镶嵌固体润滑剂的硬质合金摩擦学性能研究

在硬质合金YT5表面利用微细电火花加工小孔,并装填MoS2固体润滑剂以改善基体表面的摩擦磨损性能.在UMT摩擦试验机上进行摩擦磨损试验,结果表明:装填固体润滑剂MoS2的微孔表面比光滑表面的摩擦系数显著降低,改善了摩擦表面磨损工况,表现出良好的减摩和润滑效果.结合SEM和EDX分析微孔固体润滑的机理:在摩擦过程中,存储于微孔中的固体润滑剂受到相对摩擦和挤压作用而粘着、拖覆在基体表面,形成一层固体润滑膜,从而起到减摩润滑作用.表面微孔润滑技术是提高基体表面摩擦磨损特性的有效方法,但需通过合理设计微孔结构尺寸,兼顾微孔表面的减摩润滑作用和基体的物理机械性能之间的平衡.     

镶嵌润滑剂硬质合金表面微孔结构的优化

采用电火花在硬质合金YG6表面进行微孔化处理,利用UMT球-盘式摩擦试验机测试装填MoS2固体润滑剂后的微孔表面的摩擦磨损性能。结果表明:装填固体润滑剂MoS2的微孔表面具有良好的减磨和润滑效果。研究了不同孔径、孔径向间距以及孔深等尺寸参数对摩擦磨损性能的影响,得到了优化的表面微孔结构参数。     

激光微织构表面黏结型固体润滑膜性能研究

采用声光调Q二极管泵浦Nd∶YAG激光器在45#钢表面进行织构化处理,并填充不同的黏结MoS2基复合固体润滑剂;在销盘线接触的摩擦磨损试验机上研究含不同配比复合固体润滑剂的织构表面的滚动摩擦性能。研究结果表明:织构表面填充黏接型复合固体润滑剂改善了其摩擦性能,其中填充含质量分数50%MoS2复合固体润滑剂的织构表面的摩擦因数最低;在线接触滚动过程中,黏结MoS2基复合固体润滑剂织构表面的摩擦因数均随着载荷和转速的增大而减小,这是因为高速重载促进了转移膜在对偶面的形成,该转移膜显示出良好的减摩性能。     

激光微织构表面脂润滑性能试验研究

采用声光调 Q 二极管泵浦固体光源（DPSS）Nd∶YAG 激光器,在45＃钢试样表面进行激光微织构加工,采用 VYKO-NT1100三维形貌分析仪对微观织构形貌进行测量。以二硫化钼润滑脂为润滑剂,在 MMW-1A 型摩擦磨损试验机上进行微织构试样和光滑试样在不同工况条件下的摩擦性能对比试验。试验结果表明,在一定条件下,面积占有率为14％的微凹腔织构表面的脂润滑性能明显优于未织构光滑表面,且随着微凹腔面积占有率的增大,摩擦因数波动范围变小;凹槽织构表面较未织构光滑表面具有更好的润滑稳定性;在脂润滑条件下,激光微织构表面较未织构光滑表面摩擦因数最大可降低26％。     

SiC/石墨配副密封端面织构低速磨损特性

采用端面上加工有倾斜椭圆微孔的SiC环和石墨环配副,实验研究椭圆微孔机械密封端面的低速摩擦磨损性能。实验测量干摩擦及油润滑条件下SiC环的磨损率和温升,分析表面织构对密封端面磨损特性的影响规律。结果表明:接触干摩擦条件下,与织构面配副的石墨环的磨损率明显高于光滑表面;油润滑条件下,转速相对较低时,织构面的温升高于光滑表面,表现出增磨效果;转速相对较高时,织构面的温升小于光滑表面,表现出减磨效果;并且干摩擦和油润滑条件下,表面织构均可减少磨屑的切削和犁削作用,起到表面研磨作用,使得石墨环表面更为光滑。     

