磨损部件自修复原理与纳米润滑材料的自修复设计构思

磨损导致能源浪费和零部件失效 ,为减少或抑制摩擦磨损 ,通过润滑油品配方设计和有效利用摩擦产生的物理化学作用 ,提出了摩擦自适应、摩擦成膜自修复、原位摩擦化学自修复 3种自修复原理 ,并依据自修复原理提出了纳米润滑材料的自修复设计构思     

机械零件摩擦磨损表面自修复研究进展

摩擦学的发展已将摩擦磨损的研究从抗磨减摩扩展到磨损表面的自修复甚至是零磨损.文中对摩擦磨损表面自修复的概念进行了阐述,详细论述了自发摩擦磨损自修复和条件摩擦磨损自修复的几种类型和实现模式,指出纳米技术的发展有望在摩擦表面建立起一层自组装的、坚固的、自修复的润滑膜,为摩擦磨损表面自修复提供了切实的途径.     

铟锡锌软金属修复润滑剂对钢的自修复及其摩擦学特性

针对目前润滑自修复技术生成的修复层厚度较薄,难以修复较严重磨损表面的不足,研制了含铟、锡和锌三种软金属添加剂的新型磨损自修复润滑剂。在摩擦磨损试验机上,考察了使用该润滑剂的钢?钢面接触摩擦副的磨损自修复行为及其摩擦学性能。用X射线能谱(EDS)和扫描电镜(SEM)分析了修复表面的主要化学元素和自修复涂层的厚度。用淬冷试验测试了涂层与基体的结合强度。结果表明,研制的铟锡锌润滑脂能在钢表面摩擦形成约30μm厚度的自修复涂层,涂层与基体结合性能良好,修复后的钢表面有良好的减摩抗磨性能。     

层状硅酸盐自修复材料的摩擦学性能研究

采用端面摩擦磨损试验机考察了层状硅酸盐自修复材料的摩擦学性能,利用SEM、EDS和纳米压痕仪对摩擦表面进行了形貌、元素和微观力学性能分析.结果表明,层状硅酸盐自修复材料能够显著降低摩擦副表面粗糙度,改善摩擦副的润滑状态而减少摩擦阻力,可使摩擦因数均值由0.09降低至0.03,并能够在摩擦表面形成一层富含C、O、Si、Al、Mg等元素的高硬度表面改性修复层,有望应用于延长摩擦零部件的使用寿命.     

汽车及船用发动机应用金属磨损自修复技术的效果

研究了自修复材料保护层的摩擦性能、显微硬度,还研究了在台架和行车试验中自修复材料对发动机的动力性能、节油指标和尾气排放等综合性能指标的影响,并在形成自修复材料保护层的状态下进行了无机油行驶试验.结果表明,自修复材料可对已磨损的零件表面进行不拆卸原位修复,自修复材料保护层具有超低摩擦系数,无油润滑(干摩擦)条件下仅为0.005μ,还可降低20%～50%发动机CO等有害气体的排放,具有显著的技术、经济和社会效益.     

金属磨损自修复技术在汽车发动机维修中的应用

金属磨损自修复技术是自修复材料通过润滑剂为载体,进入摩擦副工作面,经挤压,在金属摩擦表面生成一层铁基硅酸盐耐磨保护层(金属陶瓷层),从而实现在不拆卸原件的情况下对已磨损的零件表面部位进行自动修复.介绍了金属磨损自修复技术的特点、机理及在汽车发动机维护中的应用方法,通过试验研究了自修复技术对发动机性能的影响及自修复材料保护层的摩擦性能、显微硬度,结果表明具有显著的经济效益.     

润滑油纳米TiO2添加剂的摩擦自修复及其性能研究

将质量分数为2%的纳米TiO2作为自修复添加剂加入350SN基础油中、采用WMP-1多功能摩擦磨损试验机考察纳米TiO2在面摩擦条件下的自修复行为及摩擦条件对其修复性能影响.结果表明,修复量受载荷、转速和修复时间的影响,在适宜的摩擦条件下,试环出现磨损负增长.表面粗糙度仪、扫描电子显微镜、X-射线能谱仪分析表明纳米TiO2能够改善摩擦副的表面粗糙度,对磨痕起到整平和修复作用,从而对磨损表面起到修复作用.     

