波箔气体轴承WC-12Co涂层的制备和性能研究

为降低波箔轴承的摩擦磨损,采用等离子喷涂技术在圆盘试样和波箔轴承轴套表面制备WC-12Co涂层,采用自制销盘摩擦磨损试验机研究圆盘试样的摩擦磨损性能,通过扫SEM和EDS分析涂层摩擦磨损前后表面和截面形貌和面能谱,利用波箔轴承实验平台探究涂层实际使用过程中的摩擦磨损性能。结果表明:涂层和基底分界线明显且结合紧密,涂层整体由片状颗粒堆叠而成,片状颗粒之间分布有非常微小的孔隙,涂层的结合方式以机械结合为主,伴有一定的冶金结合方式;销盘摩擦磨损试验结果表明,WC-12Co涂层具有很好的耐磨和减摩性能,其平均摩擦因数相对GCr15轴承钢减小约50%,平均磨损量相对减小约78%。波箔轴承台架试验结果表明,WC-12Co涂层也表现出非常好的耐磨和减摩效果,WC-12Co涂层轴套启动时的最大摩擦力矩大幅下降。     

TiN/Ti涂层在波箔轴承中的摩擦磨损性能

采用真空离子镀的方法在304不锈钢基体上喷涂厚度为3μm的TiN/Ti薄层,利用硬度计、三维形貌仪、划痕试验仪对涂层基本力学性能进行分析,通过球盘试验机分析涂层试样的摩擦磨损性能,根据波箔轴承性能测试实验台的测试结果:研究TiN/Ti涂层对基体表面耐磨减摩性能的影响。研究结果表明:TiN涂层硬度可达HV1500,是基材硬度的5.5倍;TiN/Ti涂层平均摩擦因数为0.23,相对不锈钢304基材的平均摩擦因数0.71,降低了68%,磨损量也仅为基材的18.75%;GCr15与PTFE对磨的最大摩擦力矩可达2.4 N·mm,而TiN/Ti与PTFE对磨的最大摩擦力矩仅为1 N·mm,仅为GCr15的41.7%。TiN/Ti涂层表现出了优异的承载能力和耐磨减摩性能。     

喷涂法制备PTFE基减摩耐磨涂层工艺参数的优化

以环氧树脂为黏结剂,聚四氟乙烯(PTFE)为固体润滑剂,MoS_2为填料,采用空气喷涂法在GCr15钢基体上制备PTFE基减摩耐磨涂层,利用往复式摩擦磨损试验机测试了涂层的摩擦磨损性能,并采用正交试验法对固化温度、固化时间、喷枪压力等喷涂工艺参数进行了优化。结果表明:影响PTFE基减摩耐磨涂层摩擦学性能的喷涂工艺参数的主次顺序为喷枪压力、固化时间、固化温度;当固化温度为120℃、固化时间为60 min、喷枪压力为0.3 MPa时,涂层的平均摩擦因数为0.106,磨损体积为0.001 5mm~3,此时摩擦学性能最优。     

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。     

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.     

石墨含量对石墨固体润滑涂层摩擦学性能的影响

利用简便的刷涂法在钢基体表面制备了石墨固体润滑涂层。利用MM-200型摩擦磨损试验机对不同石墨含量的固体润滑涂层进行了详细的摩擦学性能对比试验。结果发现．石墨固体润滑涂层的摩擦学性能与石墨含量之间呈“马鞍形”变化规律，当石墨的质量分数为28％时，固体润滑涂层的减摩、耐磨性能最佳。     

空间机构MoS2固体润滑真空摩擦特性研究

研究超高强度不锈钢CF170材料上MoS_2固体复合润滑膜的真空摩擦特性和耐湿热性能,为空间机构产品选用可靠的MoS_2润滑膜提供理论基础和试验数据。在CF170材料的表面分别制备有机黏结MoS_2复合润滑膜、无机黏结MoS_2复合润滑膜和溅射MoS_2复合润滑膜,进行摩擦磨损试验和耐湿热性能试验,结合光学显微镜和电子扫描显微镜对摩擦磨损形貌进行微观分析。通过分析可知,有机黏结MoS_2复合润滑膜在摩擦过程中形成滑移面以降低摩擦因数;无机黏结MoS_2复合润滑膜在摩擦过程中使摩擦偶件与试件之间的摩擦转换为滚动摩擦降低摩擦因数和延长耐磨寿命;溅射MoS_2复合润滑膜在摩擦过程中被摩擦偶件剪切剥离,摩擦由点接触逐步过渡到面接触,增强了摩擦副之间的润滑效果。试验结果表明:溅射MoS_2复合润滑膜平均摩擦因数较小,耐磨寿命较长,磨损率很低,并且具有良好的耐湿热性能,适用于空间机构的润滑。     