Sb2S3和MoS2的协同作用对摩擦材料摩擦性能的影响

采用MPX-2000型磨损试验机和定速摩擦实验机分别测试不同载荷及不同温度下固体润滑剂Sb2 S3和MOS2对摩擦材料摩擦性能的影响,探讨2种固体润滑剂的协同作用;采用扫描电镜分析摩擦材料磨损后摩擦表面的微观形貌.结果表明,固体润滑剂Sb2 S3和MoS2具有良好的协同效应,可大大改善摩擦材料的摩擦性能,这是因为MOS2和Sb2 S3分别在制动过程中的低温段和高温段起到良好的润滑作用.当Sb2S3的体积分数为6%,MoS2的体积分数为3%时,摩擦材料的摩擦性能最佳.     

聚苯酯/MoS2填充聚四氟乙烯复合材料对铝合金的摩擦学性能

采用冷压-烧结成型工艺制备聚苯酯/MoS2填充聚四氟乙烯复合材料,考察聚苯酯含量对复合材料力学性能的影响,考察聚苯酯和MoS2含量对复合材料与铝合金及表面阳极氧化铝合金对摩时摩擦学性能的影响;用扫描电子显微镜观察复合材料和铝合金磨损后的表面形貌。结果表明：填充聚苯酯降低了复合材料的拉伸强度和断裂伸长率,提高了球压痕硬度;随着聚苯酯和MoS2含量的增加,复合材料对铝合金及表面阳极氧化铝合金的摩擦因数逐步减小,磨损率降低;MoS2存在时,铝合金及阳极氧化铝合金表面可形成均匀连续的转移膜,表面光滑,从而降低了磨损;阳极氧化后铝合金表面有一层致密的氧化膜,改善了对复合材料对摩时的摩擦学性能。     

粘结MoS2固体润滑涂层的转动微动磨损特性

采用粘结法在LZ50钢表面制备MoS2固体润滑涂层,研究MoS2涂层及LZ50钢基体在干态不同角位移幅值下的转动微动磨损行为。在分析转动微动动力学特性的同时,结合光学显微镜、扫描电子显微镜、电子能谱仪以及轮廓仪对磨痕形貌进行微观分析。结果表明:涂层和基体的转动微动运行区域仅呈现部分滑移区(Partial slip regime,PSR)和滑移区(Slip regime,SR),未观察到混合区。涂层改变基体的微动运行区域,使得PSR缩小,SR运行区域向小角位移幅值方向移动。由于MoS2涂层的固体润滑作用,涂层的摩擦因数在整个试验过程都明显低于基体。在PSR,涂层损伤轻微;在SR,涂层的转动微动磨损机制主要表现为剥层和摩擦氧化。研究表明粘结MoS2固体润滑涂层具有明显的防护作用,显著降低LZ50钢的转动微动磨损。     

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。     

一种刀具表面阶梯型微织构的作用机理分析

为了探究阶梯状微织构在刀具表面存在的作用及其相关机理,并获取最优的织构参数,利用激光加工设备在硬质合金刀具表面加工出不同参数的凹坑织构,利用摩擦磨损试验机进行销盘式摩擦磨损实验,并通过车床进行了切削铝合金的实验.结果 表明,当刀具表面凹坑织构的直径为65μm、凹坑深度为15μm时,与无织构表面相比,具有凹坑织构表面的摩擦系数降低了43.5％,与硬质合金相对磨的铝合金销的磨损量减小了40.2％,在切削加工中具有织构纹理的刀具的主切削力降低了10.4％.从上述结果来看,刀具表面的阶梯状微织构能够有效起到减摩降磨的作用,同时改变切屑类型,大幅提升刀具的使用寿命.     

