二烷基二硫代氨基硼酸酯的摩擦学性能

探讨二烷基二硫代氨基硼酸酯的抗磨减摩性能。合成了一种新型含硫含氮硼酸酯挤压抗磨添加剂(CNSB)。将合成的有机含硫含氮硼酸酯按比例加入到基础油T100中,制成润滑油样。利用四球摩擦磨损试验机考察各油样的抗磨减摩性能,利用扫描电子显微镜观察磨斑表面形貌。对多组样品的磨斑直径、摩擦系数、最大无卡咬负荷、磨斑表面形貌进行对比,探究二烷基二硫代氨基硼酸酯的抗磨减摩性能和机理。伴随着添加剂CNSB质量分数增加,磨斑直径、摩擦系数迅速减小,最大无卡咬负荷明显增加。添加1.5%CNSB的油样磨斑直径下降了28.95%;添加2.0%CNSB的油样摩擦系数下降了34.48%;添加2.0%CNSB的油样的最大无卡咬负荷增加了539N。在摩擦过程中,合成的CNSB发生分解反应,出现的活性S元素和少量的N、B元素,形成润滑保护薄膜,从而起到了抗磨减摩作用。     

微乳液法制备纳米金属铜及其摩擦学性能研究

研究了微乳液法制备纳米金属铜粒子及其在润滑油中的应用.以CuSO4·5H2O、Span-80、Tween-80、SDBS、NaBH4等为主要原料,制得粒度可控、经透射电分析粒径在10～20 nm之间、有部分团聚的纳米铜颗粒.选用适当的活性剂对其进行表面修饰,获得了油溶性良好的纳米润滑油添加剂I6.用四球摩擦试验机和XP-销盘摩擦磨损试验机考察了纳米铜添加剂的摩擦学性能,试验结果表明,添加了I6的润滑油比未添加时PB值提高了28.4%,摩擦系数降低了77.8%;而且在相同负荷条件下,添加了I6纳米添加剂的平均磨斑直径比未添加时的磨斑直径要小得多,表现出了良好的抗磨减摩性能.     

远红外纳米陶瓷粉润滑油添加剂的摩擦学性能

为了研究远红外纳米陶瓷粉作为添加剂对润滑油摩擦学性能的影响,将其表面改性后添加到牌号为150SN的基础油中,利用四球摩擦试验机对比研究陶瓷粉润滑油和基础油的摩擦学性能、摩擦系数和对应钢球的磨斑直径变化以及摩擦磨损机理。结果表明:两者的摩擦系数起始阶段相差不大,后期陶瓷粉润滑油的摩擦系数大幅减小;陶瓷粉润滑油的平均摩擦系数随着陶瓷粉添加量的增加先减小后增大,陶瓷粉添加质量分数为1.0%时,平均摩擦系数达到最小,相对基础油的变化率达-31.6%;陶瓷粉润滑油的磨斑直径远远小于基础油的,当陶瓷粉的添加质量分数为1.0%时,磨斑直径最小。     

原位合成纳米铜润滑油的分散及摩擦学性能

为了获得减摩性优良的纳米铜润滑油,采用自制的油幕喷淋循环电爆装置并添加不同浓度的分散剂丁二酸二异辛酯原位合成纳米铜润滑油,以提高纳米铜颗粒的分散性.采用紫外-可见分光光度计、静置沉降法、X射线衍射仪和透射电镜分析了纳米铜颗粒的分散稳定性能;采用磨损试验评价了纳米铜润滑油的减摩性能;采用扫描电镜观察了盘基体的磨痕形貌.结果表明:纳米铜颗粒的分散稳定性能随丁二酸二异辛酯浓度的增大呈先增大后减少的变化规律,当分散剂浓度为3％时,纳米铜润滑油悬浮液吸光度最大,沉降率最小,分散稳定性能较好,同时其摩擦系数最小,钢球的磨斑直径最小,减摩性能较好.     

添加剂Ni-B非晶合金纳米微粒的制备及其摩擦学性能

非晶合金纳米粒子具有许多特殊功能,但摩擦领域尚未见其应用报道.采用液相还原法制备了Ni-B非晶合金纳米微粒,利用四球摩擦磨损试验机考察了Ni-B非晶合金纳米微粒作为润滑脂添加剂的摩擦学行为,并用扫描电子显微镜(SEM)和能量散射谱(EDS)等对钢球摩擦表面进行了分析.结果表明:所制备的Ni-B非晶合金纳米微粒平均粒径约30 nm,表面被氧化;作为润滑油添加剂能够明显提高基础油的减摩抗磨能力,尤其当浓度为1.0%时,磨斑直径从0.54 mm降至0.38 mm.其抗磨减摩机理为:Ni-B非晶态合金纳米微粒在摩擦过程中沉积并发生摩擦化学反应,生成由氧化镍、氧化硼、铁氧化合物及有机吸附物组成的具有良好摩擦学性能的润滑防护膜,从而改善了基础脂的摩擦学性能.     