高能球磨-粉末冶金法制备硫化亚铁/铁基轴承材料的摩擦学性能

以Fe、C和FeS为原料,采用高能球磨工艺和粉末冶金法制备了FeS/铁基轴承材料,研究了材料的微观结构,并考察了其摩擦磨损性能。结果表明：高能球磨工艺改善了FeS颗粒的分布均匀性及其与基体的界面结合,材料力学性能高于未球磨材料;FeS属固体润滑剂且具有良好的储油特性,油润滑条件下FeS向摩擦表面转移易形成液-固润滑膜,起到了良好的减摩抗黏着作用,FeS质量分数为8%的球磨铁基轴承材料具有较好的减摩耐磨特性和较高的承载能力。     

GCr15钢渗硫层的摩擦学性能研究

利用低温离子渗硫技术在GCr15钢球表面形成渗硫层以提高其摩擦学性能。采用四球摩擦试验机,考察渗硫和未渗硫试样在干摩擦及油润滑条件的摩擦学性能。结果表明：在干摩擦和油润滑条件下渗硫试样的摩擦因数均远低于未渗硫试样;在干摩擦条件下,渗硫试样的磨损率相比未渗硫试样大幅下降,这主要归因于渗硫层良好的减摩抗磨作用;在油润滑条件下,因油润滑和渗硫层的固体润滑相互协调作用,渗硫试样的摩擦和磨损性能明显优于未渗硫试样,其磨损表面的痕迹浅而轻,磨损机制为轻微的磨粒磨损。     

GCr15表面涂层与织构复合摩擦改性方法研究

研究了表面涂层-织构复合改性对GCr15材料零件高速运转条件下摩擦磨损性能的影响及其减摩机理。首先在GCr15表面热喷涂厚度约30μm的巴氏合金涂层,然后采用皮秒光纤激光器在涂层表面加工凹坑织构。采用球-盘摩擦磨损试验机对改性表面进行摩擦学测试,球试样和盘试样基体材料同为GCr15。研究发现,复合改性处理后GCr15盘试样表面微织构的毛刺硬度有所降低,与未经过复合改性处理的试件相比,复合改性表面的平均摩擦系数与体积磨损率明显降低;磨损检测结果显示复合改性表面试样产生的磨粒明显减少,磨损区域边界的塑性流动与磨粒磨损情况得到显著改善。GCr15材料表面经过复合改性处理后,织构加工质量和颗粒捕捉能力有了明显提高,从而使复合改性表面的摩擦学性能得到增强。     

含Ba(ReO4)2/MoS2添加剂固/油体系宽温域混杂润滑行为研究

采用水溶液法合成了Ba(ReO_4)_2/MoS_2复合粉末,并通过表面活性剂将一定质量的复合粉末稳定的分散在基础油聚α烯烃中,利用球/盘摩擦实验考察含一定质量分数Ba(ReO_4)_2/MoS_2添加剂油品的宽温域摩擦磨损性能,采用XRD、SEM-EDS、DTA/TG等表征分析其物相组成、显微形貌及其减摩机理。球/盘摩擦实验表明,在基础油氧化分解之前,含Ba(ReO_4)_2/MoS_2复合粉末添加剂油品与基础油润滑的减摩效果相当;在350℃～600℃范围,含Ba(ReO_4)_2/MoS_2复合粉末添加剂油品润滑测得的摩擦系数较基础油显著降低,这主要归因于中高温度段复合粉末不同组元成分在不同温度区间的易剪切属性,并在摩擦表面其与镍基合金自生氧化物共同形成了具有减摩作用的表面膜层,有效的避免摩擦副间直接接触。     