花状与球状MoS2对PAO15润滑油摩擦学性能的影响

为改善低黏度PAO15润滑油的摩擦学性能,通过水热法制备球形与花状MoS_2颗粒,采用X射线衍射仪(XRD)与扫描电子显微镜(SEM)对所制备的MoS_2颗粒进行表征。制备球形与花状MoS_2改性的PAO15油,利用四球摩擦试验机对比研究2种形貌MoS_2在不同用量条件下对PAO15油摩擦学性能的影响。采用光学显微镜、表面轮廓仪、扫描电子显微镜(SEM)与能谱仪(EDS)对磨痕表面进行表征。结果表明:制备的球形与花状MoS_2晶型均较好地符合MoS_2的晶型,掺杂至PAO15油中均能够提升其摩擦学性能,使其摩擦因数降低;随着MoS_2颗粒添加量的增加,PAO15油摩擦学性能有所提升,在质量分数为1.0%时达到最优;花状MoS_2具有更大的比表面积,其对PAO15油抗磨损性能的提升优于球形MoS_2,形成的转移膜能够更好地起到隔离摩擦表面的作用。     

激光微造型表面固体润滑性能研究

采用声光调Q二极管泵浦固体光源(DPSS)Nd:YAG激光器,在45#钢试样表面进行表面微造型加工。以聚酰亚胺(PI)和二硫化钼(MoS2)复合固体润滑材料作为固体润滑剂,通过两步加温固化黏结工艺成功制备微造型固体润滑试样。在MMW-1A型摩擦磨损试验机上进行光滑无润滑试样、光滑表面固体润滑试样和微造型固体润滑试样的摩擦性能对比试验,以及微造型固体润滑试样在不同转速和压力下的摩擦性能试验。结果表明,在经过激光加工的微凹坑中填充复合固体润滑材料的试样,在摩擦过程中微凹坑中填充的固体润滑材料能有效转移到在摩擦表面,补充消耗掉的润滑材料,因而表现出更好的摩擦学性能。     

MoS2、CdO及聚全氟乙丙烯填充改性聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损性能

用机械共混、冷压成型自由烧结的方法制备了MoS2、CdO和聚全氟乙丙烯填充聚四氟乙烯复合材料;用MM-2000型摩擦磨损试验机测试了在干摩擦条件下该复合材料的摩擦磨损性能;用扫描电镜(SEM)对磨损试样的表面形貌进行观察和分析.结果表明:未添加聚全氟乙丙烯的复合材料其摩擦磨损性能比添加的好;当CdO的体积分数为22.5%,MoS2的体积分数为7.5%时,复合材料的摩擦因数最小,抗磨性强,复合材料的摩擦磨损性能最佳.     

A study on the tribological characteristics of duplex-treated Ti–6Al–4V alloy under oil-lubricated sliding conditions

The tribological characteristics of the polished, dimpled and over-coated dimpled specimens were investigated. Dimples were produced on a Ti–6Al–4V alloy specimen using a laser surface texturing (LST). A Cr-doped diamond-like carbon (DLC) film was deposited on a dimpled specimen using an unbalanced magnetron sputtering (UBMS). The effects of dimples and over-coated Cr-doped DLC film on the tribological characteristics were investigated by performing the friction tests against a Cr-plated steel pin. The test results showed that the over-coated dimpled specimen exhibited a lower friction coefficient and wear compared to those of the polished and dimpled specimens, which may be attributed to the storage of wear debris and high hardness. A model of the wear reduction mechanism of the specimens was discussed.     

三种固液复合润滑系统的真空边界润滑特性

为研究MoS2/815Z、MoS2/RP4751和MoS2/RIPP4758三种固液复合润滑体系在真空边界润滑工况下的润滑特性,对三种固液复合润滑体系进行了真空往复滑动摩擦试验和真空螺旋轨道摩擦(SOT)试验研究,并对SOT试验后的球盘摩擦副平盘表面进行扫描电镜(SEM)和X射线能量色散谱仪(EDS)分析。试验结果表明,MoS2/815Z和MoS2/RIPP4758复合润滑体系中的固液润滑剂间为选择性结合,在摩擦过程中能够很好地发挥固液润滑剂的优势,有利于对偶转移膜和边界润滑膜的形成,MoS2/815Z的平均润滑寿命达到了2327 圈/μg,大于固体润滑剂和液体润滑剂的润滑寿命之和。MoS2薄膜与RP4751液体润滑剂复合后不能很好地发挥固液润滑剂各自的优势,在摩擦过程中不易形成有效的对偶转移膜和边界润滑膜,并且使得薄膜在较短的时间内大量消耗从而造成摩擦副表面处于乏油状态,最终导致MoS2/RP4751复合润滑体系的摩擦因数快速增大和润滑失效。     

