粘结固体润滑涂层在油润滑条件下的摩擦学性能

为了探讨粘结MoS2基固体润滑涂层在油润滑条件下的抗磨减摩性能,采用MHK-500型摩擦磨损试验机对粘结MoS2基固体润滑涂层在4种常用油(液体石蜡、RP-3煤油、4050滑油和CD-40柴油)润滑下的摩擦磨损性能进行了研究,考察了速度和载荷对润滑涂层在4种不同的常用油润滑下的摩擦磨损性能。结果表明,在低载荷(320N)试验条件下,4种常用油润滑下涂层的耐磨性比干摩擦下得到显著的提高,摩擦因数从0.12降低到0.08左右;但在高载荷(1100N)下,油润滑对涂层的摩擦磨损性能没有明显的改善。只有在合适的载荷下,固/油复合润滑技术可明显改善摩擦副的润滑性能。     

MoS2/Ti复合固体润滑膜的力学性能与摩擦特性

采用非平衡磁控溅射法在9Cr18轴承钢基底上制备了厚度约3μm的MoS2/Ti复合固体润滑膜,基于球形压头纳米压痕试验,采用连续刚度法对MoS2/Ti复合固体润滑膜的力学性能进行研究,探究MoS2/Ti复合固体润滑膜力学性能随压痕深度的变化规律;根据压痕试验载荷-位移曲线,采用Hertz接触理论计算MoS2/Ti复合固体润滑膜的弹性模量并与试验结果进行对比;利用CSM摩擦试验机对低速、低载下MoS2/Ti复合固体润滑膜的摩擦特性进行研究;基于压痕试验提出了一种能够更准确计算钢球加载时MoS2/Ti复合固体润滑膜接触应力的方法,并计算了摩擦试验不同载荷下的接触应力。结果表明:MoS2/Ti复合固体润滑膜的力学性能和摩擦特性都会受到表面形貌的影响;除表面初始压入阶段外,MoS2/Ti复合固体润滑膜的弹性模量和接触刚度都随着压痕深度的增大而增大;滑动速度和载荷共同影响MoS2/Ti复合固体润滑膜的摩擦特性。     

二硫化钼膜在不同润滑条件下的摩擦学性能分析

通过MoS2膜/钢、钢/钢摩擦副在干摩擦、油和脂润滑条件下的球-盘式摩擦学试验,对比分析润滑条件、载荷、速度对MoS2膜摩擦因数的影响。结果表明:在其他条件相同时,油和脂润滑条件下,MoS2膜在零速启动、中低速情况下的动、静摩擦因数均比MoS2干膜和钢/钢摩擦副要低;MoS2膜在干摩擦、油和脂润滑条件下,摩擦因数均随载荷增加而降低,表明法向载荷越高,MoS2膜的减摩性能越好。     

MoS_2基复合润滑薄膜的制备及其摩擦性能

采用磁控溅射法在不锈钢基体上制备了MoS2/Ni复合润滑薄膜,研究了添加DLC(类金刚石薄膜)中间层对于MoS2/Ni复合薄膜的影响,探讨了复合润滑薄膜的减摩机理;使用EDS与XRD测定了复合薄膜的主要成分和物相结构,使用多功能摩擦试验机测定了薄膜的摩擦因数.结果表明:复合薄膜的主要成分为MoS2和Ni;薄膜中主要晶面为平行于基面的(002)晶面;复合薄膜的摩擦因数在0.06～0.18之间变化,且在高速重载的环境下具有更低的摩擦因数和更高的摩擦稳定性;中间层的加入进一步降低了复合薄膜的摩擦因数,达到0.04左右.     

