磁控溅射TiN薄膜低温沉积技术及其摩擦学性能研究

利用磁控溅射装置在高速钢基体上制备了TiN薄膜,研究了基体温度升高的原因及其磁控溅射的低温原理,讨论了低温与离子刻蚀、负偏压、磁场强度3个主要溅射工艺参数的关系,并对TiN薄膜的摩擦学性能进行了研究。实验结果表明,离子刻蚀、负偏压、磁场强度对低温磁控溅射TiN成膜过程具有较大的影响,所制备的TiN薄膜的耐磨性、配副适应性也较好。     

硬质合金刀具表面磁控溅射TiN涂层的摩擦磨损性能研究

对硬质合金刀具进行磁控溅射离子镀TiN 处理,并将其与未镀层硬质合金刀具试样在相同的条件下进行滑动摩擦实验,比较其摩擦磨损性能并分析了磨损机制.结果表明,磁控溅射离子镀TiN涂层能使刀具获得高硬度层,有效降低刀具表面的摩擦因数,明显提高硬质合金刀具的耐磨性能.     

电弧离子镀制备TiN/TiSiN多层涂层及其性能研究

为提高单一TiN涂层的性能，采用AS600DMTXBE型阳极层离子源辅助电弧离子镀系统制备TiN层和TiSiN层厚度比分别为1∶2、2∶2、3∶1的TiN/TiSiN多层涂层。研究不同厚度比的TiN/TiSiN多层涂层的形貌、结构以及性能，并与TiN涂层性能进行比较。结果表明：TiN/TiSiN多层涂层为TiN面心立方结构，其中厚度比为2∶2的TiN/TiSiN多层涂层的TiN(111)衍射峰较强；厚度比为1∶2的TiN/TiSiN多层涂层摩擦因数最低，表明掺入Si的含量越大，涂层减摩性能越好；TiN/TiSiN多层涂层的减摩作用、硬度和结合强度都优于TiN涂层，且厚度比为2∶2的TiN/TiSiN多层涂层的硬度和结合强度均最大；厚度比为2∶2的TiN/TiSiN多层涂层的耐腐蚀性最高，表明Si元素的掺入能够提升涂层的耐腐蚀性能。     

PEMSIP法沉积的TiN涂层对硬质合金刀具切削性能的影响

氮气分压增加使等离子体增强磁控溅射离子镀（ＰＥＭＳＴＰ）ＴｉＮ涂层的相组成朝著富氮相及其含量增加的方向发展。由Ｔｉ２Ｎ和ＴｉＮ两相组成的涂层硬度最高，可达ＨＫ２５００；由Ｔｉ２Ｎ和ＴｉＮ两相组成的刀具涂层使硬质合金刀具切削力下降，可明显提高刀具使用寿命．     

高速钢刀具磁控溅射离子镀TiN涂层的工艺与性能研究

采用磁控溅射离子镀法(MSIP)对高速钢W18Cr4V进行了TiN镀膜试验,对镀膜后试样的各项性能进行了测试分析,并对溅射时间、氮分压、溅射电流等工艺参数对TiN膜层的显微组织、厚度、硬度和耐磨性的影响进行了研究,确定了可获得最佳涂层综合性能的镀膜工艺参数。     

硫化亚铁固体润滑涂层的制备方法与摩擦学性能研究

描述了硫化亚铁固体润滑涂层的制备方法及摩擦学性能。结果表明,不同方法得到的硫化亚铁涂层都能具有优良的减摩、耐磨、抗擦伤性能,但其摩擦学性能有差异,适用工况条件也不同。并指出了制备方法中存在的缺陷,对其今后的发展作了展望。     

