活塞环表面离子镀硬质膜的摩擦学性能研究

为了改善发动机活塞环的摩擦学性能和提高其使用寿命,采用离子镀技术在活塞环表面制备了CrN硬质膜,并利用SRV摩擦磨损试验机考察了硬质膜的摩擦学特性,研究结果表明离子镀硬质膜的摩擦系数基本与镀铬层一致,但磨损量远低于镀铬层的磨损量,与两种涂层活塞环配副的缸套试样的磨损量基本相当。     

柴油机活塞环表面类金刚石薄膜在模拟工况下摩擦学性能

大缸径、长冲程的大功率柴油机的活塞环-缸套摩擦副易发生异常磨损,使柴油机动力性能丧失,甚至发生拉缸等重大事故,通过先进的表面处理技术可显著改善活塞环-缸套摩擦副的润滑条件,提高活塞环-缸套摩擦副的摩擦学性能。采用阴极电弧离子镀技术在铬-陶瓷复合镀(CKS)活塞环表面制备厚度为7 μm的DLC薄膜,研究CKS活塞环表面的DLC薄膜在柴油机模拟工况下的摩擦学性能。结果表明：在干摩擦、室温贫油和高温贫油的工况下,CKS活塞环表面的DLC薄膜可以显著减小活塞环-缸套摩擦副对摩的摩擦因数,降低缸套的磨损;摩擦过程中DLC薄膜与润滑油的协同润滑作用以及DLC薄膜的石墨化是改善活塞环-缸套摩擦副摩擦学性能的主要原因。     

船用内燃机轴瓦表面含MoS2的PAI/PTFE聚合物复合涂层制备及减摩抗磨研究

船用内燃机中轴瓦及曲轴工作时接触界面受力复杂，若润滑不当极易造成轴颈的黏着、擦伤、裂纹等。为改善船用内燃机轴瓦的使用寿命，在轴瓦表面制备聚酰胺酰亚胺和聚四氟乙烯（PAI/PTFE）聚合物涂层，并探讨MoS2颗粒对PAI/PTFE复合涂层摩擦性能的影响。通过喷涂-烧结法在轴瓦材料铝锡铜合金表面制备不同MoS2质量分数的复合涂层，并以轴承钢球作为摩擦配副，在3、4、5 N载荷以及干摩擦和油润滑下考察复合涂层的摩擦学性能。结果表明：在干摩擦下，MoS2质量分数为2%的复合涂层摩擦因数降低了80%以上，磨损降低了90%以上；油润滑下摩擦因数最大降低了67%。SEM和EDS分析表明，5 N载荷下，MoS2质量分数低于2%时，长时间摩擦会导致复合涂层破裂，进而产生大的摩擦磨损；而含有2% MoS2的涂层会在钢球接触表面上产生均匀的硫化物层，可以保护涂层提高其稳定性。通过对不同MoS2含量涂层的摩擦因数、磨损及磨痕形貌对比，得出较优的涂层配比。研究表明，适量的MoS2能够提高涂层摩擦膜的稳定性，减小摩擦磨损。     

缸套温度对活塞环润滑的影响

内燃机摩擦副的摩擦学性能对整机性能和可靠性有重大的影响。低摩擦技术的开发和应用能有效的降低摩擦功耗,提高内燃机的工作效率,其中活塞和活塞环的摩擦损失所占比例最大,所以本课题通过在保证缸套平均温度相同的情况下,尝试不同的平均温度分布方式,研究有利于降低活塞环摩擦功耗的分布方式。在合适的温度分布的情况下,可以使润滑效果达到一个良好的状态,从而提高热效率,对内燃机产生较为积极的影响。     

表面织构化对活塞环-缸套滑动副摩擦系数的影响

活塞环-缸套滑动副的摩擦学性能对内燃机的使用效率、使用寿命等有显著影响。通过激光表面织构化技术在试件表面加工不同参数的微凹坑织构,并进行摩擦学实验,由实验结果可知:表面织构可以有效减小摩擦副的摩擦系数;微凹坑直径、微凹坑深度、微凹坑织构面积占比对摩擦系数减小有影响。     

内燃机活塞环陶瓷涂层摩擦性能研究

采用等离子喷涂陶瓷涂层的方法对某活塞环表面进行了强化处理.探讨了活塞环表面涂层的材料种类、结构及喷涂工艺流程,研究了陶瓷涂层活塞环的机械性能和摩擦学性能,并探讨了其摩擦磨损机制.结果表明:与镀铬活塞环相比,陶瓷涂层活塞环具有较低的摩擦因数和较高的耐磨性和耐腐蚀性;陶瓷涂层同基体有很高的结合强度,涂层不易脱落,并使活塞环整体具有较好的韧性和弹性;陶瓷涂层表面磨损机制主要表现为脆性剥落、挤压剥落和疲劳磨损.     