不同润滑条件下HIP-Si3N4/GCr15摩擦副摩擦特性的研究

在干摩擦、水润滑、锂基脂润滑和锂基脂＋MoS2润滑不同条件下,利用MPX-2000型盘销式摩擦磨损试验机,对HIP－Si3N4/GCr15摩擦副进行了摩擦磨损性能的对比试验研究,通过扫描电子显微镜对试件的表面形貌进行观察分析。结果表明:磨损速率的表现,Si3N4为水润滑＞干摩擦＞锂基脂润滑＞锂基脂＋MoS2润滑;GCr15为干摩擦＞水润滑＞锂基脂润滑＞锂基脂＋MoS2润滑。在锂基脂＋MoS2润滑条件下,HIP－Si3N4/GCr15摩擦副摩擦特性最佳。     

溅射沉积MoS_2/Sb_2O_3复合润滑膜的摩擦磨损过程与失效分析

采用UMT-2型球-盘摩擦磨损试验机研究溅射沉积MoS2/Sb2O3复合固体润滑膜的滑动摩擦磨损寿命,采用显微镜分析球-盘摩擦副在不同磨损阶段的磨损形貌与磨损状况,并对磨痕位置S、Mo元素进行XPS分析。结果表明:在摩擦磨损寿命试验过程中,摩擦副的接触方式最开始的点接触逐步过渡到面接触;MoS2固体润滑膜对滑动摩擦副的延寿作用是基底材料表面的有效厚度润滑膜及MoS2对摩擦偶件(钢球)的转移;机械磨损的剪切剥离效应是润滑失效的主要原因,MoS2的氧化在一定程度上加剧了润滑失效的进程。     

空间合成碳氢润滑油的真空边界润滑寿命评估

为评估空间润滑油能否满足处于边界润滑工况下的扫描机构8年长寿命要求,分析润滑油在空间环境下的摩擦磨损和长寿命润滑性能。以空间合成碳氢润滑油RP4751为研究对象,分别采用真空螺旋摩擦试验系统(SOT)和滑动摩擦试验系统(SRV)测试润滑油的名义润滑寿命(每消耗1μg润滑油时钢球转动的圈数)、磨斑直径和滑动摩擦因数,结合扫描电子显微镜和X射线能量色散谱仪进行微观分析。结果表明:RP4751润滑油在真空环境下滑动摩擦因数较小、耐磨寿命较长,具有良好的真空边界润滑性能和较高的名义寿命;红外透过率分析结果表明,SRV试验前后润滑油未发生质变。利用2台RP4751润滑油润滑的扫描电机开展1∶1真空寿命试验,结果表明:RP4751润滑油润滑时电机寿命满足红外地球敏感器运动机构的8年在轨运行寿命需求;试验得到的电机轴承中的钢球润滑寿命大于等于2 943 r/μg,该结果与SOT试验的润滑油名义寿命3 598 r/μg有较好的一致性,为其他空间运动机构润滑油的选用及长寿命润滑设计提供重要试验依据。     

耐高温复合固体润滑涂层的研究

MoS2、WS2、Sb2O3三种物质都是常见的金属基固体润滑剂,且性能优良,但作为单一涂层的局限性较大,因此,可将三种物质复配组成一种耐高温复合固体润滑涂层,设计正交试验,优化涂层配比,通过高温摩擦磨损试验和电镜探讨该耐高温复合涂层的润滑性能、分析其润滑机理。     

空间用合成碳氢润滑油的长寿命润滑特性分析

为评估空间润滑油在空间环境下的摩擦磨损和长寿命润滑性能,以空间碳氢润滑油RP4752为研究对象,分别采用真空螺旋摩擦试验机(SOT)和滑动摩擦试验机测试润滑油的名义润滑寿命、磨斑直径和滑动摩擦因数,结合扫描电子显微镜和X射线能量色散谱仪进行微观分析。结果表明：RP4752润滑油在真空环境下滑动摩擦因数较小,耐磨寿命较长,具有良好的真空边界润滑性能,试验前后润滑油的红外透过率在14~16.25 μm波段无明显变化。在真空寿命验证试验中,两台采用RP4752润滑油润滑轴承的扫描电机旋转圈数达3.02×10⁸,满足运动机构8年在轨运行寿命的需求。此寿命试验结果与SOT试验的润滑油名义寿命每微克1 615圈可形成比对关系,为其他空间运动机构润滑油的选用及长寿命润滑设计提供试验依据。     

耐高温复合固体润滑涂层的研究

常见的金属基固体润滑剂MoS 2、WS 2、Sb 2 O3性能优良,但作为单一涂层的局限性较大.将3种固体润滑剂复配成一种耐高温复合固体润滑涂层,通过正交试验得到优化的涂层配比,通过高温摩擦磨损试验考察该复合涂层的润滑性能.结果表明,在高温高压下该复合涂层具有较低的摩擦因数和良好的耐磨性能.电镜分析表明,高温高压摩擦磨损试验后,涂层试件表面仍然存在较均匀的固体润滑膜,可以起到很好的润滑作用.     