磁控溅射制备高熵碳化物(AlTiVCrNb)C涂层摩擦学性能

为改善高熵合金涂层的摩擦学性能,通过石墨与AlTiVCrNb高熵合金靶共溅射制备(AlTiVCrNb)C涂层,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)分析涂层的成分、表截面形貌和物相,采用纳米压痕仪、球盘式摩擦磨损试验机测试涂层的硬度、弹性模量和摩擦学性能,采用白光干涉三维形貌仪表征涂层的磨损情况。试验结果表明：随着涂层中碳含量增加,高熵组分从BCC/FCC双相向单一FCC结构转变,且涂层的微观组织结构也随之变化;由于碳化物的形成和固溶强化,涂层呈现良好的摩擦学性能;在涂层碳原子分数为20.83%时,涂层的摩擦性能和力学性能达到最优,此时摩擦因数最低,为0.35,涂层硬度与弹性模量最高,分别为17.84、182.72 GPa。研究表明,在磁控溅射工艺中石墨与AlTiVCrNb高熵合金共溅射,可以获得摩擦学性能良好的高熵碳化物(AlTiVCrNb)C涂层。     

20CrNiMo钢表面磁控溅射制备TiN/ZrN多层薄膜的形貌及摩擦学性能

利用非对称双极脉冲磁控溅射技术在20CrNiMo钢表面制备了TiN/ZrN多层薄膜,利用扫描电子显微镜和原子力显微镜观察了薄膜的截面和表面形貌,用划痕仪测试了薄膜与基体的结合力,通过球-盘摩擦磨损试验机对薄膜的摩擦学性能进行了研究。结果表明:制备的TiN/ZrN多层薄膜厚度约为2.1μm,薄膜均匀且致密,表面粗糙度为13.63nm;薄膜与基体结合较牢固,临界载荷达到51.0N;薄膜具有优良的减摩性,摩擦因数为0.16,较基体20CrNiMo钢的0.33明显减小,使该钢的耐磨性能得到提高。     

超音速等离子喷涂12Co-WC涂层的组织及在含细沙油润滑条件下的摩擦学性能

为了解决含沙油润滑条件下材料的磨损问题,采用超音速等离子喷涂技术制备了12Co-WC涂层,使用SEM、XRD及T11球盘式摩擦磨损试验机测试了涂层的组织结构及在含细沙油润滑条件下的摩擦学性能。结果 发现由于具有很高的粒子飞行速度,超音速等离子喷涂12Co-WC涂层组织致密,孔隙率小于1％,WC的氧化和分解少,结合强度高,涂层在含细沙油润滑条件下具有良好的摩擦磨损性能,相同条件下的摩擦因数比灰铸铁小,耐磨性比灰铸铁提高4—8倍。     

碳纤维-MoS2 复合涂层的高温摩擦学性能研究*

为了改善固体润滑复合涂层在高温条件下的稳定性,添加纳米碳纤维(CF)对MoS2涂料进行性能优化,并在铝合金基体上制备添加不同质量分数CF粉末的涂层;在CFT-Ⅰ型高速往复摩擦磨损试验机上考察涂层在不同温度下的稳定性、耐磨性能,利用超景深显微系统对涂层表面磨痕形貌进行观测,分析涂层的磨损机制。结果表明：在温度为20~100 ℃时,温度对涂层整体性能的影响较小,随CF质量分数的增大,涂层摩擦因数先增大后减小,磨痕深度先减小后增大,CF质量分数为1.5%时涂层摩擦因数最大,磨痕深度最小;当温度为200 ℃时,随CF质量分数的增大,涂层摩擦因数不断增大,磨痕深度大幅增大,且不同CF质量分数对磨痕深度的影响显著。添加CF能够在涂层内部形成网状骨架结构,同时起到稳定涂层结构、传递热量的作用,因而可使涂层表现出较好的耐热性能和耐磨性能;在200 ℃高温下,CF质量分数为1.5%的涂层的磨损面积和涂层犁皱高度相比未添加CF的涂层分别减少了21.6%和24.6%,表现出较好的抗高温变形性能和耐磨性能。     