复合Al_2O_3-SiO_2纳米颗粒的摩擦学性能研究

以硅烷偶联剂为改性剂对复合Al2O3-SiO2纳米颗粒进行原位改性,实现其在润滑油中均匀稳定的单分散。将改性后的复合Al2O3-SiO2纳米颗粒分别按质量分数为0、0.05%、0.1%、0.5%、1.0%的量加入到润滑油中制成试样,进行四球试验和止推圈试验。对摩擦实验中的摩擦系数、磨斑直径、磨损量、摩擦副表面形貌进行分析。结果表明:当复合Al2O3-SiO2纳米颗粒添加质量分数为0.5%时,摩擦系数和磨斑直径最小,止推圈的磨损量出现负磨损,摩擦表面的磨痕明显的变浅、变窄。说明摩擦过程中,复合Al2O3-SiO2纳米颗粒沉积在摩擦副表面,形成一层保护膜有效的保护了摩擦表面,抗磨减摩作用显著。     

钨与钒掺杂类金刚石薄膜的温度适应摩擦磨损机制研究

通过非平衡磁控溅射技术,改变沉积工艺参数,在不锈钢及单晶硅基体上制备未掺杂、钨(W)掺杂以及钒(V)掺杂类金刚石(DLC)薄膜。采用拉曼光谱,纳米压痕法对薄膜结构和力学性能进行表征。在室温、250℃、500℃进行磨损实验,研究其不同温度范围的摩擦磨损性能。研究结果表明:适量掺杂W元素,可显著地提高W-DLC膜力学与摩擦性能,在W靶电流为0.6A条件下,W-DLC膜具有最优的综合性能,纳米硬度和弹性模量分别为11.11GPa和169.25GPa,其中在250℃条件下摩擦系数低至0.044,室温磨损率为1.27×10-7 mm~3/Nm,但W-DLC薄膜难以适应高温;适量掺杂V元素,可以显著提高V-DLC膜的纳米硬度和弹性模量,并能改善高温摩擦性能,在V靶功率为1.2kW条件下,V-DLC薄膜的纳米硬度和弹性模量分别为37.36GPa和379.89GPa,其中在500℃高温摩擦条件下,V-DLC薄膜的摩擦系数最低为0.35。     

纳米晶体Ti表面磁控溅射CN_x/SiC双层薄膜的干摩擦磨损性能

采用室温磁控溅射技术在纳米晶体钛表面制备出CNx/SiC双层薄膜,SiC为中间层。研究了CNx薄膜的纳米压痕行为和摩擦磨损性能。试验结果表明:CNx薄膜的纳米硬度、杨氏弹性模量、硬度与弹性模量比值分别为8.03GPa,55.0GPa和0.146;在200g载荷、氮化硅球(半径为2mm)为对摩件、大气干摩擦条件下,CNx薄膜的磨损速率为10-6mm3m-1N-1级,摩擦系数约为0.159,磨损后薄膜未出现裂纹和剥落。分析表明,摩擦系数和摩擦化学有关,良好的抗磨性能和硬度与弹性模量比值较之是相一致的。     

油酸修饰PbS纳米微粒的原位合成与抗磨性能研究

将纳米材料作为润滑添加剂已经成为当前摩擦学研究的热点.为了制备具有良好抗磨性和分散性的纳米添加剂,对油酸修饰PbS纳米微粒的合成方法与润滑性能进行了研究.在液体石蜡中原位合成了油酸修饰的PbS纳米微粒,将其在离心机中离心后可获得稳定的溶液.采用红外光谱、透射电子显微镜(TEM)对产物结构和形貌进行了表征,利用四球摩擦磨损试验机对其作为润滑油添加荆的抗磨性能进行了评价,并用扫描电子显微镜(SEM)对磨斑表面形貌进行了观察.在试验基础上,探讨了纳米微粒在溶液中的稳定机制.结果表明,原位合成的PbS微粒表面有油酸修饰层存在,从而使其在液体石蜡中具有良好的分散性能,粒度小于15nm,油酸修饰的PbS纳米微粒作为添加剂在液体石蜡中的添加量为0.3%(质量分数)时的磨斑直径最小,磨斑表面光滑平整.     

纳米碳酸钙、铜粒子混合物用作润滑油添加剂的研究

本研究采用纳米碳酸钙和铜粒子混合物作为添加剂加入润滑油中,选择合适的表面活性剂制备含纳米碳酸钙和纳米铜粒子混合物添加剂的润滑油.采用四球摩擦磨损试验机测定含纳米碳酸钙、纳米铜粒子添加剂的润滑油的摩擦学性能;使用扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDS)等观察分析磨损钢球表面的磨痕形貌、化学元素和纳米粒子形态.结果表明,纳米碳酸钙、纳米铜的混合粒子的最佳添加量为:总添加量Wt(CaCO3 Cu)%=0.6%,WtCaCO3%:WtCu%=1:1;该润滑油具有最佳的抗磨、减摩性能.研究表明,含纳米碳酸钙、纳米铜粒子添加剂的润滑油的抗磨、减摩机理与纳米粒子存在形态相关.     

