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.     

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。     

英国汽车发动机再制造工厂应用我国纳米减摩自修复添加剂

装备再制造技术国防科技重点实验室开发的具有自主知识产权的纳米减摩自修复添加剂技术是现代维修领域的高科技产品，具有节能、降耗、延长机械设备使用寿命的特点。2005年7月，英国最大的汽车发动机再制造企业一李斯特派特公司与装备再制造技术国防科技重点实验室达成合作协议：引进纳米减摩自修复添加剂技术，并在英国的再制造发动机中推广应用该技术。这标志着我国在纳米润滑材料领域的研究已达到世界先进水平。     

纳米铜添加剂在装备修复技术中的应用

考察了纳米铜添加剂在不同润滑油中的减摩抗磨性能,采用扫描电子显微镜对磨损表面进行了形貌和元素分析,模拟实际工况进行了300h的发动机台架试验.结果表明纳米铜添加剂具有良好的减摩抗磨性能,可使润滑油650SN的摩擦系数降低48%,磨痕宽度降低21%;使坦克润滑油50CC的摩擦系数降低40%,磨痕宽度降低33%;使柴油机油15W/40CD和汽油机油15W/40SF的摩擦系数分别降低9%和15%,磨痕宽度分别降低22%和18%.在摩擦过程中,纳米铜添加剂能够在磨损表面形成了一层疏松的自修复膜,这层修复膜隔离了摩擦副之间的直接接触,修复了磨损表面的微损伤,从而起到有效的自修复作用.由纳米铜等添加剂组成的复合型添加剂具有优良的动力性、自修复性和经济性.     

纳米铜添加剂在装备修复技术中的应用

考察了纳米铜添加剂在不同润滑油中的减摩抗磨性能，采用扫描电子显微镜对磨损表面进行了形貌和元素分析，模拟实际工况进行了300h的发动机台架试验。结果表明：纳米铜添加剂具有良好的减摩抗磨性能，可使润滑油650SN的摩擦系数降低48%，磨痕宽度降低21%；使坦克润滑油50CC的摩擦系数降低40%，磨痕宽度降低33%；使柴油机油15W/40CD和汽油机油15W/40SF的摩擦系数分别降低9%和15%，磨痕宽度分别降低22%和18%。在摩擦过程中，纳米铜添加剂能够在磨损表面形成了一层疏松的自修复膜，这层修复膜隔离了摩擦副之间的直接接触，修复了磨损表面的微损伤，从而起到有效的自修复作用。由纳米铜等添加剂组成的复合型添加剂具有优良的动力性、自修复性和经济性。     

多壁异氰酸酯微胶囊的制备及其在自修复防腐涂层中的应用

目的制备多壁异氰酸酯微胶囊及该微胶囊包埋的聚氨酯(PU)自修复防腐涂层。方法在Pickering乳液中,通过界面聚合、原位聚合、自组装,一步生成由内至外依次为聚脲内膜、酚醛壳、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)粒子层的多层囊壁包裹异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)芯材的IPDI微胶囊。通过索式提取实验获得了微胶囊的芯材含量,通过SEM、OM对微胶囊形貌及壳层结构进行观测,通过FTIR、DSC测试研究微胶囊的成分及芯材反应活性,通过EIS、加速腐蚀实验研究微胶囊包埋的PU涂层的自修复防腐性能。结果随着芯壳比的增加,微胶囊的芯材含量增大,当芯壳比为2.5∶1时,芯材含量最大,达70.22%。当芯壳比为1.5∶1时,微胶囊的球形度最好,平均粒径最小,为86.12μm,且分布均一。IPDI微胶囊具有一层聚脲内膜、酚醛壳及PGMA粒子层,IPDI芯材被成功包覆,且保持有效性。IPDI微胶囊的初始分解温度为235.8℃,对芯材起到较好的保护作用。包埋IPDI微胶囊的自修复涂层,划痕修复后的阻抗模量恢复至划痕前初始状态阻抗模量的同量级水平。盐水浸泡192h后,自修复涂层划痕处未见腐蚀产生。结论制备的IPDI微胶囊的芯材含量较高,球形度较好,分布均一。该一步法工艺有助于对活泼性芯材达到高效包覆,多囊壁结构有助于提高微胶囊的热稳定性和有效性。自修复涂层由于划痕处生成了固化膜,从而抑制了腐蚀的产生,具有较好的自修复防腐性能。     

