金属钼层表面渗硫层的表征与减摩耐磨性能研究

对厚约3pm的金属钼薄膜进行低温离子渗硫处理，得到了单质金属钼与固体润滑剂二硫化钼（MoS2）共存的复合固体润滑渗硫层。利用SEM和EDX分析了复合渗硫层表面、截面及磨损面的形貌及成分分布，用XPS分析了复合渗硫层表面化合价态，用纳米压痕仪测定了复合渗硫层的硬度及弹性模量。摩擦磨损实验表明，该渗硫层是一种非常理想的摩擦表面，具有优异的减摩耐磨抗擦伤性能。离子渗硫技术为原位合成固体润滑剂MoS2提供了一种新方法。     

离子液体添加剂对润滑剂摩擦和润滑性能的影响

目的研究离子液体作添加剂时对基础润滑剂成膜能力和摩擦磨损性能的影响。方法选取聚α烯烃(PAO8)和锂基脂作为基础润滑剂,用季膦盐油酸离子液体作为添加剂,用UMT-3型多功能摩擦磨损试验机(UMT)进行实验,并对试验后的试样表面进行SEM分析。同时用光干涉点接触润滑油膜厚度测量装置测量其膜厚,通过对比基础润滑剂与添加离子液体后的摩擦系数、膜厚和磨斑,评价离子液体添加剂对基础润滑剂摩擦润滑性能的影响。结果相比于基础油和基础脂,离子液体作添加剂可以有效地降低摩擦磨损。含有离子液体添加剂的润滑剂有更高的油膜厚度,在高载荷工况下更明显。添加离子液体可以有效减轻基础油的乏油程度。结论离子液体添加剂可以有效减小摩擦磨损,提高润滑性能。     

薄板拉延的润滑研究

论述了板料拉延成形时的摩擦、磨损特征和润滑机理,探讨了液体润滑剂、固体润滑剂、液固混合物润滑剂的特点及使用;并分析了薄板拉延时对润滑提出的要求,根据薄板材料种类的不同,给出了具体的润滑剂种类及组成成分,为生产中润滑剂的选择提供了理论根据和实用参考。     

温度对表面摩擦磨损性能影响的研究进展

摩擦磨损是造成材料失效的主要原因之一,减小摩擦磨损对工业发展与环境保护等方面有着重要意义。 而温度作为摩擦磨损试验的其中一个主要参数,对摩擦磨损过程具有重要影响。 该论文重点描述了温度对摩擦副摩擦学性能的影响,并分析了产生影响的机理和原因。 首先,温度会影响表面材料的理化性质,从而影响表面组织结构或者表面涂层;其次,摩擦副之中的固体或液体润滑剂性质随温度的变化发生改变并影响摩擦磨损性质,且在织构表面尤其明显。 最后,温度会对基底表面润湿性产生影响从而影响表面摩擦磨损性能。 该研究对在高温极限条件下工作的摩擦副的材料与润滑方式的选取,以及发动机、火箭等新型科技的发展具有重要意义。     

粉末冶金固体润滑轴承

固体润滑材料是指利用固体来减少两承载表面间的摩擦磨损作用,以降低摩擦与磨损的专用材料。固体润滑轴承是利用固体润滑剂的自润滑性能所制备的轴承,在使用过程中无需加润滑油维护。特别适用于无油、高温、高负载、防污、防蚀、防辐射以及在水中或真空溶液浸润而根本无法加润滑油的特殊工况条件下使用。常见的粉末冶金固体自润滑材料有铜基、铁基、铝基、镍基、钛基等。固体润滑轴承广泛应用于冶金轧钢设备、灌装设备、水轮机、气轮机、仪器仪表、矿山机械、船舶机械、纺织机械、船舶工业、航天航海等领域。     

锂离子液体作为钢/铜、钢/铝摩擦副润滑剂的摩擦学性能

采用一步法合成了锂离子液体润滑剂[Li(OZO)]TFSI,并选择含有相同阴离子的传统咪唑离子液体1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐(L-F104)作对比,在SRV摩擦磨损试验机上评价了其作为钢/铜、钢/铝润滑剂的润滑性能,用X射线光电子能谱仪(XPS)分析了润滑机理。结果表明:在室温或高温(100℃)条件下,[Li(OZO)]TFSI都具有优异的减摩抗磨性能,摩擦过程中在金属摩擦副表面有物理吸附与摩擦化学反应发生,形成了阻止金属间直接接触的保护膜,从而起到了减摩抗磨的效果;且[Li(OZO)]TFSI可以取代L-F104作为两种摩擦副的润滑剂,而其合成过程却比L-F104简单的多。     