镍铝青铜基冷喷涂Cu402F与Cu涂层的力学性能

针对镍铝青铜合金在实际工况中的常见失效形式,采用冷喷涂技术在镍铝青铜9442合金上制备了紫铜和Cu402F修复涂层。使用OM以及SEM观察了涂层表面与截面的微观形貌,使用XRD对涂层进行表征,使用拉伸试验机、纳米压痕试验仪、摩擦磨损试验机测试了涂层的结合强度、显微硬度、弹性模量和摩擦学性能。结果表明:冷喷涂Cu402F涂层和紫铜涂层较为致密,厚度约为900μm;Cu402F涂层和紫铜涂层平均结合强度分别为34.37MPa和18.6MPa,显微硬度分别为5.79GPa、2.11GPa,弹性模量分别为198.23GPa、138.54GPa;Cu402F涂层摩擦系数、磨损率较低,减摩耐磨性能优于紫铜涂层。     

CrNi3MoVA钢表面电火花沉积NiCrAlY涂层的高速摩擦磨损性能

采用电火花表面沉积技术,在CrNi3MoVA钢表面沉积NiCrAIY涂层.利用纳米压痕仪和摩擦磨损试验机分别测试了CrNi3MoVA钢和NiCrAlY涂层的硬度、弹性模量和摩擦系数,并用SEM和EDS研究了磨损前后的形貌和成分.结果表明电火花沉积NiCrAlY涂层包含β-NiA1和γ-Ni两相,涂层是由柱状晶组成的微晶涂层;NiCrAlY涂层的硬度较CrNi3MoVA钢提高了22％,而弹性模量较CrNi3MoVA钢降低了21％;当摩擦副为淬火G15钢球,加载量为10 N,往复行程为10 mm,往复速率为600 r/min时,CrNi3MoVA钢平稳摩擦系数为0.65—0.75,而NiCrAIY涂层平稳摩擦系数为0.45～0.55,CrNi3MoVA钢表面沉积NiCrAlY涂层对其具有明显的减摩耐磨作用,涂层表面较高的硬度和高速摩擦中形成的粘附力强的薄氧化物层是其耐磨的主要原因;CrNi3MoVA钢的磨损机制主要为粘着磨损,而NiCrAlY涂层为微切削磨料磨损.     

Structure, mechanical and tribological properties of diamond-like carbon films on aluminum alloy by arc ion plating

The low hardness and poor tribological performance of aluminum alloys restrict their engineering applications. However, protective hard films deposited on aluminum alloys are believed to be effective for overcoming their poor wear properties. In this paper, diamond-like carbon (DLC) films as hard protective film were deposited on 2024 aluminum alloy by arc ion plating. The dependence of the chemical state and microstructure of the films on substrate bias voltage was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy and Raman spectroscopy. The mechanical and tribological properties of the DLC films deposited on aluminum alloy were investigated by nanoindentation and ball-on-disk tribotester, respectively. The results show that the deposited DLC films were very well-adhered to the aluminum alloy substrate, with no cracks or delamination being observed. A maximum sp³ content of about 37% was obtained at −100 V substrate bias, resulting in a hardness of 30 GPa and elastic modulus of 280 GPa. Thus, the surface hardness and wear resistance of 2024 aluminum alloy can be significantly improved by applying a protective DLC film coating. The DLC-coated aluminum alloy showed a stable and relatively low friction coefficient, as well as narrower and shallower wear tracks in comparison with the uncoated aluminum alloy.     

CrSiN-Ag薄膜的制备及性能

为拓宽氮化物薄膜的应用范围、研究Ag元素的加入对CrSiN-Ag薄膜性能的影响,采用射频磁控溅射在单晶硅Si(100)和304不锈钢上制备了不同Ag含量的CrSiN-Ag薄膜,利用能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪、摩擦磨损仪和三维形貌仪等对薄膜的成分、微观结构、力学和不同温度下的摩擦磨损性能进行表征。结果表明:CrSiN-Ag薄膜呈面心立方(fcc)结构,Ag以晶态的形式存在于CrSiN薄膜中;随着Ag含量的增加,CrSiN-Ag薄膜的硬度先升高后逐渐降低,当Ag含量增加到6.84%(原子分数)时硬度最大,为26.55 GPa。室温时,CrSiN-Ag薄膜的摩擦系数随着Ag含量的增加而减小,磨损率随着Ag含量的增加先减小后增大;当Ag含量为6.84%时,CrSiN-Ag薄膜的高温摩擦系数随着温度的升高先增加后减小,磨损率随着温度的升高而增加。     

