高温固体自润滑涂层的制备及可靠性的研究进展

高温固体自润滑涂层能够在高温环境为摩擦副界面提供高性能的固体润滑膜,解决了高温环境下传统润滑油脂失效的问题,确保摩擦副在高温环境中可靠工作,并降低了能量损耗,近年来成为摩擦学领域研究的热点问题之一,并得到了快速发展。但是,在30～400℃时,诸多高温固体自润滑剂的减摩性能弱,摩擦系数较高。因此,国内外该领域科学家期望获得在30～1 000℃范围内摩擦学系数低、性能良好的高性能复合型固体自润滑涂层,其主要由基础相、润滑相和增强相组成,且它们的共同作用提供涂层在高温环境下的润滑能力。最近的研究显示,金属三元氧化物基高温自润滑涂层——主要以过渡族金属三元氧化物为基础相,由含有Magnéli同源相的二元和三元氧化物润滑材料发展而来的新型高温固体自润滑材料,逐渐成为解决高温域自润滑问题的首选材料。对此,围绕高温固体自润滑涂层的工程应用,发现其面临三个方面的挑战:(1)高性能复合固体自润滑涂层的体系设计;(2)适应复杂结构的可靠制备工艺;(3)服役期间的寿命可靠性评估。针对以上三个方面的问题,本文从高温自润滑涂层的设计体系、制备工艺发展、可靠性评估三个层面进行了综述,期望为高可靠性高温自润滑涂层的制备提供技术支持。首先是在设计体系方面,发现高温固体自润滑涂层不但要满足传统固体自润滑涂层包含基础相、润滑相和增强相及其共同作用提供自润滑的要求,还要满足高温环境的特殊要求。其次,科学家们期望获得制备高性能高温固体自润滑涂层的可靠工艺,但是均受到了工艺简便性与适应能力以及高温零部件结构表面复杂度等问题的限制,从而难以实现工程化。根据高温自润滑涂层的设计要求,在梳理介绍高温固体自润滑涂层的工艺中,发现高压高超音速喷涂技术在此领域具有一定的技术便捷性,可实现高温固体自润滑涂层的工程化。再次,分析梳理了高温自润滑涂层在服役周期内的寿命可靠性评估进展。研究发现,高温固体自润滑涂层的服役寿命逐渐从实验统计分析、应力与涂层结构之间的关联影响,向结合涂层微观界面与宏观性能的跨尺度结合的数值分析发展,这将为高可靠性高温固体自润滑涂层的制备和服役寿命评估信息化提供技术支持。     

高温固体润滑涂层最新研究与进展

近年来,高温固体润滑涂层在许多领域得到了快速的发展,各种新型涂层材料及其制备工艺日益成为研究的热点.在综合大量最新文献资料的基础上,对高温固体润滑涂层中的材料体系(主要包括基体材料、润滑材料、耐磨材料)、涂层结构设计、涂层制备工艺取得的进展进行了综述,指出了值得关注的材料体系和制备工艺,提出了固体润滑涂层有待进一步研究的问题.     

磁控溅射高温固体自润滑涂层的研究与进展

近年来,高温固体自润滑涂层在许多领域得到了快速发展,尤其是磁控溅射技术制备的微纳米高温固体自润滑涂层可以满足航空领域应用中对涂层厚度、力学性能、摩擦性能的更高要求。在综合国内外大量文献的基础上,对磁控溅射方法制备的高温固体自润滑涂层的材料体系、工艺参数优化和涂层结构设计取得的进展进行了综述,通过分析涂层组成相影响机理、工艺改进措施和涂层复杂界面结构,提出未来高温固体自润滑涂层有待进一步研究的问题。     

WS2含量对超音速等离子喷涂KF301／WS2润滑耐磨涂层摩擦学行为的影响

常规固体润滑涂层高温下不具备稳定的摩擦系数和较低的磨损率。为此,采用超音速等离子喷涂技术制备了KF301／WS2复合润滑耐磨涂层,探讨了复合润滑涂层中WS2润滑膜所呈现的自润滑效果及其作用机理。结果表明：涂层的磨损率随着WS2含量的变化而呈现较大的波动,WS2含量为30％时达到最小值,为1．22×10^-4mg／h;涂...     

梯度自润滑复合材料在不同滑动摩擦下的摩擦学特性

梯度自润滑复合材料是一种新型润滑材料,利用粉末冶金工艺设计和制备了该材料,考察了其在不同摩擦条件下的摩擦学特性,并对其摩擦磨损机理进行了分析和研究.结果表明:梯度自润滑复合材料随着复合固体润滑剂含量的增多,摩擦学性能明显改善,但润滑剂含量过高将导致材料表面硬度过低;该材料适用于高载倚下的润滑部件;脂润滑条件下,复合固体润滑剂与润滑脂结合在摩擦面上形成的膏状润滑膜使梯度自润滑复合材料的摩擦学性能显著改善;在脂润滑高载荷条件下,梯度自润滑复合材料的磨损主要发生在磨损初期,之后磨损极小,摩擦系数也趋于减小.     