活塞环-缸套摩擦磨损性能的实验研究

活塞环-缸套的摩擦学性能直接影响内燃机的工作性能,降低活塞环的磨损量对提高内燃机的可靠性和耐久性,保证内燃机经济、可靠地工作具有决定性的作用。文中通过实验得出活塞环-缸套在不同工况下的摩擦磨损性能,根据实验结果绘制曲线进行分析,从中找出活塞环-缸套摩擦磨损的有关规律。     

润滑油缺失工况下不同活塞环涂层对缸套摩擦磨损对比研究

为研究润滑油缺失工况下不同活塞环涂层在不同温度下与缸套的摩擦学性能,选取5种商用活塞环涂层,利用扫描电子显微镜观察不同涂层的截面形貌,利用往复式摩擦磨损试验机,在润滑油缺失工况下,分别在常温、200 ℃和350 ℃条件下进行摩擦磨损试验,利用轮廓仪和光学显微镜分别观察摩擦试验后的磨损量和磨痕形貌。结果表明：CrN基涂层和CKS涂层主要为黏着磨损,对缸套磨损大,不同温度下摩擦学性能稳定;含DLC涂层主要为磨料磨损,常温摩擦因数小,高温下不同涂层有较大差异,其中CDC+DLC涂层综合性能最佳。     

喷涂功率对NiCr-Cr3C2涂层表面自由能及其摩擦性能的影响

利用超音速等离子喷涂技术制备了不同喷涂功率条件下的NiCr-Cr3C2涂层,结合表面自由能理论研究了其表面摩擦学性能。利用Owens-Wendt几何平均法计算了涂层的表面自由能及其分量。对比发现,涂层孔隙率、显微硬度和摩擦因数均随着喷涂功率的变化而变化,且其变化趋势与极性分量均表现出一定的相似性。分析表明,受喷涂功率的影响,喷涂粒子的温度和速度对涂层表面分子间作用力产生影响,从而间接改变了涂层表面的自由能,并且自由能及其分量的改变,会直接影响NiCr-Cr3C2涂层表面的摩擦学特性。     

低摩擦纳米涂层气缸套工艺研究

气缸套活塞环是内燃机中一对重要的摩擦副,该摩擦副的性能优劣直接影响到内燃机动力性、可靠性、环保性、安全性等综合性能指标。随着发动机高功率、长寿命、低排放和低油耗的要求越来越严,活塞环已经采用PVD、DLC等高耐磨涂层,而这些将会对气缸套的耐磨性和减磨性提出更高的要求。本文主要介绍通过在缸套内表面形成一层纳米涂层,用来降低缸套表面的摩擦系数,最终达到降低活塞环和缸套磨耗的目的。     

内燃机缸套-活塞环摩擦学研究回顾与展望

内燃机缸套-活塞环摩擦副是一个典型的摩擦学系统,其中含有多种类型的摩擦和磨损,润滑、摩擦、磨损的相互作用十分显著。其摩擦学性能对提高内燃机的可靠性和耐久性,保证内燃机经济、可靠地工作具有决定性的作用。其摩擦学问题的研究一直是人们关注的热点之一。     

热喷涂MoS2/PA(聚酰胺)复合涂层的摩擦学性能及磨损机理研究

利用热喷涂技术在45钢上制备了MoS2／PA(聚酰胺)复合涂层，考察了不同填料含量复合涂层的摩擦磨损性能，采用SEM分析涂层及对偶磨损表面形貌，并探讨了填料对复合涂层摩擦磨损性能的影响机制。结果表明：填料含量大于39／6时，虽然摩擦因数较小，但磨损率很大，且大于纯PA涂层的磨损率；当填料含量小于3％时，涂层摩擦学性能有所提高。     

沉积温度对CrN涂层干摩擦及大豆油润滑下摩擦学性能的影响

为探究沉积温度对CrN涂层摩擦学性能的影响,同时寻找适合CrN涂层润滑的绿色润滑剂,采用磁控溅射技术在不同温度下制备CrN涂层。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、AFM原子力显微镜、划痕仪、纳米压痕仪和摩擦磨损试验机评价涂层的微观结构、力学性能,以及在干摩擦及大豆油润滑条件下的摩擦磨损性能。结果表明：在250 ℃下沉积的CrN涂层具有最致密的晶状结构,且力学性能最优。摩擦试验结果显示,在干摩擦和大豆油润滑下250 ℃下沉积的CrN涂层表现出最优的摩擦学特性。XPS分析表明,由于摩擦的存在,大豆油会在涂层表面发生摩擦化学反应并生成一层化学吸附膜,从而能有效减轻涂层的摩擦和磨损。250 ℃下沉积的CrN涂层具有最优的力学及摩擦学性能,且大豆油极为适合CrN涂层的润滑。     

