溅射沉积MoS_2/Sb_2O_3复合润滑膜的摩擦磨损过程与失效分析

采用UMT-2型球-盘摩擦磨损试验机研究溅射沉积MoS2/Sb2O3复合固体润滑膜的滑动摩擦磨损寿命,采用显微镜分析球-盘摩擦副在不同磨损阶段的磨损形貌与磨损状况,并对磨痕位置S、Mo元素进行XPS分析。结果表明:在摩擦磨损寿命试验过程中,摩擦副的接触方式最开始的点接触逐步过渡到面接触;MoS2固体润滑膜对滑动摩擦副的延寿作用是基底材料表面的有效厚度润滑膜及MoS2对摩擦偶件(钢球)的转移;机械磨损的剪切剥离效应是润滑失效的主要原因,MoS2的氧化在一定程度上加剧了润滑失效的进程。     

Monel合金粒子注入对MoS_2固体润滑膜形貌及性能的影响

采用扫描电镜观察、摩擦磨损试验和盐雾试验等研究了Monel合金粒子注入对MoS2固体润滑膜形貌及摩擦性能、耐盐雾腐蚀性能的影响。结果表明:Monel合金粒子的注入使MoS2膜层更加致密完整,有效提高了MoS2固体润滑膜的润滑性能和耐腐蚀性能,其平均摩擦因数约为0.103,摩擦寿命超过60mim;盐雾试验后膜层的润滑性能变化不大,膜层的保护等级和外观等级均为10级,满足航天飞行器特种固体润滑材料在海洋环境下的润滑和耐盐雾腐蚀的双重要求。     

GCr15钢微织构表面固体润滑性能研究

为研究不同表面处理方式对PTFE/GCr15钢配副表面摩擦学性能的影响,采用Nd:YAG纳秒激光器对GCr15轴承钢下试样表面进行激光织构加工,并以纳米MoS_2固体润滑剂作为润滑介质,以黏结有PTFE自润滑衬垫的圆柱销作为上试样进行对摩试验。研究发现:PTFE自润滑衬垫与微织构GCr15摩擦副在干摩擦条件下摩擦因数较低,仅为0.137,而在纳米MoS_2固体润滑剂润滑条件下,其摩擦因数进一步下降为0.123,且波动较小。通过EDS分析表明,表面微织构、聚四氟乙烯衬垫与纳米MoS_2润滑介质三者具有协同润滑减摩效应,可摩擦副表面生成一层由PTFE与纳米MoS_2材料组成的致密、平滑复合润滑膜,有效改善对摩副之间的润滑特性。研究表明,通过表面激光织构技术与固体自润滑技术(添加纳米MoS_2)的有效集成融合,可进一步改善PTFE/GCr15钢配副的润滑性能。     

IBAD制备WS_2-Ag固体润滑膜长期存储后的摩擦磨损性能

采用离子束辅助沉积技术在9Cr18轴承钢材料上制备掺杂Ag的WS_2固体润滑膜,并将该膜层在室内环境(温度为18~25℃,空气相对湿度为30%~50%)中保存8年。通过摩擦磨损试验机(MS-T3000)、场发射扫描电子显微镜、三维形貌仪及XPS检测保存前、后的WS_2-Ag固体润滑膜样品的摩擦磨损、表面形貌、三维形貌、成分及化学态。结果显示:贮存后的WS_2-Ag膜层内部氧含量的增加,膜层中Ag元素和少量W元素的氧化,以及S元素的损失,导致膜层摩擦磨损磨痕形貌出现了层状或者块状剥落;贮存后的WS_2-Ag复合固体润滑膜耐磨寿命有较贮存前的250 min缩短了103 min,仍然具有较好的固体润滑性能,其中Ag掺杂抑制了WS_2的潮解,提高了其抗氧化性能,大幅度延长了固体润滑膜的性能和寿命。     

复合固体润滑膜在阀门电动传动装置中的应用

SDZH2—10阀门电动装置蜗轮蜗杆分别为ZCuAl9Fe4Ni4Mn2和40Cr,其传动比为70、载荷约为4137N、相对滑动速度为5．3m／s,接触应力大,摩擦时温度达300℃左右、油润滑失效,导致了齿轮表面磨损严重,需要采用固体润滑。采用磷化预处理来提高固体润滑膜和基体的结合力,同时加入钛酸钾晶须来提高膜的强度,3000C和5000C时,加钛酸钾晶须的耐磨寿命分别是未加钛酸钾晶须的2．4倍和3倍。磷化＋钛酸钾晶须处理的固体润滑膜（称之为复合固体润滑膜）的耐磨寿命是未磷化处理的3倍,且摩擦系数值只有未磷化处理的1半以下,该复合固体润滑膜在载荷大、滑动速度高、摩擦温度高的极端摩擦状态下,能改善原有的蜗轮蜗杆传动中润滑状况,达到减磨的效果。     