真空退火对磁控溅射CuS-MoS2涂层润滑性能的影响

为提高MoS2润滑涂层承载力和抗湿性能,使用磁控溅射技术制备CuS掺杂MoS2复合涂层,并对制备涂层进行220、320和420℃真空退火处理,以发挥CuS与MoS2协同润滑作用。采用场发射扫描电子显微镜、激光拉曼光谱分析涂层结构,通过洛氏硬度压痕试验、摩擦磨损试验和纳米压痕试验对涂层性能进行分析。实验结果表明:随CuS靶溅射功率提高,涂层中出现颗粒长大和CuS结晶化趋势,且CuS掺杂抑制了MoS 2形核长大,涂层膜-基结合力有所下降;真空退火处理后CuS-MoS2复合涂层表面发生分解,厚度明显降低,MoS2(002)相形核长大,摩擦学性能得到提升;320℃退火处理后涂层在常温和RH70%大气环境下获得最低平均摩擦因数0.08,纳米硬度达到5.64 GPa,并具有较好的耐磨损性能。研究认为由于CuS受热分解导致复合涂层结构和成分变化,生成了有利于发挥CuS与MoS2协同润滑效应的微晶相,使得涂层润滑性能得到明显提升。     

固液两相流体弹流润滑研究

应用微极流体理论,考虑流体的可压缩性,建立线接触微极流体动力润滑的基本方程,进行固液两相流体稳态流动弹流润滑数值分析,获得了润滑油膜压力、形状以及摩擦力分布,分析了微极参数对润滑性能的影响,并与不可压缩流体结果进行比较。结果表明,固液两相润滑流体较单相牛顿流体,在增加膜厚、提高承载力方面有显著的作用,而接触表面的摩擦因数有所降低,流体的可压缩性降低了油膜压力与油膜厚度。     

激光微造型表面固体润滑性能研究

采用声光调Q二极管泵浦固体光源(DPSS)Nd:YAG激光器,在45#钢试样表面进行表面微造型加工。以聚酰亚胺(PI)和二硫化钼(MoS2)复合固体润滑材料作为固体润滑剂,通过两步加温固化黏结工艺成功制备微造型固体润滑试样。在MMW-1A型摩擦磨损试验机上进行光滑无润滑试样、光滑表面固体润滑试样和微造型固体润滑试样的摩擦性能对比试验,以及微造型固体润滑试样在不同转速和压力下的摩擦性能试验。结果表明,在经过激光加工的微凹坑中填充复合固体润滑材料的试样,在摩擦过程中微凹坑中填充的固体润滑材料能有效转移到在摩擦表面,补充消耗掉的润滑材料,因而表现出更好的摩擦学性能。     

Modelling Tribochemical Reactions of Additives by Gas-Phase Lubrication

In the context of boundary lubrication, we are interested in interactions between lubricant additives as well as in the role of nascent surfaces formed during friction. Tribochemical reactions are very complex and their study requires simplified approaches. We have developed an analytical ultrahigh vacuum tribotester with the possibility of introducing low-molecular-weight molecules during (or before) a friction test, in order to simulate heavy lubricant components by means of their chemical functional group. Mixtures of gases can also be studied with this apparatus. In situ AES/XPS (depth profiling) is available at the end of the friction test. This permits the characterisation of the two friction counterfaces to be performed accurately. Results show that friction under gaseous feeds can be well related to lubricated tests, both in friction behaviour and in wear track and debris morphologies. The evolution of friction in the presence of pressures of selected gases (O₂, hexane, hexene and hexanol) shows clear differentiation of the different cases as a function of chemical group. Finally we show that the method is well adapted to model some aspects of boundary lubrication. It can be used as a powerful tool to predict and understand mechanisms of action of individual additives as well as interactions between additives in oil formulations.     