自修复热障涂层与激光制备方法研究现状

热障涂层是涡轮发动机制造的关键技术之一,在航空及能源动力领域有着十分重要的作用。经过半个世纪的研发,热障涂层技术已经取得了可喜的进展,但是仍然不能满足燃气涡轮发动机向大推力、高效率、低油耗和长寿命方向发展的要求。本文在介绍热障涂层技术发展历程与失效机理的基础上,阐述了自修复热障涂层的工作机理和研究现状,并分析了激光制备热障涂层研究成果,预测了热障涂层激光制备的技术前景。     

应用铜型纳米自修复材料原位修复喷油泵柱塞偶件的研究

将平均粒径为20~50 nm的铜粉均匀分散到柴油中，在12PSDB75型喷油泵试验台上利用纳米铜微粒的磨损自修复性能，在不拆卸零件的情况下对磨损失效的喷油泵柱塞偶件进行了原位修复，利用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）等对修复前后柱塞表面进行了形貌与微区成分分析。结果表明，在试验台转速500 r/min的条件下修复后的喷油量较修复前提高了33.3 %。这主要是因为在喷油泵运转过程中，添加到柴油中的纳米铜颗粒能在柱塞及柱塞套内表面形成一定厚度的铜保护膜，从而减小偶件的配合间隙，增大喷油压力与喷油量，改善喷油泵性能。     

磨损部件自修复原理与纳米润滑材料的自修复设计的构思

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。     

应用铜型纳米自修复材料原位修复喷油泵柱塞偶件的研究

将平均粒径为20～50 nm的铜粉均匀分散到柴油中,在12PSDB75型喷油泵试验台上利用纳米铜微粒的磨损自修复性能,在不拆卸零件的情况下对磨损失效的喷油泵柱塞偶件进行了原位修复,利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等对修复前后柱塞表面进行了形貌与微区成分分析.结果表明,在试验台转速500 r/min的条件下修复后的喷油量较修复前提高了33.3 %.这主要是因为在喷油泵运转过程中,添加到柴油中的纳米铜颗粒能在柱塞及柱塞套内表面形成一定厚度的铜保护膜,从而减小偶件的配合间隙,增大喷油压力与喷油量,改善喷油泵性能.     

凹凸棒石黏土作为润滑油添加剂的摩擦学性能

采用SRV-IV摩擦磨损试验机考察了凹凸棒石黏土作为润滑油添加剂的摩擦学性能,借助SEM及EDS分析了摩擦表面的微观形貌及元素组成。结果表明,在试验所用的载荷和频率条件下,加入凹凸棒石黏土之后润滑油的摩擦因数和磨损量均有不同程度的降低。固定频率10Hz,当载荷为50N时,平均摩擦因数降低幅度达到了43.08%,当载荷为20N时,上下试样磨损率降低幅度分别达到了59.05%和85.48%。加入凹凸棒石黏土之后磨损表面更加光滑平整,表面氧元素含量升高。这主要归因于凹凸棒石黏土的层链状晶体结构和摩擦过程中复杂的物理化学过程。     

溶胶-凝胶法制备YAG颗粒及在电接触材料中的应用

以硝酸钇(Y(NO₃)₃6H₂O)、硝酸铝(Al(NO₃)₃9H₂O)为主要原料,六次甲基四胺作为催化剂,采用溶胶-凝胶法合成Y₃Al₅O₁₂(YAG)纳米颗粒,并以YAG颗粒为第二相增强材料,通过粉末冶金工艺制备Ag/YAG电接触复合材料;采用X-射线衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),傅里叶红外光谱(FT-IR)、硬度计、电导率仪等方法对其进行表征。结果表明：在水浴温度为50℃的条件下成功采用sol-gel法合成YAG纳米颗粒,物相纯度高;随着催化剂六次甲基四胺加入量的增加,YAG粉末颗粒粘连在一起,并出现大孔;以YAG为第二相增强材料制备的Ag/YAG电接触复合片材电阻率较低,维氏硬度大于80。     