纳米复合薄膜水润滑摩擦学性能的研究进展

评述了类金刚石基(DLC、a-C)、非晶氮化碳基(a-CNx)、过渡金属氮化物基(TiN、CrN)及其改性纳米复合薄膜的水润滑摩擦学性能,分析了微观结构、梯度结构、元素掺杂、对磨材料及摩擦参数对其水润滑摩擦磨损性能的影响,并揭示了水润滑中纳米复合薄膜存在的摩擦磨损机制,指出了三种纳米复合薄膜体系在水润滑中均可表现出优异的减摩抗磨特性,但与薄膜成分、层状结构、力学性能及对磨材料物理化学性能密切相关。一般而言,相比于过渡金属氮化物基薄膜,类金刚石基及非晶氮化碳基薄膜由于在水润滑中形成转移层和水合润滑层而呈现出更低的摩擦系数和磨损率。当选用的对磨材料易于发生摩擦水合反应时,形成的水合层起到的保护作用使得纳米复合薄膜均表现出了更低的磨损率。在保证薄膜未发生剥落而失效时,适当地加载载荷和滑移速度也是获得最优水润滑摩擦学性能的关键因素。为薄膜应用在水润滑器械作业提供了一定的参考,并展望了纳米复合薄膜水润滑摩擦学未来的研究方向。     

Nb_2O_5-Ag纳米复合薄膜的制备及高温摩擦机理研究

针对固体润滑薄膜材料的摩擦磨损及高温摩擦机理问题,用脉冲激光沉积技术制备了不同Ag含量的Nb_2O_5-Ag复合薄膜。用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和纳米压痕仪表征了薄膜的物相、微观结构及力学性能;用高温摩擦试验机测试了薄膜在25、700℃的摩擦磨损性能,并分析了薄膜的高温摩擦机理。结果表明:复合薄膜中Ag的含量会影响其结构及力学性能。当复合薄膜中Ag的含量为33.66 at%时,其结构变得更加致密且硬度(1.12 GPa)和弹性模量(14.36 GPa)最高。25℃时复合薄膜的摩擦系数随Ag含量的增加逐渐降低至0.38;而在700℃时,其摩擦机理为复合薄膜中不同含量的Ag与Nb_2O_5发生化学反应生成了Ag_2Nb_4O_(11)和Ag NbO_3,其中Ag NbO_3能形成润滑膜,具有良好的高温润滑作用。     

FeS固体润滑涂层的结构分析及磨损行为比较

新型固体润滑剂FeS涂层的优异减摩耐磨性能与制备工艺密切相关，利用低温离子渗硫和高速火焰喷涂的方法制备了FeS固体润滑涂层。在MM-200和QP-100磨损实验机上对比研究了这两种涂层的摩擦磨损行为。利用XRD分析了涂层的相结构，用SEM观察了涂层的表面、截面及磨面形貌，用划痕仪测定了涂层与基体的结合力。结果表明，离子渗硫FeS涂层的减摩性和耐磨性更好，而热喷涂层的抗擦伤性更佳，这是两种FeS涂层的组织结构不同所致。     

铁基含油轴承材料表面硫化改性及摩擦学性能

为改善边界润滑工况下铁基含油轴承材料的摩擦学性能,采用低温液体渗硫技术在材料表面形成一层固体渗硫层,微观检测渗硫层形貌与成分,并在端面摩擦磨损试验机上进行摩擦学实验,分析其摩擦磨损性能与自润滑机理。结果表明:渗硫层中固体润滑剂的主要成分为FeS,硫化物沿着基体孔道由材料表面向内部扩散,渗硫层的厚度约为15μm;与未硫化材料相比,硫化材料的摩擦因数明显降低,且硫化时间越长,轴承表面渗硫层的减摩性能越好;表面硫化改性后,利用轴承基体多孔含油与表面渗硫层的液固协同润滑作用,其综合摩擦磨损性能比单纯固体润滑或单纯油润滑的减摩性能都要好,边界润滑工况下的抗擦伤、抗咬合性能得到改善。     

溅射功率对La-Ti/WS2 复合薄膜高温摩擦学行为的影响

高温条件下WS₂易于氧化生成WO3,导致WS₂固体润滑薄膜的摩擦学性能受到较大影响。为改善WS₂固体润滑薄膜在高温条件下的摩擦学性能,采用非平衡磁控溅射技术制备了共掺杂La-Ti/WS₂复合薄膜,研究了靶功率对磁控溅射La-Ti/WS₂复合薄膜结构和高温摩擦学性能的影响。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪和X射线光电子能谱仪(XPS)分析了薄膜微观形貌、成分、力学性能、微观结构。利用高温摩擦磨损试验机研究了复合薄膜的高温摩擦学性能。结果表明,高温环境下,靶功率为20W时La-Ti/WS₂复合薄膜表现出优异的摩擦学性能。此时,复合薄膜H/E值最大,摩擦系数最小,平均为0.012,磨损率最低为1.56×10^-8mm³/N·m,这主要归因于高温下摩擦界面产生的稀土氧化物,促使La-Ti/WS₂复合薄膜的摩擦磨损机制发生了改变,使得WS₂在高温受破坏的情...     