TA1板料数控渐进成形时摩擦与润滑的研究

为研究TA1板料数控渐进成形时的摩擦与润滑机理,提出了黏着摩擦、边界摩擦和流体润滑摩擦三分区原则。为了提高TA1板料数控渐进成形的表面质量,选用硬度足够的高速钢成形工具头;使用质量比为4∶1的MoS2与凡士林混合物作为润滑剂;在纯钛板表面用微弧氧化工艺覆盖氧化膜。实验结果表明：经过处理后的成形工具头和纯钛板料涂覆润滑剂后,加工出的零件表面光滑,表面粗糙度达到0.92μm。     

TC4板料电辅助加热数控渐进成形时摩擦和润滑的研究

难成形板料局部自阻电辅助加热数控渐近成形是一种新技术,由于该技术涉及高温、电流和塑性变形等因素,摩擦机理复杂,因此选择正确的润滑方式对提高加工件的表面质量至关重要。笔者首先对渐近成形的摩擦机理进行了分析,提出摩擦分为3个区域,黏着摩擦、边界摩擦和流体润滑。然后又对电辅助加热渐近成形的摩擦机理进行分析,指出摩擦主要由黏着摩擦和边界摩擦组成,并提出了摩擦力计算公式。为了提高电辅助加热渐进成形加工件的表面质量,关键是增加润滑剂与板料之间的结合力。通过选用不同润滑剂进行实验,对比加工件表面质量,发现用电沉积制备的铜基二硫化钼复合材料具有良好的自润滑性能,加工的TC4钛合金钣金件表面质量良好。     

人工关节材料的表面润滑设计与应用

人工关节的摩擦磨损问题仍然是基础研究中最重要的问题,借助表面改性技术改善假体的摩擦学性能是人工关节未来发展的必经之路。从润滑角度考虑,对假体关节材料摩擦性能的研究主要集中在表面功能化润滑结构设计以及新型仿生润滑剂研究两方面。针对功能化润滑结构,介绍表面织构设计以及聚合物刷的应用,分析表面织构参数对不同运动工况下摩擦副摩擦性能的影响,阐述表面织构的润滑机制;总结不同种类的聚合物刷结构对摩擦体系耐磨性能的调控,阐明"刷型"结构在摩擦界面的水润滑特点,提出环境介质对聚合物刷结构及性质的影响作用。针对关节润滑剂,介绍传统的关节滑液组分向聚合物仿生润滑剂的拓展。指出微/纳结构的嵌套设计与协同润滑以及润滑剂结构仿生与功能仿生的结合,将是未来的重要发展方向。     

The effects of acid passivation,tricresyl phosphate presoak,and UV/ozone treatment on the tribology of perfluoropolyether‐lubricated 440C stainless steel couples

Research on the boundary lubrication performance of two perfluoropolyether (PFPE) thin films in the presence of passirated 440C stainless steel is presented. The study used a standard ball‐on‐disc (BoD) tribometer operating in dry nitrogen and a vacuum spiral orbit tribometer (SOT). Stainless steel surfaces were passivated using one of four techniques: a high‐temperature and low‐temperature chromic acid bath, a tricresyl phosphate (TCP) soak, or UV/ozone treatment for 15 min. After passivation, each BoD disc had a 400 Å film of Krytox® 16256 (PFPE) applied to it. The lives of these films were quantified by measuring the number of sliding cycles before an increase in friction occurred. The lubricated life of the 440C couple was not altered as a result of the various passivation techniques. The resulting surface chemistry of each passivation technique was examined using X‐ray photoelectron spectroscopy. The SOT was used to examine the effects of the TCP treatment on the lubricated life of another PFPE, Brayco® 815Z, under rolling conditions. None of the passivation techniques were found to increase dramatically the oxide film thickness or lubricated life.