双辉光离子渗铜对缸套-活塞环摩擦学性能的影响*

为研究铜元素对缸套-活塞环摩擦学性能的影响,通过双辉光离子渗透技术在缸套材料表面加工出不同厚度的渗铜改性层,使用RTEC多功能摩擦磨损试验机开展不同负载、不同润滑条件下的模拟试验,采集并分析试验过程中的摩擦因数以及试验后体积磨损量和磨损表面形貌,研究渗铜改性层对缸套材料摩擦学性能的影响规律及作用机制。结果表明：渗铜处理可有效降低缸套-活塞环摩擦副的摩擦因数,减少磨损量;高载荷和干摩擦条件下渗铜改性层的减摩抗磨作用效果尤为显著,最高可使摩擦因数分别降低13.15%和30.86%,磨损量分别降低30.70%和38.57%;渗铜后缸套-活塞环磨损表面形貌平整,摩擦表面形成了铜含量较高的润滑膜层,该表面膜起到了减摩、耐磨的作用。     

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。     

活塞环表面织构对缸套-活塞环摩擦学性能的影响

为了改善缸套-活塞环的摩擦性能,通过激光刻蚀技术在活塞环工作面加工出不同形状的表面织构。在同一转速、不同载荷下通过微机控制的往复式摩擦磨损试验机研究不同表面织构活塞环对缸套-活塞环摩擦学性能的影响。试验结果表明:在载荷为400 N工况下,活塞环的椭圆、圆形、方形织构摩擦系数分别可以降低1.1%、18.3%、14.1%;载荷600 N工况下,3种织构分别可以降低35.3%、35.3%、19.1%;综合分析摩擦系数、表面形貌、接触电阻,圆形凹坑织构的活塞环在降低摩擦系数、提高油膜润滑状态等方面效果最优。     

内燃机轴瓦高性能纳米MoS_2+C复合涂层的研究

基于纳米技术,采用环保型的喷涂工艺,将减摩性能良好的固体润滑材料MoS2和碳石墨均匀并牢固地喷涂在内燃机滑动轴承的内工作表面,制备一种高性能复合涂层。摩擦学性能测试表明,具有无铅表面涂层的高性能内燃机轴瓦的承载能力和摩擦学性能均优于目前广泛应用的电镀轴瓦。     

微弧氧化电源占空比对陶瓷基自润滑复合涂层性能的影响*

为提高柴油机铝合金活塞的可靠性和耐用性,在不同电源占空比下通过微弧氧化实验在铝合金基体上制备得到微弧氧化陶瓷层,利用电泳技术将MoS_2微纳米粒子引入陶瓷层的孔隙中,制备得到陶瓷基自润滑复合涂层。研究微弧氧化电源占空比对陶瓷层和复合涂层微观形貌、厚度和表面粗糙度的影响,并利用往复式摩擦磨损试验机在干摩擦、油润滑条件下对复合涂层的摩擦学性能进行分析。结果表明:随占空比的提高,微弧氧化陶瓷层的厚度、表面粗糙度呈现先增加后减小的变化趋势;随占空比的提高,制备得到的复合涂层的摩擦因数先减小后增大,占空比为60%～70%得到的复合涂层摩擦因数最低,且复合涂层与基体结合状态好,抗磨自润滑性能显著。     

活塞环耐磨涂层及其摩擦磨损机理研究进展

活塞环面临着极为严重的磨损问题,目前工业界广泛采用涂层技术来提高其耐磨性。对近年来活塞环表面耐磨涂层制备技术及相关材料进行了综述,分析了活塞环表面摩擦磨损机理的研究成果及存在的问题,总结了相关磨损实验装置的研究进展。     

纳米润滑添加剂改善摩擦磨损提高发动机性能的研究

以5W-30润滑油为基础油,Al_2O_3/TiO_2为纳米添加剂,配制添加剂质量分数为2%的纳米润滑油。通过摩擦学性能试验台模拟缸套-活塞环摩擦副实际工作过程,研究Al_2O_3/TiO_2纳米添加剂对摩擦学性能的改善;通过场发射扫描电镜(FESEM)对活塞环样本微观形貌进行观察,确定表面磨损情况;通过发动机台架实验研究确定实际使用工作过程中,纳米添加剂对发动机动力性能的影响。结果表明,润滑油中加入Al_2O_3/TiO_2纳米添加剂后,缸套-活塞环摩擦副摩擦磨损性能得到明显改善,摩擦因数和活塞环磨损率显著下降,摩擦因数最大下降50.6%,平均下降42%;活塞环磨损率最大下降34.8%,平均下降27.2%;活塞环表面微观形貌得到明显改善,磨损表面得到修复,划痕显著减少;在转速为4 400 r/min时随着负荷逐渐增大,发动机台架实验输出功率最高提升24.2%,低负荷功率增幅显著,高负荷范围内功率平均提升3.3%,动力性能得到较大提升。