CrNi3MoVA钢表面电火花沉积W-Ni-Fe-Co涂层的摩擦磨损性能

为进一步拓展火炮身管内膛强化手段,采用粉末冶金技术制备了W-Ni-Fe-Co合金,利用电火花表面沉积技术在CrNi3MoVA钢表面沉积了W-Ni-Fe-Co涂层,同时利用电镀技术在CrNi3MoVA钢表面制备了硬Cr涂层与之进行比较,用纳米压痕仪和摩擦磨损试验机研究了涂层的摩擦磨损性能,并利用XRD、SEM和EDS研究了沉积态和磨损后涂层的相结构、形貌及成分。结果表明电火花沉积W-Ni-Fe-Co涂层由α-W、γ-Fe和NiWO4组成,α-W在涂层中呈白亮带分布;W-Ni-Fe-Co涂层的硬度较电镀硬Cr涂层降低了18%,弹性模量较电镀硬Cr涂层提高了4%;W-Ni-Fe-Co涂层的磨损机制为轻微的粘着磨损,而电镀硬Cr涂层为严重的粘着磨损;CrNi3MoVA钢表面沉积W-Ni-Fe-Co涂层较电镀硬Cr涂层具有明显的减摩耐磨效果,随着摩擦速度的增加,W-Ni-Fe-Co涂层的摩擦系数降低,其原因是磨损表面氧化加剧,氧化物的自润滑作用加大。     

Fabrication of a nanocrystalline Cr–C layer with excellent anti-wear performance

Nanocrystalline Cr–C layers with excellent anti-wear performance were prepared by electrodeposition in Cr³⁺ bath and subsequent annealing. X-ray diffraction (XRD) shows that the crystalline structure of the Cr–C layer changed from amorphous to nanocrystalline when the annealing was conducted. The hardness, Young's modulus and wear rate of the Cr–C layer were measured. The results indicate that the 400 °C-annealed nanocrystalline Cr–C layer exhibits a high ratio of hardness to Young's modulus and excellent wear resistance. The excellent wear resistance can be attributed to the proper compromising of hardness and toughness. The friction tests reveal that the friction coefficient depends on the Young's modulus and the counterpart. Comparing wear with friction, no obvious connection can be found between them.     

AISI 316L不锈钢表面沉积Ti掺杂金刚石薄膜及其性能

为了进一步评价医用材料AISI 316L不锈钢表面沉积掺杂Ti类金刚石薄膜的应用性能,采用离子束辅助沉积技术在AISI 316L不锈钢表面沉积了掺杂Ti类金刚石(DLC-Ti)薄膜.分别利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、摩擦磨损试验机、电化学工作站及纳米压痕仪对DLC-Ti薄膜的晶体结构,表面与截面形貌,摩擦磨损性能,电化学性能,硬度和弹性模量进行了表征.结果表明:DLC-Ti薄膜的摩擦系数超低(0.017～0.029)且未出现磨损,自腐蚀电位和点蚀电位相对于基体向正电位方向移动.DLC-Ti薄膜综合性能较好,在整形外科及刀具等应用方面具有很好的前景.     

环保型润滑油纳米添加剂的摩擦学行为

本文从环保的角度,选择并制备两种纳米材料（CaCO3、Cu粉）,作为润滑油抗磨、减摩的添加剂。介绍了两种纳米材料的水热法制备工艺,并进行了X射线衍射分析。将其通过超声波分散后,加入到20#润滑油中,利用MMS-2B摩擦磨损试验机进行摩擦学试验,测定合纳米粒子的润滑油的摩擦学性能。结果表明：可以采用水热法制备出高纯度的纳米级CaCO3粉、Cu粉;合纳米粒子的润滑油具有良好的抗磨减摩性能,滑动摩擦距离为400m时,其相对磨损量仅为0．13,摩擦系数为0．088。     

Tribological properties of Ta‐C‐N and Ta‐N thin films

The amorphous Ta‐C‐N and Ta‐N thin films were deposited using magnetron sputtering on silicon wafer under the similar condition. The as‐prepared thin films were characterized using scanning electron microscope (SEM), optical profiling system, nano‐indentation and friction test instruments. The results show that, compared with the Ta‐N thin film, the Ta‐C‐N thin film has higher nano‐hardness (9.45 GPa) and elastic modulus (225.71 GPa). Furthermore, the lower friction coefficient and wear rate of the Ta‐C‐N thin film are 0.238 and 5.94×10^–6 mm^–3· N^–1·m^–1, respectively. The wear surface of Ta‐C‐N thin film is smoother than that of the Ta‐N thin film. Therefore, it shows better anti‐wear properties.