金属磨损自修复产品问世

由黑龙江圣龙金属磨损自修复材料有限公司生产的金属磨损自修复产品,是一项具有革命性的表面工程领域的高新技术,可以在机械设备不解体、不停机工作状态下,自动完成对机械设备中存在的金属摩擦副表面自动强化和修复。在其表面形成金属陶瓷保护层,具有原位恢复零件几何尺寸、提高表面硬度和降低摩擦因数等功能,以达到提高设备的性能、     

钛基纳米润滑添加剂的减摩抗磨及自修复特性对比

针对恶劣工作环境会加剧机械设备摩擦副间的磨损而降低其服役寿命的问题,对比研究3种纳米添加剂TiO2、TiN和TiC在不同工况下的摩擦学性能及其自修复性能。根据SH-T0762-2005标准润滑油摩擦因数测定法,并利用MRS-10A型四球磨损试验机磨斑测量光镜、激光共聚焦显微镜和能量色散谱仪(EDS)对磨损表面进行表征,探讨其润滑抗磨及自修复机理。结果表明:钛基纳米添加剂的加入很好地改善了润滑油的抗磨减磨性能,并使其具有一定的自修复性能;当钛基纳米质量分数为0.5%时,其减摩抗磨性能达到最佳。3种纳米添加剂中,对润滑油减摩抗磨性能改善效果最好的是纳米TiO2,而自修复效果最好的则为纳米TiN。故纳米TiN和纳米TiO2作为润滑油添加剂,具有较好的减摩抗磨和自修复能力。     

微纳米减摩自修复技术的研究进展及关键问题

阐述了徼纳米减摩自修复材料的分类、作用机理及研究现状,提出目前微纳米减摩自修复技术发展中的关键问题是建立准确的自修复评价方法及评价指标;合理解决微纳米颗粒在油性介质中的分散与稳定难题;根据设备的润滑工况选择合适的材料及使用工艺;深入开展自修复机理研究,进而实现磨损尺寸自修复等.     

金属磨损自修复材料的功能特点和应用前景

概述了金属磨损自修复材料的功能特点和技术指标，介绍了它在工业几个重要行业中的应用效果并展望了该项技术在各个领域中的应用前景。指出金属磨损自修复材料(ART)是一项具有革命性的表面工程新技术，可以应用于任何一种存在摩擦的机械设备。应用这项技术不仅能预防机件磨损，还能动态地自动修复处于长期运转中的机器磨损表面，大幅度延长设备的使用寿命。     

金属自修复添加剂浓度对铸铁-铸铁摩擦副摩擦磨损性能的影响

在MMU-5G材料端面摩擦磨损试验机上,研究了自修复添加剂浓度对铸铁-铸铁摩擦副的摩擦磨损特性的影响,考察了铸铁摩擦表面自修复膜的形成情况,借助SEM和EDS分析了摩擦副的表面形貌和成分.试验结果表明:添加剂浓度对铸铁-铸铁摩擦副摩擦磨损性能影响显著,试验中3 %添加剂油样对HT200/HT200摩擦副的减摩和抗磨效果最好;铸铁-铸铁摩擦副在自修复添加剂作用下对磨时,试样表面无自修复保护膜生成,研究认为铸铁的金相组织和机械性能是导致自修复膜无法产生的根本原因,但添加剂颗粒物理作用对铸铁的减摩和耐磨效应显著.     

纳米复合自修复添加剂的制备及其在发动机上的应用

利用合成和复配等技术研制了一种含纳米铜和稀土化合物的复合自修复添加剂,在发动机上考察了该添加剂的使用性能,分析了不同工作时期发动机机油的衰变情况,测量了该添加剂对发动机外特性的影响。结果表明:含纳米自修复添加剂的润滑油对发动机中不同材料的摩擦副均有较好的抗磨效果,在发动机运行300 h后,连杆轴、铜套等部位达到了“零磨损”,实现了摩擦副表面的动态自修复;使用该自修复添加剂还能够有效地改善发动机的外特性、降低油耗和延长发动机的服役寿命。     

金属摩擦表面耐磨自修复技术的研究

针对金属摩擦副在服役过程中因磨损而导致失效,造成零件报废而产生极大的损失和浪费问题,概述了通过表面强化提高金属摩擦副表面强度增加耐磨性、添加润滑油或通过润滑油改性等方式降低摩擦系数提高其寿命的两种常规方法,对能根本改善磨损状况具有自修复功能的技术进行了重点介绍,对该技术存在的问题和推广应用瓶颈进行了分析,同时针对存在的问题进行了相应的研究.     