2-烷基硫甲基噻吩系列添加剂对菜籽油磨擦学性能的影响

利用四球摩擦磨损试验机考察了噻吩及实验室合成的2－烷基硫甲基噻吩对菜籽油摩擦学性能的影响，用X射线光电子能谱仪（XPS）和扫描电子显微镜（SEM）观察分析了磨损表面的形貌和元素存在状态。用差示扫描量热法（DSC）评价了合成添加剂对菜籽油氧化稳定性的影响，结果表明：2－烷基硫甲基噻吩系列化合物大大提高了菜籽油的承载能力，但加剧了钢－钢摩擦副的磨损。含上述添加剂的菜籽油在摩擦副表面发生摩擦化学反应，生成菜籽油和添加剂共同作用所产生的边界润滑膜，从而改变了菜籽油的润滑性能，2－烷基硫甲基噻吩可明显改善菜籽油的抗氧化性能。     

Morphological Influence of Molybdenum Disulfide on the Tribological Properties of Rapeseed Oil

The morphological influence of molybdenum disulfide (MoS₂) on the tribological properties of rapeseed oil (RO) was investigated. MoS₂ nano-vesicles improved the tribological properties of RO, especially the wear resistance. However, nano-platelets and micro-platelets weakened the wear resistance because of their bad dispersibility in RO. Positive synergistic lubrication was observed between nano-vesicles and nano-platelets, but not between nano-vesicles and micro-platelets or nano-platelets and micro-platelets. Abrasive plowing is the main wear manner for the steel balls lubricated by RO or ROs with platelet-like MoS₂. However, chemical corrosive wear occurred on the friction surface as lubricated by RO with nano-vesicles. The chemical corrosive wear confirmed the entering of MoS₂ nano-particles to the contact area for lubrication. This lubrication of nano-vesicles was ascribed to their spherical structure and good dispersibility in RO. The nano-vesicles did not influence the stability of RO and assembled beside furrows to alleviate the wear. Thus, potential applications of MoS₂ nano-vesicles in vegetable oils were revealed.     

Tribological Testing of Hemispherical Titanium Pin Lubricated by Novel Palm Oil: Evaluating Anti-Wear and Anti-Friction Properties

In this study, the properties of hip implant material and lubricants were examined using a pin on disc apparatus, to compare the effect of metal-on-metal(Mo M)contact with a bio-lubricant derived from palm oil. The behaviour of the lubricants was observed during the experiments, in which a hemispherical pin was loaded against a rotating disc with a groove. A titanium alloy was used to modify the hemispherical pin and disc. Before and after the experiments, the weight and surface roughness were analysed, to detect any degradation. The results were compared according to the different kinematic viscosities.The wear rates and level of friction with each lubricant were also examined. The lubricant with the highest viscosity had the lowest frictional value. Therefore, developing suitable lubricants has the potential to prolong the lifespan of prostheses or implants used in biomedical applications. The experiments collectively show that lubricants derived from palm oil could be used as efficient bio-lubricants in the future.     

油管涂层的摩擦学性能实验研究

为了治理有杆泵井的管杆偏磨问题,在油管上喷涂了一层耐磨防腐涂层,并对比研究了抽油杆和油田常用的油管摩擦副及喷涂耐磨涂层后的油管摩擦副的摩擦磨损性能。结果表明:与45#钢对磨时,N80的耐磨性要比J55好;当45#钢与J55涂层油管对磨时,J55涂层油管的耐磨性比J55油管提高了5倍,并且配对的45#钢的磨损量也降低了1/2;因此45#钢与J55油管涂层配合使用时防偏磨效果十分理想。     

硫化异丁烯与ZDDP复配对菜籽油摩擦学性能的影响

以菜籽油为基础油,选择硫化异丁烯(T321)为极压添加剂、ZDDP为抗氧抗腐剂,采用均匀试验方法设计试验方案,并测定在不同添加剂含量下的pB值(最大无卡咬负荷)和WSD值(磨斑直径),利用逐步回归法和扫描电子显微镜(SEM)分析了基础油和添加剂之间的配伍性及其对菜籽油摩擦学性能的影响。结果表明:当硫化异丁烯的含量低时会降低菜籽油的承载能力,当含量高时可提高菜籽油的承载能力,ZDDP无论在低含量还是高含量均可提高菜籽油的承载能力。ZDDP对菜籽油抗磨性能的作用大于硫化异丁烯。     