耐高温复合固体润滑涂层的研究

常见的金属基固体润滑剂MoS 2、WS 2、Sb 2 O3性能优良,但作为单一涂层的局限性较大.将3种固体润滑剂复配成一种耐高温复合固体润滑涂层,通过正交试验得到优化的涂层配比,通过高温摩擦磨损试验考察该复合涂层的润滑性能.结果表明,在高温高压下该复合涂层具有较低的摩擦因数和良好的耐磨性能.电镜分析表明,高温高压摩擦磨损试验后,涂层试件表面仍然存在较均匀的固体润滑膜,可以起到很好的润滑作用.     

固化剂对黏结润滑涂层摩擦学性能的影响

以环氧树脂为胶黏剂,聚四氟乙烯、石墨、二硫化钼为固体润滑剂,采用二氨基咪唑三嗪络合物(HT110)和二氨基二苯砜(DDS）2种不同的固化剂制备黏结固体润滑涂层,并在HDM-20端面摩擦磨损试验机上考察2种黏结固体润滑涂层在干摩擦条件下的摩擦磨损性能。结果表明：使用HT110固化剂可以获得更合适的表面组织结构,使黏结固体润滑涂层具有更好的减摩性,更高的耐负荷极压性;固化剂含量对涂层性能的影响显著,当HT110固化剂质量分数为6%~8%时,黏结润滑涂层的摩擦因数最低,具有最好的耐磨和高承载性能。     

波箔气体轴承MoS2基润滑涂层的制备和性能研究

为了提高波箔轴承的耐磨减摩性能,采用喷涂法在平箔片和圆盘试样上制备MoS_2固体润滑涂层,并对圆盘试样涂层结合强度进行分析;采用自制球盘摩擦磨损试验机研究涂层圆盘试样的摩擦磨损性能,通过扫描电镜(SEM)测试涂层圆盘试样摩擦磨损前后表面、截面形貌,利用波箔轴承性能测试实验台探究涂层在实际工作中的耐磨减摩性能。研究结果表明:基体表面的粗糙度影响MoS_2涂层的结合强度,其中试样表面进行喷砂处理后与MoS_2涂层结合力最好;制备的MoS_2固体润滑涂层中各成分均匀分布,涂层的结合方式以机械结合为主;球盘摩擦磨损试验表明,制备的MoS_2涂层的耐磨减摩性能较好,其平均摩擦因数相比不锈钢基体降低了54.5%左右,磨损量相对减小了40.7%;波箔轴承台架试验表明,制备的MoS_2涂层减摩性能已接近商用PTFE涂层,但其耐磨性能较差。     

PTFE-环氧树脂复合固体润滑膜的摩擦学性能研究

以E-44环氧树脂为基料,再加入纳米级的FITE微粒以及定量的乙二胺交联剂制备了PTFE固体复合润滑膜,通过摩擦磨损实验和表面形貌测试探讨了PTFE的最佳添加量,并考察了石墨添加量对复合固体润滑膜的硬度等性能的影响.实验结果表明:PTFE固体润滑膜具有良好的摩擦性能,加入石墨粉末后其摩擦因数有所提高,其硬度明显提高,单位磨损量降低.     

两种黏结润滑干膜耐γ射线辐照研究

采用钻-60γ射线分别对MOS2基黏结润滑干膜与PTFE基黏结润滑干膜进行不同剂量的辐照作用,最高辐照剂量达5.0 × 107 rad (Si).对辐照前后的2种润滑干膜进行红外分析,采用真空球盘摩擦磨损试验机考察辐照因素对润滑膜的真空摩擦学性能的影响,并观测辐照前后润滑膜的表面及磨痕,测试润滑膜的力学性能.结果表明,γ射线导致2种润滑干膜内物质的官能团都发生了变化,膜表面变粗糙.但是润滑干膜摩擦因数略显减小,随辐照剂量的增高,耐磨寿命及力学性能并未受到显著影响.     