复合润滑结构表面在油润滑下的减摩性能*

为研究不同表面处理方式对巴氏合金/45钢配副表面减摩性能的影响,采用热压固化工艺将六方氮化硼封装于表面织构内,制备复合润滑结构表面;在油润滑下进行销-盘磨损试验,使用递归定量分析（Recurrence quantification analysis,RQA）参数划分磨损过程;研究复合润滑结构表面在磨合期和正常磨损期的减摩性能,并与纯织构表面减摩性能进行对比。结果表明：复合润滑结构表面拥有较低摩擦因数和显著减摩效果,其减摩性能优于纯织构表面;相比无织构表面,复合润滑结构表面在磨合期内的平均摩擦因数下降77.9%,在正常磨损期内的平均摩擦因数下降73.5%且磨合期的时长缩减75.0%;较大织构孔径的复合润滑结构表面的减摩效果更好且磨合期更短;纯织构和复合润滑结构表面的减摩效果均在较高速度和载荷下更显著;各试样表面在磨合期的摩擦因数越低,对应进入正常磨损期后就越低。     

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。     

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。     

纳米磷酸盐薄膜的表面摩擦磨损性能研究

研究了轴承钢表面的纳米磷酸盐薄膜对轴承钢表面摩擦性能的影响。采用PHI595SAM型俄歇能谱仪对GCr15轴承钢试样表面纳米磷酸盐薄膜进行了分析和厚度测量。通过四球试验机和铁姆肯摩擦磨损试验机对表面覆盖磷酸盐薄膜的试样与普通试样进行了摩擦磨损对比试验。结果表明:表面覆盖20 nm厚磷酸盐薄膜的试样,具有良好的减摩抗磨效果。同时也对其高速轴承润滑系统的影响进行了讨论,发现纳米磷酸盐薄膜可以有效地改善高速轴承的润滑状态,延长轴承的使用寿命。     

铁基材料表面粘结润滑涂层摩擦学性能研究

为改善铁基粉末冶金材料的摩擦磨损性能,在其表面制备了复合粘结润滑涂层,分别在干摩擦和油润滑条件下进行摩擦磨损试验与分析,结果表明:石墨、二硫化钼两者有协同作用,复合粘结润滑涂层具有良好的润滑减摩性能,油润滑条件下,涂层以石墨含量较多者为佳,干摩擦条件下,涂层以MoS2含量较多者为佳,采用硅烷偶联剂处理后,进一步提高了复合涂层的减摩耐磨性能和承载能力.     

PTFE基耐磨固体润滑涂层的摩擦学性能

采用黏接固体润滑涂层法,以聚四氟乙烯为润滑剂,利用喷涂方式在试样上制备2种PTFE基固体耐磨涂层,并采用HSR-2M型高速往复式摩擦磨损试验机对其摩擦学性能进行研究。研究结果表明,水性全氟涂层的摩擦因数不稳定且明显高于油性全氟;随着固化条件的改变,涂层的摩擦因数和磨损量也出现不同程度的变化;当采用油性全氟为润滑剂,固化温度为260℃,固化时间为30 min时,PTFE基耐磨涂层的摩擦因数和磨损量均最小,此时涂层的摩擦学性能最优。     

MoS_2超细粉制备耐磨涂层及其性能分析

在不同的基体材料上采用MoS2 超细粉制备了耐磨涂层 ,并在SRV标准摩擦实验机上对涂层的耐磨性和减摩性进行了测试。结果发现MoS2 超细粉制备的涂层具有良好的减摩性能 ,摩擦系数为 0 0 4,而基体表面未作任何处理时喷涂的涂层耐磨性最好。     

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。     

立方氮化硼复合固体涂层的摩擦学性能

将固体润滑剂MoS_2、WS_2、Sb_2O_3与立方氮化硼(CBN)复配制备成复合固体涂层,通过正交试验确定复合固体涂层各组元的最优配比,在高温高压条件下考察复合固体涂层的摩擦学性能。试验结果表明,CBN、WS_2、MoS_2、Sb_2O_3的质量比为3∶2∶2∶1时,制备的CBN复合固体涂层摩擦因数最低,其中CBN和WS_2在复合涂层中起主要的减摩抗磨作用。制备的CBN复合固体涂层在高温高压下仍具有优良的减摩抗磨性能,其摩擦因数随温度的升高而增加,随压力的增加而降低。