后,MoS2-PI-CNTs纳米复合润滑剂具有更高的使用温度和更低的摩擦系数.结论 纳米MoS2的润滑效果优于微米MoS2,碳纳米管有利于提高MoS2-PI复合固体润滑剂的耐热性能和润滑减摩性能.     

镁合金板料数控热渐进成形时的摩擦和润滑性能

利用数控实验机床和摩擦实验研究AZ31镁合金板料数控热渐进成形时的摩擦和润滑机理。结果表明:镁合金薄板在加热条件下可以实现单点渐进成形;固体润滑膜可分为粘结型和吸附陶瓷型两种;固体石墨和MoS2润滑剂的初始摩擦因数均小于0.12,均可保证热渐进成形件获得良好的内外表面质量,没有任何划痕和裂纹等缺陷;吸附多孔陶瓷型固体润滑膜具有润滑和自润滑作用,固体润滑剂颗粒大小对初始摩擦因数有一定影响;固体BN粉末没有起到润滑作用,不能单独作为热渐进成形用固体润滑剂;当温度小于500℃时,固体石墨和MoS2粉末按一定比例配置的润滑复合喷剂的初始摩擦因数均小于为0.2,且表现出一定的协同作用。     

钛合金表面MoS2-Ti/Cu-Ni-In多层固体润滑膜的制备及其抗微动磨损性能

目的改善钛合金表面抗微动磨损性能。方法利用非平衡磁控溅射技术在钛合金表面沉积MoS_2-Ti/Cu-Ni-In多层固体润滑膜,并与MoS_2-Ti与Cu-Ni-In单层固体润滑膜进行对比。利用扫描电镜、显微硬度计、摩擦磨损试验机、表面轮廓仪对固体润滑薄膜的形貌、硬度、抗微动磨损性能、磨痕形貌进行分析测试。结果所制备的Cu-Ni-In单层膜与MoS_2-Ti单层膜结构致密,与基体结合良好,MoS_2-Ti/Cu-Ni-In多层膜交替结构清晰,结构致密。MoS_2-Ti/Cu-Ni-In多层膜的硬度大于MoS_2-Ti及Cu-Ni-In单层膜,多层膜的平均微动系数为0.06,MoS_2-Ti单层膜的平均微动系数为0.102,Cu-Ni-In单层膜的平均微动系数大于1.0。在12 000个微动循环周期后,测得MoS_2-Ti/Cu-Ni-In多层膜的最终磨损总量为0.045 mm~3,Cu-Ni-In单层膜的最终磨损总量为37.79 mm~3,MoS_2-Ti单层膜的最终磨损总量为0.296 mm~3,即多层膜的抗微动磨损性能较Cu-Ni-In单层膜改善了2个数量级,较MoS_2-Ti单层膜改善了5倍以上。结论 MoS_2-Ti/Cu-Ni-In多层膜中的多个界面对单层晶粒生长起到了阻挡作用,从而致使交替结构中的单层晶粒得到细化,Cu-Ni-In膜的引入延缓了MoS_2-Ti膜的剥落及其转移,增加了不锈钢球与多层膜间第三体的润滑及减磨效果,多层膜表现出了优异的抗微动磨损性能。     

活塞环表面织构化镀层的摩擦性能研究

目的以缸套/活塞环为试验对象,研究激光织构化与固体润滑镀层的协同减摩作用。方法采用脉冲激光在活塞环表面进行微孔化处理,利用电脉冲沉积法在微孔内制备具有不同MoS_2微粒浓度的Ni-MoS_2复合镀层,通过往复式摩擦试验研究织构化表面沉积固体润滑剂对活塞环-缸套的影响机制。结果镀液中MoS_2微粒浓度对镀层的硬度和摩擦学性能影响较大,相同电流密度下,电镀液中MoS_2微粒的质量浓度为5g/L时的镀层硬度最高,该浓度下Ni-MoS_2复合镀层在干摩擦下具有最佳的摩擦系数和最低的磨损率。织构化复合镀层可以显著改善接触面间的摩擦性能,相比未织构化摩擦配副,摩擦系数降低约0.2,磨损率下降50%。结论干摩擦条件下,表面织构可以有效地储存摩擦副之间的固体润滑剂和磨粒,在接触表面形成连续润滑膜,减少磨粒磨损。     

Sliding wear characteristics of solid lubricant coating on titanium alloy surface modified by laser texturing and ternary hard coatings

Titanium alloys are poor in wear resistance and it is not suitable under sliding conditions even with lubrication because of its severe adhesive wear tendency. The surface modifications through texturing and surface coating were used to enhance the surface properties of the titanium alloy substrate. Hard and wear resistant coatings such as TiAlN and AlCrN were applied over textured titanium alloy surfaces with chromium as interlayer. To improve the friction and wear resisting performance of hard coatings further, solid lubricant, molybdenum disulphide (MoS2), was deposited on dimples made over hard coatings. Unidirectional sliding wear tests were performed with pin on disc contact geometry, to evaluate the tribological performance of coated substrates. The tests were performed under three different normal loads for a period of 40 min at sliding velocity of 2 m/s. The tribological behaviours of multi-layer coatings such as coating structure, friction coefficient and specific wear rate were investigated and analyzed. The lower friction coefficient of approximately 0.1 was found at the early sliding stage, which reduces the material transfer and increases the wear life. Although, the friction coefficient increased to high values after MoS₂ coating was partially removed, substrate was still protected against wear by underlying hard composite layer.     