Tribological Properties of TiN/Ag Nanocomposite Coatings

Morphology, structure, and tribological behavior of magnetron co-sputtered TiN/Ag nanocomposite coatings deposited at 150 °C with an Ag content in the range of 7–45 at.% were characterized. The coatings show a columnar structure with embedded Ag crystallites of 3–50 nm in diameter, where the columns are characterized by a layered structure with Ag-poor and Ag-rich layers. These layers originate from sample rotation during deposition, where the layer thickness increases with increasing Ag content. These Ag layers become continuous over a critical Ag content. At room temperature the friction coefficient is determined by the film structure, whereas friction and wear at high temperature depend on segregation of Ag to the surface.     

含硫氮硼酸酯在菜子油中的摩擦学性能研究

合成了一种新型含硫氮硼酸酯润滑油添加剂,利用四球摩擦磨损试验机考察了其在菜子油中的摩擦学性能,并用x射线光电子能谱仪分析了磨斑表面的元素化学状态。结果表明：含硫氮硼酸酯可显著改善菜子油的减摩抗磨性能和承载能力;含上述添加剂的菜子油在摩擦过程中发生了摩擦化学反应,生成了含菜子油甘油酯、有机硫化物、硫酸亚铁、三氧化二硼等组成的边界润滑膜,从而改善了菜子油的摩擦学性能。     

HVOF喷涂FeS涂层的摩擦磨损性能研究

利用球磨方法得到适于喷涂的、粒度约为40μm的硫化亚铁(FeS)微颗粒,再用超音速火焰喷涂的方法(HVOF)在45#钢表面制备硫化亚铁固体润滑涂层.采用MM-200型摩擦磨损试验机评价该涂层在干摩擦条件下的摩擦磨损性能,用金相显微镜、X射线衍射仪和扫描电子显微镜观察分析涂层的形貌、结构、物相组成和磨损表面形貌,结果表明,FeS涂层物相主要为六方的FeS,还有少量的Fel-xS和氧化物;和45#钢相比,FeS涂层的减摩、耐磨性能优异,涂层的磨损开始以"塌陷"破坏为主,后期主要以剪切破坏为主.     

含酯基苯并噻唑衍生物在菜籽油中的摩擦学性能及作用机制

合成了2种无灰无磷环境友好抗磨添加剂(含酯基苯并噻唑衍生物MBTA和MBTT),利用红外光谱和元素分析对其分子结构进行了表征.使用四球机考察了2种添加剂在菜籽油中的极压、抗磨和减摩性能,结果表明,2种苯并噻唑衍生物在适当范围内改善了菜籽油的抗磨性能,且添加剂MBTA的抗磨性能优于添加剂MBTT;2种添加剂仅仅在低载荷下有一定的减摩作用,添加剂MBTA和MBTT分别将菜籽油的最大无卡咬负荷提高了75.5% 和66.7%.使用XPS分析了添加剂MBTA在钢球磨斑表面的摩擦膜化学组成,发现添加剂MBTA在摩擦过程中活性硫元素与金属表面发生了摩擦化学反应,其生成的摩擦膜主要由FeS和/或FeS2组成.     

噻唑衍生物在菜籽油中的摩擦学性能研究

合成了两种噻唑衍生物，采用热重分析对其热稳定性进行了评价；利用四球摩擦磨损试验机考察了其在菜籽油中的摩擦学性能，并用扫描电子显微镜和x射线光电子能谱仪观察分析了磨斑表面的形貌和元素化学状态。结果表明：噻唑氨基甲酸衍生物添加剂可显著改善菜籽油的减摩抗磨性能和承载能力；含上述添加剂的菜籽油在摩擦过程中发生了摩擦化学反应，生成了含菜籽油甘油酯、有机硫化物、硫酸亚铁等组成的边界润滑膜，从而改善了菜籽油的摩擦学性能。