Ag膜在干摩擦、油和脂润滑下的摩擦学性能研究

精密运转部件表面沉积一层软金属银和银基固体薄膜可以有效地降低摩擦、减小磨损。通过钢球/镀Ag膜摩擦盘在干摩擦、4122油和L252脂润滑条件下的球-盘摩擦学试验,研究Ag膜在油和脂复合润滑下的摩擦学性能,分析润滑条件、载荷、速度对Ag膜摩擦因数的影响。试验结果表明:在4 N法向载荷和油、脂润滑下,与干摩擦相比,镀Ag膜摩擦副的最大静摩擦因数分别减小了10.7%和6.1%;在0～2 000 r/min转速范围内,Ag膜摩擦因数随转速增加而减小,与干摩擦相比,油润滑下Ag膜摩擦因数减小9%～48%,脂润滑下Ag膜摩擦因数减小17%～52%。Ag膜在干摩擦、4122润滑油和L252润滑脂复合润滑下,摩擦因数均随载荷增加而降低;Ag膜摩擦副/钢球在油、脂复合润滑下启动摩擦力矩小,摩擦副在宽转速范围内摩擦因数变化小,运转平稳。     

冲击滑动条件下MoS2固体润滑薄膜的磨损

为了减少和避免滚动轴承保持架与套圈接触表面的冲击滑动磨损,Mo S2等固体润滑膜被广泛用于轴承保持架表面和套圈引导面的润滑改性。为研究冲击滑动条件下Mo S2固体润滑薄膜的摩擦磨损特性,在自制的冲击滑动磨损试验装置上,在干摩擦及油润滑条件下对9Cr18轴承钢表面制备的Mo S2固体润滑膜进行不同冲击频率、冲击力和滑动速度下的摩擦磨损试验。结果表明,Mo S2固体润滑膜的失效模式主要受润滑状态和冲击力的影响,随着冲击力及冲击频率的增加,Mo S2固体润滑膜表面摩擦力矩增大,且油润滑比干摩擦下摩擦力矩显著减小;黏结工艺加工的冲击试样表面失效以疲劳裂纹及剥落为主,喷涂工艺加工的回转试样则展现出稳定的表面磨损。     

粉末涂料固体润滑膜滚动/滑动复合干摩擦磨损特性研究

在M-2000磨损试验机上考察了经过一次处理和经两次处理的40Cr钢环表面喷涂3种粉末涂料型固体润滑膜(P型、H型、E型)试样,在线载荷为104N/m、相对滑动速度为0.042 m/s、干摩擦滚动/滑动复合磨损条件下的摩擦磨损性能,通过扫描电子显微镜(SEM)对试样磨损表面以及磨屑进行了显微观察。结果表明:底材经过一次处理(化学底膜处理)的复合固体润滑膜试样,P型和E型在磨损后期的摩擦因数分别稳定在0.38和0.32,而H型在0.40左右跳动;P型和H型的涂层磨损脱落期为60 m in左右,E型为120 m in左右;质量磨损从小到大顺序为P型相似文献   

固体膜润滑剂耐燃油及摩擦学性能研究

通过系列耐燃油及摩擦学性能试验设计,模拟固体膜润滑剂在发动机燃油系统中的实际应用条件,对比研究满足MIL-PRF-46010标准的固体膜润滑剂(牌号A)、航空通用高温固体膜润滑剂(牌号B)以及航天用中温固体膜润滑剂(牌号C)在燃油系统中的耐燃油及摩擦磨损性能。结果表明:喷气燃料对A型固体膜润滑剂的影响不大,喷气燃料浸泡前后A型固体膜润滑剂的平均摩擦因数均在0.02~0.05范围内,耐磨寿命均在1 h以上;A型固体膜润滑剂与喷气燃料长期接触不会影响喷气燃料的性能;A型固体膜润滑剂材料不论是在承载能力、耐磨寿命还是耐燃油性能方面都明显优于B型及C型固体膜润滑剂,这是因为A型固体膜润滑剂中的MoS_2和Sb_2O_3起到了协同抗磨作用。     

镀银膜轴承在油和脂润滑下的摩擦性能

试验研究镀银膜轴承在干摩擦、润滑油和润滑脂复合润滑下的摩擦性能。试验结果显示:在中低转速下,镀银膜轴承在银膜和液体润滑剂(油和脂)复合润滑下的摩擦因数仅相当于银膜干摩擦下摩擦因数的10%左右,且变化平稳;在高转速下,试验轴承在银膜和液体润滑剂复合润滑下的摩擦因数随转速增加而增加,且银膜与润滑脂复合润滑条件下的摩擦因数随转速增加得更快,但仍小于银膜干摩擦下的摩擦因数;镀银膜轴承在银膜和液体润滑剂(油和脂)的复合润滑下的磨损小于银膜干摩擦时的磨损;中低转速下,镀银膜轴承在液体润滑剂(油和脂)复合润滑下的摩擦磨损性能远优于银膜干摩擦时的摩擦磨损性能。     