铜基自润滑电接触复合材料研究综述

铜基自润滑复合材料因其优异的机械强度、良好的导电导热性能及自润滑特性,常被用于制备电刷、受电弓滑板等滑动电接触元件。从摩擦接触界面固体润滑膜形成的角度,详细叙述了铜基自润滑复合材料的润滑机理,指出摩擦接触界面固体润滑膜有效阻止了摩擦副对磨表面间的直接接触,使摩擦主要发生在固体润滑膜的内部,是铜基自润滑复合材料具备减摩自润滑特性的主要原因。同时对铜基自润滑复合材料的电磨损机制进行了详细介绍,指出铜基自润滑复合材料在滑动电接触过程中的磨损机制主要有磨粒磨损、粘着磨损、剥层磨损和氧化磨损四种,并从作用机制和形貌特征角度对它们进行了详细分析。最后,提出了铜基自润滑电接触复合材料研究领域目前存在的问题,并展望了相应的研究方向。     

类金刚石碳薄膜的高温摩擦学研究进展

现代工业的迅猛发展迫使愈来愈多的机械零部件需要在高温下运转,因此高温润滑材料的匹配发展至关重要。在摩擦表面沉积固体润滑薄膜是降低高温下机械装备的摩擦与磨损,提高其使用寿命和可靠性的有效手段。近年来,类金刚石碳(Diamond-like carbon,DLC)薄膜的高温摩擦学得到了广泛研究,并取得了一些重要的进展。大量研究表明,通过适当的元素掺杂可以显著提高DLC薄膜的高温摩擦学性能。首先分别综述了纯碳DLC薄膜、含氢DLC薄膜、Si掺杂DLC薄膜、金属元素掺杂DLC薄膜、元素共掺杂DLC薄膜的高温摩擦学研究进展。通过总结文献中的数据,绘制了各种DLC薄膜的摩擦系数随温度的变化曲线,进而确定了各种薄膜的有效润滑温域。在此基础上,提出了几种有望实现宽温域连续润滑的DLC薄膜新体系,并分析了DLC薄膜的高温润滑失效机理,强调了分子/原子的热扩散和薄膜的热应力在DLC薄膜高温润滑失效中的作用。最后,从提高DLC薄膜自身的高温摩擦学性能和提高DLC薄膜与基材的高温结合性能两个方面,对今后亟待开展的研究工作进行了展望。     

关于塑性加工摩擦学的若干思考

介绍了金属塑性加工中摩擦的特点,叙述了减少磨损的一些措施,综述了纳米碳管、超固体润滑和富勒烯(C60)等在塑性加工中的应用前景,提出了水基润滑剂是未来润滑剂研究的方向的观点。     

二种锌铝合金和一种铝青铜在重载和润滑条件下摩擦磨损特性的研究

试验对比了锌铝合金ＨＤＺＡ、ＺＡ－Ｓｉ和铝青铜ＺＣｕＡｌ１０Ｆｅ３在重载及四种润滑剂润滑条件下的摩擦磨损特性。研究结果表明，ＨＤＺＡ合金和ＺＡ－Ｓｉ合金在润滑脂润滑条件下的摩擦磨损性能明显优于机油润滑；而ＺＣｕＡｌ１０Ｆｅ３合金在常用润滑脂润滑条件下的摩擦磨损性能远不及这二种锌铝合金。油润滑时，磨损机制是犁削、辗压和粘着；脂润滑时，磨损机制主要是辗压，基本上无粘着。油和脂的润滑特性，影响合金的摩擦磨损特性     

超低摩擦WS_2/W-DLC固体润滑薄膜的制备与性能

利用离子束辅助沉积技术和低温离子渗硫技术制备了二硫化钨/钨掺杂类金刚石(WS2/W-DLC)复合薄膜。采用扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱仪(Raman)、透射电子显微镜(TEM)、纳米硬度仪(Nano-indenter)和多功能摩擦磨损试验机(UMT)考察了薄膜的微观结构与摩擦学性能。结果表明:制备的薄膜在大气环境下表现出优异的力学性能和超低摩擦的性能,该复合薄膜中,硬质强化相纳米碳化物WC1-x和软质润滑相过渡族金属硫化物WS2、Fe S均匀镶嵌于类金刚石基体内形成复合结构,复合结构是薄膜表现出优异性能的主要原因。     