桑叶提取物还原制备钯纳米颗粒

用桑叶提取物制备钯纳米颗粒,考察了反应温度、反应物浓度对纳米颗粒形貌的影响。采用X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)对反应产物进行了表征。结果表明,温度过低时较难生成钯纳米颗粒,适宜的温度(60℃)下可获得不发生团聚的钯纳米颗粒;反应物浓度对钯纳米颗粒形貌有较大影响,加入不同量的桑叶提取液可制备出类球形、三角形、凹陷的不规则形、棒状的钯纳米颗粒。     

Research on Tribological Characteristics and Worn Surface Self-Repairing Performance of Nano Attapulgite Powders Used in Lubricant Oil as Addictive

As a kind of natural nanometer materials,the attapulgite has been widely used in industry,agriculture,environment,food substance,medicament and many other fields.Few researches about attapulgite used in lubricant oil as additive were made,and those were only at a preliminary stage of exploration.The tribological characteristics of attapulgite powders with the different contents added to CD 15W/40 lubricant oil were researched through"plane-on-plane"configuration friction and wear tester,and the self-repairing performance of 45#steel worn surface was examined via ring-on-block configuration test.XRD,SEM,EDS,TEM were employed to analyze the surface morphologies and elementary composition of the samples’worn surface.Furthermore,wear self-repairing mechanism of attapulgite additive to lubricant oil was explored.The results showed that:the optimal content of attapulgite powders in oil CD 15W/40 was 0.5 wt%,and the stable friction coefficient can be reduced to 0.02,then the friction reduction performance can be enhanced by 82.5%;Smooth worn surface were formed of the chemical reaction film containing elements O,Si,Fe;Friction reduction and self-repairing mechanism had a relation with the crystal structure of attapulgite.     

金纳米微粒的制备和表征及其在生化分析中的应用

综述了金纳米粒子的化学和物理制备方法，介绍了金纳米粒子的表征技术，以及金纳米微粒在生化免疫分析中的应用，引用文献102篇。     

冷喷涂制备金属涂层及其在增材制造应用中的研究进展

冷喷涂由于具有粉末加热温度低、涂层中氧含量及孔隙率较常规热喷涂涂层显著降低等特点,而广泛应用于制备各种类型的涂层或块体材料。近年来,冷喷涂设备及工艺的改善使其在增材制造和零件修复方面也具有极大的应用前景。综述了冷喷涂制备高性能软质相金属和硬质相金属/非金属涂层的研究进展,重点围绕原始颗粒结构、冷喷涂工艺参数、添加第二相和后处理手段对涂层制备及性能优化的效果进行总结,并对冷喷涂制备复合涂层的结合机理进行了阐述,包括软质相颗粒形成单一涂层和添加硬质相颗粒复合涂层的结合机理,且涂层中颗粒之间的结合主要为机械结合、物理结合、冶金结合和化学结合中的一种或多种结合形式。同时,介绍了冷喷涂技术在增材制造领域和零件修复方面的研究进展和存在的问题。最后,分析总结了冷喷涂的应用前景和存在的问题。     

纳米级银颗粒的制备方法

在简要介绍纳米银在各个工业领域应用的基础上,总结比较了各种制备纳米银颗粒的方法。物理和化学方法的工艺技术都比较成熟,但也存在着一定的不足。新兴的生物还原法因其具有微生物原料来源广,生物还原反应条件温和,产物纳米颗粒不易团聚,以及过程加入的化学试剂和产生的有毒副产物少等特点而开始受到关注。微生物还原金属离子有2种不同的机理：微生物的酶催化机理和非酶还原机理。对生物还原法原理的充分认识是将该方法发展成为可实际应用的纳米银制备工艺的重要基础。     

环保型铝合金元素添加剂的研制与应用

阐述了用于铝合金化的铁、锰、铜、铬添加剂的研制和应用。实践证明，这类铝合金元素添加剂是一种有效的环保型添加剂。相对于传统方法，它具有吸收率高、使用方便、不污染环境等优点。