含h-BN 的钛合金激光熔覆自润滑耐磨涂层的摩擦学行为

为提高Ti6Al4V合金的摩擦学性能,采用激光熔覆技术在钛合金表面制备以TiC、TiB2、CrB等为增强相、γ-Ni基固溶体为增韧相、h-BN为固体润滑相的自润滑耐磨复合涂层;分别在不同载荷下测试复合涂层和Ti6Al4V合金基体的干滑动磨损性能。结果表明,该复合涂层的摩擦因数及磨损率随着载荷的增大呈现先减小后略增大的趋势,并且摩擦因数和磨损率均比Ti6Al4V合金基体显著降低;在中等载荷下,复合涂层中的润滑颗粒被挤出磨损表面形成润滑膜,因而具有较好的自润滑耐磨性能,磨损后表面光滑平整。     

长寿命黏结固体润滑涂层的制备及其摩擦学性能研究

采用红外光谱和XRD对进口银锑黏结固体润滑涂层的成分进行分析。结果表明,银锑涂层主要由酚醛树脂、石墨、三氧化二锑和银组成。根据银锑涂层的成份,研制THC-800和F44两种黏结固体润滑涂层,分别采用CSM摩擦试验机和MHK-500A环块磨损试验机评价两种涂层在干摩擦和RP-3航空煤油润滑下的摩擦学性能。结果表明,在载荷15 N、振幅1.25 mm、频率10Hz及干摩擦的实验条件下,THC-800涂层的耐磨寿命大于540min,而F44涂层的耐磨寿命仅220 min,摩擦因数分别为0.075和0.080;在载荷1120 N、滑动速度2.56 m/s及RP-3航空煤油润滑下,THC-800涂层和F44涂层的耐磨性分别为16.3 km/μm和11.8 km/μm,摩擦因数分别为0.076和0.080;无论在干摩擦还是油润滑下,THC-800涂层比F44涂层均具有较好的摩擦学性能。     

粉末涂料自润滑耐磨涂层的研究

在M-2000摩擦磨损试验机上研究了P涂层（聚酯树脂）、E涂层（环氧树脂）和P／E涂层3种粉末涂料型固体润滑膜摩擦磨损性能，并与溶剂粘结型固体润滑膜进行摩擦磨损试验对比。结果表明：粉末涂料型固体润滑膜摩擦磨损性能优于溶剂粘结型固体润滑膜；摩擦偶对相对滑动速度较大时，P涂层表现了极好的润滑耐磨性能，摩擦偶对相对滑动速度较小时，WE涂层表现较好的润滑耐磨性能。     

有机钼复合润滑剂在高温微动和滑动条件下的摩擦磨损行为

以矿物基650SN油作为基础油,采用复配技术制备了有机钼复合润滑剂。利用SRV微动磨损试验机和T-11滑动磨损试验机考察了该复合剂的高温摩擦学行为,采用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪对其润滑下的磨痕表面形貌和表面膜的元素组成进行了分析,探讨了复合剂的减摩润滑机制。结果表明:有机钼复合剂具有良好的高温微动和滑动摩擦学行为,与基础油相比,复合剂能够使钢-钢摩擦副在高温微动和滑动过程中的摩擦因数降低28%和43%,抵抗微动和滑动磨损的能力分别提高53%和54%。这是由于有机钼复合剂通过分解、吸附和摩擦化学反应,在摩擦副金属表面形成了含磷酸盐的沉积膜和含FeS、MoS2的化学反应膜共同组成的复合边界润滑膜,从而表现出优良的减摩润滑效果。     

PTFE基复合材料海水润滑下的摩擦学性能研究

研究碳纤维/聚四氟乙烯（CF/PTFE）、玻璃纤维/聚四氟乙烯（GF/PTFE）复合材料与氮化硅陶瓷配副在海水环境下的摩擦学性能与润滑机制,分析滑动速度对摩擦副海水润滑性能的影响规律。结果表明：在海水润滑条件下,随着滑动速度的增加,PTFE、CF/PTFE、GF/PTFE材料与Si3N4陶瓷配副时的摩擦学性能均有明显改善,摩擦因数与磨损率均呈显著降低的趋势,其中CF/PTFE复合材料表现出更为优异的摩擦学性能,在1 000 r/min滑动速度下摩擦因数低至0.026。磨损表面表征结果表明,在海水润滑条件下,PTFE基复合材料在摩擦过程中由于摩擦化学反应生成了润滑膜,可为摩擦副提供良好的润滑和减磨作用,从而减少摩擦磨损行为的发生。