边界润滑条件下薄膜碎片对W-DLC薄膜磨损性能的影响

为研究边界润滑条件下薄膜碎片对钨掺杂类金刚石(W-DLC)薄膜的摩擦磨损性能的影响规律,分别在M50高温轴承钢和(100)晶向的Si片表面制备W-DLC薄膜,并且采用刻蚀法去除Si获得W-DLC薄膜碎片。采用Raman光谱和扫描电镜研究薄膜和碎片的结构,利用摩擦磨损试验机和三维白光干涉仪对添加碎片后的薄膜的摩擦磨损性能进行测试。结果表明:在载荷分别为2、5和10 N时,由于加入定量薄膜碎片后摩擦体系的平均摩擦因数分别增大2%、4%和10%;而载荷由2 N提高到5 N和10 N时,摩擦体系的平均摩擦因数从0.1277减小到0.1131再减小到0.1031。在载荷与薄膜碎片耦合作用下,薄膜的磨痕宽度、深度和体积都增大。通过磨损形貌的观察发现,W-DLC薄膜在边界润滑条件下的磨损受到了磨粒磨损机制的控制,在摩擦接触表面上呈现典型的犁沟特征。     

金属基固体自润滑复合涂层及其制备技术研究进展

金属基固体自润滑复合涂层具有强度高、耐高温、耐磨损以及易加工等特性,成为近来研究热点。首先综述了国内外金属基固体自润滑复合涂层的材料体系(即难熔金属基自润滑复合涂层、软金属基自润滑复合涂层、低温金属基自润滑复合涂层以及高温金属基自润滑复合涂层),随后分析了金属基固体自润滑复合涂层的润滑机理,指出润滑膜的低剪切特性是实现减磨润滑的关键。接着介绍了金属基固体自润滑复合涂层的制备技术,比较分析了烧结、电镀、化学镀、热喷涂、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、激光熔覆等技术,在制备金属基自润滑复合涂层方面的优点和不足。最后总结了目前在关于金属基固体自润滑复合涂层研究中存在的问题,进而探讨了相应的解决方案,提出应深入研究金属基体、固体润滑剂与环境三者之间的相互作用机理,并进一步指出研发新型固体润滑剂、改进现有制备技术、开发新工艺是未来重点发展的方向。     

胆碱氨基酸离子液体水润滑添加剂的原位制备及性能研究

目的研究原位制备胆碱氨基酸离子液体水润滑添加剂的摩擦学性能、物理化学性能及其毒性。方法以氨基酸和胆碱为原料,在去离子水中原位制备7种氨基酸离子液体水润滑添加剂([Ch][AA] ILs)。以去离子水为对照样,对其摩擦学性能、物理化学性质进行系统研究。以传统离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(L-B104)为对照样,绿藻和海虾作为实验对象,对其水生生物毒性进行评价。结果添加不同种胆碱氨基酸离子液体添加剂后,水溶液的运动黏度明显增加,并且呈现出递增的趋势。浸泡在含400 mmol/L胆碱氨基酸离子液体的水基润滑剂中时,铸铁棒条的腐蚀极为轻微。作为润滑剂使用时,测试原位制备的胆碱氨基酸离子液体水基润滑剂的浓度为400 mmol/L时的减摩抗磨性能,其摩擦系数都比水小。毒性试验显示,[Ch][AA]ILs的半抑制浓度(EC50)和半致死浓度(LC50)值远远大于L-B104。结论与去离子水相比,以胆碱氨基酸离子液作为水润滑添加剂,在钢/钢摩擦副上表现出优异的润滑性能。其中,含有芳杂环的[Ch][Trp]具有最优异的减摩抗磨性能,其摩擦学系数和磨损体积最小。这可能归因于芳杂环的引入使得含有该离子液体添加剂的水溶液黏度显著增大,在摩擦过程中能够形成更牢固的润滑保护膜,从而使该氨基酸胆碱离子液体具备优越的减摩抗磨性能。在毒性试验中发现,氨基酸胆碱离子液体水润滑剂的毒性远小于传统离子液体(L-B104),对试验生物体基本无毒害作用。     

关于塑性加工摩擦学的若干思考

介绍了金属塑性加工中摩擦的特点，叙述了减少磨损的一些措施，综述了纳米碳管、超固体润滑和富勒烯（C60）等在塑性加工中的应用前景，提出了水基润滑剂是未来润滑剂研究的方向的观点。