一种摩擦表面自修复技术的应用效果及分析

对由国外引进的一种摩擦表面再生剂进行了使用后的表面性能测试，显示出摩擦表面的硬度显著提高，表面粗糙度大幅下降，磨损尺寸明显得到修复，展现出了对摩擦表面的自修复功能。在汽车发动机、电厂水泵、煤气压缩机和炼油厂减速器等机件上的试用表明，该摩擦表面再生剂具有降低油耗、减少振动、降低噪音、延长使用寿命和节省维修费用等诸多效果，并能提高轻武器子弹的初速和射击精度。     

稀土型纳米复合材料的摩擦学及自修复性能研究

用机械化学法制得平均粒径为30-100nm的稀土型纳米复合材料,检验了在高温条件下材料对金属基体的吸附能力,采用四球摩擦磨损实验机考察了其抗摩减磨性能及对磨损表面的自修复效果。结果表明,用机械化学法制备的稀土型纳米复合材料对金属基体有良好的吸附能力,可以覆盖磨损表面且在动态条件下可对基体表面进行修复。     

铝合金微纳米蛇纹石改性微弧氧化陶瓷膜自修复性能

微弧氧化反应前,在电解液中加入蛇纹石微纳米颗粒的分散液,在铝合金表面制备出具有特殊功能、含蛇纹石微纳米颗粒的复合陶瓷层。结果表明:蛇纹石浓度在6 g/L时,陶瓷层厚度及表面硬度最佳。对普通微弧氧化陶瓷层与微纳米蛇纹石复合陶瓷层进行摩擦磨损试验,研究发现,复合陶瓷层摩擦因数降低,硬度升高且表面形貌光滑。对试件进行能谱分析,复合陶瓷层出现了Si、Mg等元素,且磨损试验后Si元素含量升高,由16.7%升高到28.5%。说明复合陶瓷层中的蛇纹石在摩擦磨损过程中起到了改善试样磨合过程的作用,对磨损后的表面进行了修复,填补缺陷,在表面形成了一层保护膜,起到了自修复的作用。     

锡基自修复涂层的表面分析和厚度研究

研制了能将纳米锡与金属表面活化并产生较厚自修复涂层的新型润滑添加剂.运用不同含锡量的添加剂对钢-紫铜摩擦副进行了摩擦试验.用俄歇能谱分析了摩擦涂层的化学组成和涂层中锡的原子百分比浓度.结果表明:当锡含量达到20 %～30 %时,涂层中Sn的浓度高达80 %～90 %,在紫铜试样上形成了富含锡且与基体结合良好的较厚的摩擦涂层(3～10 μm).文中的分析和结论,对研究各种不同厚度的摩擦涂层及其应用具有十分重要的意义.     

模具表面无磨损摩擦与在线自修复研究

介绍了摩擦副无磨损微观模型，用3Cr2W8V模具钢进行热锻模模拟实验，通过在润滑油中添加微细无机矿物粉体以及相应的催化剂，在模压的高温和摩擦磨损作用下，在模具表面在线生成了一层与基体结合力好的氧化物陶瓷涂层，通过扫描电子显微镜对在线修复涂层进行了微观形貌观察和成分分析，同时通过磨损实验发现该涂层可以改善模具的摩擦表面状态，增加耐磨性，提高模具的使用寿命。     

微纳米层状硅酸盐矿物润滑材料的摩擦学性能研究

对微纳米层状硅酸盐矿物粉的摩擦学性能进行了研究.将微纳米层状硅酸盐矿物质量比为0.5%分散在汽油机润滑油SJ10W/40中,利用摩擦磨损实验机考察其减摩抗磨及自修复性能,与润滑油SJ10W/40进行对比.采用扫描电子显微镜(SEM)分析试样磨痕表面的形貌和元素组成,并进行了EDS能谱分析.试验结果表明:与润滑油SJ10W/40相比,含层状硅酸盐矿物油样润滑的摩擦副,摩擦因数降低了71.6%.SEM分析表明磨痕处有着与基体材料不同的修复区域,该修复区域沉积着Si、Mg等元素.这些说明微纳米层状硅酸盐矿物润滑材料具有优良的减摩抗磨和自修复性能.