Microstructure and Tribological Properties of PlasmaSprayed Ni/MoS2 Solid Lubrication Coating

A composite Ni based MoS2 solid lubrication coating was prepared using the plasma spraying technology with optimized process parameters.The tribological properties of the composite Ni/MoS2 coatings in air and vacuum were studied with a ball-on-disk friction and wear tester under dry sliding condition,respectively.XRD,SEM and EDS were adopted to analyze the microstructures of the coating before and after wear tests.Results showed that the deposition quality of the coating was good.The content of lubricant MoS2 was high.But the compactability of the coating with many superficial micrometersized defects such as pores and cracks was relatively low.The composite Ni/MoS2 coating exhibited excellent friction-reduction properties both in air and in vacuum conditions.In vacuum,the wear loss was greater because the severe spalling of top layer resulted from breakthrough of the adjacent defects.In air condition,the wear loss of the coating was relatively low but its friction-reduction ability may be weakened for the oxidation of MoS2.     

有机粘结MoS_2固体润滑膜耐腐蚀性能的研究

通过盐雾试验考察了底材表面磷化处理以及固体润滑膜的粘固比和厚度对其腐蚀性的影响;同时对几种抗腐蚀添加剂和复合膜技术对固体润滑膜耐腐蚀性的改进进行了研究。结果表明：磷化处理可明显提高粘结固体润滑膜的耐腐蚀性能,粘固比对润滑膜的耐腐蚀性有很大的影响,抗腐蚀添加剂和复合膜技术可显著改善固体润滑膜的耐腐蚀性能。     

有机粘结MoS2固体润滑膜耐腐蚀性能的研究

通过盐雾试验考察了底材表面磷化处理以及固体润滑膜的粘比和厚度对其腐蚀性的影响;同时对几种抗腐蚀添加剂和复合膜技术对固体润滑膜耐腐蚀性的改进进行了研究。结果表明：磷化处理可明显提高粘结固体泣滑膜的耐腐蚀性能,粘固比对润滑膜的耐腐蚀性有很大的影响,抗腐蚀添加剂和复合膜技术可显著固体润滑膜的耐腐蚀性能。     

钛合金切削用磷酸酯类添加剂润滑特性及有机碱复配研究

目的 提高水基润滑液对钛合金的润滑抗磨性能。方法 针对钛合金/硬质合金摩擦副,使用SRV往复式球盘摩擦磨损实验机,测试了常用的三种切削液及四种水溶性磷酸酯溶液的摩擦磨损效果。通过三维白光干涉形貌仪与扫描电子显微镜对磨损表面形貌及磨痕内外能谱进行检测,分析磨损机理及润滑性能,探究对钛合金具有高效润滑作用的水溶性添加剂,并通过有机碱调节溶液的pH,复配适用于钛合金的润滑体系。结果 对铝合金具有很好润滑作用的切削油对钛合金润滑效果很差,而所选水基润滑液效果较好。研究发现,四种水溶性磷酸酯溶液在质量分数为2%时即可对钛合金产生较好的润滑效果,其中,脂肪醇醚磷酸酯（MOA-3P）润滑效果最突出,摩擦系数最低（0.15）,且稳定、粘着磨损最少。通过二甘醇胺及三乙醇胺调节磷酸酯溶液pH至碱性,除支链烷基化磷酸酯（CP-NF-3）溶液外,其他溶液的摩擦系数均有所变大,且波动性增强,而CP-NF-3磷酸酯碱性溶液润滑时,摩擦系数变化很小,稳定在0.2左右。结论 水溶性磷酸酯与适当的有机碱复配的润滑液,可实现对钛合金的良好润滑,用于钛合金水基切削液体系的研发。     

纳米结构对二硫化钼摩擦学性能的影响

目的探究二硫化钼结构以及尺寸对其宏观摩擦学性能以及滑移机制的影响。方法采用水热法制备了尺寸不同的二硫化钼微球花,并与购买的商业化块状二硫化钼以及单层二硫化钼进行对比,将四种二硫化钼粉末在乙醇中进行分散,采用喷涂的方式在硅基底上制备了四种二硫化钼涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对粉末和涂层的形貌、结构进行了表征,并对比研究了涂层的摩擦学性能,通过光学显微镜观察了对偶的形貌,利用SEM和TEM对摩擦界面的结构和形貌进行了研究。结果四种二硫化钼材料均为层状结构的纳米片或微片组成,摩擦系数平稳且均小于0.05。块状二硫化钼寿命最短,摩擦界面覆盖了较少的润滑膜;单层二硫化钼摩擦系数平稳,且寿命最长,摩擦界面由大量纳米片组成,摩擦过程主要是单纯的物理剥离;二硫化钼微球花的寿命介于二者之间,微球花在摩擦力的作用下很容易发生剥离,在摩擦过程中起润滑作用的是剥离的二硫化钼纳米片,摩擦界面覆盖了较厚的致密润滑膜。二硫化钼微球花摩擦后,层间距由0.62 nm增至0.7 nm,层间距的增大有利于良好的润滑。结论尺寸对二硫化钼的滑移机制有影响,从而显著影响其耐磨寿命,层数和尺寸的减小有利于耐磨寿命的提升。