双金属轴承材料表面黏结润滑涂层摩擦学性能研究

在HDM-10型端面摩擦磨损试验机上进行油润滑及规律变载条件下的摩擦磨损试验,考察了石墨﹑MoS2及其复合黏结润滑涂层的摩擦磨损性能.结果表明:固体润滑涂层显示了较好的减摩耐磨性能,摩擦副正常阶段的摩擦系数在0.09以下,摩擦温升小,涂层的承载载荷都超过了2 800 N,最高达到4 800N;石墨与MoS2有较好的协同效应,当石墨、MoS2与胶黏剂的比例为3∶ 2∶ 10时,涂层的摩擦学性能最佳.     

聚酰亚胺复合材料与不同金属间干滑动时的摩擦学性能

采用MPX-2000型摩擦磨损试验机研究了聚四氟乙烯和二硫化钼填充聚酰亚胺复合材料在干滑动摩擦条件下与45钢、镍铬合金、铜和铝对磨时的摩擦磨损性能,并利用扫描电子显微镜和光学显微镜分析了复合材料及对偶件的磨损表面形貌。结果表明:复合材料与铝对磨时的摩擦因数和磨损率最低,分别约为与钢摩擦时的43%和49%;摩擦后铝表面形成均匀连续的转移膜,45钢、镍铬合金和铜的表面没有形成有效转移膜,因此复合材料的摩擦因数较大;复合材料与不同金属材料摩擦时的磨损机理主要是粘着磨损与疲劳磨损。     

等离子喷涂Al_2O_3-TiO_2/MoS_2陶瓷减摩耐磨涂层的结构与性能研究

采用等离子喷涂技术在钛合金表面制备Al2O3-TiO2陶瓷涂层,并用MoS2均匀填充涂层表面空隙,在TE66微磨粒磨损试验机上对涂层的摩擦学性能进行系统研究,利用扫描电镜、光学显微镜对涂层的表面形貌、元素构成、膜层厚度和磨斑形貌进行分析,并采用显微维氏硬度计和划痕试验机对涂层的显微硬度和结合强度进行测试。结果表明:涂层与基体之间的结合强度良好,显微硬度高达HV1 457,磨损失重量仅为未涂层样品的1.29%,摩擦因数大幅度降低,存在轻微的疲劳磨损特征。     

Friction and Wear Properties of MoS<Subscript>2</Subscript>-Overcoated Laser Surface-Textured Silver-Containing Nickel-Based Alloy at Elevated Temperatures

The solid lubricant that is coated on a flat surface is easily removed during friction. Surface texture dimples, which act as reservoirs of solid lubricant, can prolong the wear life of solid lubricant films. We textured silver-containing nickel-based alloys by a pulse laser and filled the micro-dimples with molybdenum disulfide powders. The tribological properties of the alloys were tested by rubbing against alloyed steel on a ring-on-disk tribometer at temperatures ranging from room temperature to 600°C . After laser surface texturing, the friction coefficients of the silver-containing nickel-based alloy smeared with molybdenum disulfide powders were reduced at temperatures ranging from room temperature to 400°C. With increasing dimple density, the wear life of the MoS₂ film increased while the wear rate of the nickel-based alloy decreased. The wear life of the textured surface with a dimple density of 11.2% exceeded 10,000 m at room temperature. We conclude that molybdenum disulfide and its oxides stored in the micro-dimples play a role in lubrication at room temperature and high temperatures, respectively.