陶瓷基高温自润滑复合涂层的制备及摩擦学性能研究进展EI北大核心CSCD

摩擦磨损大多数情况下不利于机械设备,我国作为机械制造大国,降低摩擦磨损对工业进步及可持续发展有重大意义。陶瓷基高温自润滑复合涂层作为工业应用中常见体系之一,主要以硬质陶瓷为基体,并掺杂润滑材料作为第二相组成,使其一方面继承陶瓷相优异的高温稳定性及强度,另一方面提高在常见摩擦环境下的润滑性能,因此被广泛应用于船舶、航空航天、生物科技、高速列车等领域,受到研究人员的广泛关注与探索。本文以陶瓷基高温自润滑复合涂层为中心,首先阐述复合涂层及固体润滑材料的基本分类;其次综述不同制备方法的最新研究进展,重点关注工艺参数对制备陶瓷基高温自润滑涂层性能的影响及改善方法;然后归纳改善陶瓷基高温自润滑复合涂层表面摩擦学性能的关键因素,探讨了提升减摩耐磨性能的可行性和研究潜力;最后总结目前陶瓷基高温自润滑复合涂层存在的问题,主要有以下2点:(1)对复合涂层的物相分析仍以解释现象为主,没有完整的理论基础;(2)对不同制备工艺下复合涂层结构和摩擦学性能的改善手段较单一。因此提出相应的解决办法以及未来可能的发展方向:(1)研究陶瓷基体和不同润滑相、附加组元、高温环境的协同作用机理,建立系统的理论基础;(2)针对不同制备工艺的成型机理,重点研究工艺参数的协同作用对复合涂层微观结构形成的影响,扩展制备工艺的改善方法。     

固体自润滑陶瓷涂层研究进展

主要介绍了固体自润滑陶瓷涂层的几种研究方法,分别从原理、优缺点、发展方向等方面阐述了其各自的研究现状及特点,同时对固相反应法制备陶瓷涂层进行展望,认为通过固相反应或摩擦化学反应可原位生成更多固体润滑剂组元,与固相反应其他反应产物构成具有自润滑效果的复相陶瓷涂层.     

新一代环氧润滑耐磨涂层研制与应用中需解决的若干问题

采用粘涂技术在零件表面制备固体润滑耐磨涂层的方法在润滑减摩方面有着广泛的应用,环氧润滑耐磨涂层以其独有的优势在该领域内占据主要地位.材料科学、表面技术及计算机分析技术的发展,为新一代环氧润滑耐磨涂层的研制提供了良好的基础.开发新的涂层材料、优化涂层厚度和涂层结构、完善与开发新的涂层工艺、实现固/液润滑相互促进是提高新一代环氧润滑耐磨涂层工作性能的重要途径.     

结晶器铜板等离子喷涂镍-石墨涂层的耐磨性

为提高连铸结晶器铜板的使用寿命和铸坯质量,采用超音速等离子喷涂技术在结晶器铜板材料Cr-Zr-Cu基体上制备镍-石墨自润滑涂层,利用扫描电镜(SEM)对喷涂粉末和涂层的组织形貌进行表征,通过球-盘式摩擦磨损实验研究载荷和温度对镍-石墨自润滑涂层、摩擦系数、磨损量的影响,并对涂层的磨损机制进行分析.结果表明:利用超音速等离子喷涂制备的镍-石墨涂层与基体结合良好,结构致密;涂层的摩擦系数和磨损量均随着载荷的增加而增加,不同载荷下涂层的磨损机制均是磨粒磨损,且随着载荷增加,磨粒磨损加剧;涂层的摩擦系数随着温度的增加而增加,且磨损机制均为氧化磨损,但是温度为225℃时,以石墨的润滑作用为主,温度为425℃时,石墨相被氧化镍覆盖,石墨的润滑作用降低,以氧化镍的润滑作用为主.镍-石墨涂层能显著降低Cr-Zr-Cu基体的摩擦系数和磨损量,提高结晶器的耐磨性能.     

固化对水性环氧粘结固体润滑涂层理化及摩擦学性能的影响

为了确定水性环氧粘结固体润滑涂层的最佳固化条件,采用MFT-R 4000型往复摩擦磨损试验仪评价了不同固化条件对其摩擦学性能的影响,用傅立叶变换红外光谱(FTIR)和示差扫描量热法(DSC)表征手段,确定了体系的最佳固化条件.结果表明:固化条件不同,涂层的摩擦学性能差异很大;水性粘结剂与水性固化剂的最佳质量比为2:1,最佳固化温度为75℃,最佳固化时间为2 h;以最佳条件制备的水性环氧粘结固体润滑涂层具有优异的理化性能和摩擦学性能,摩擦磨损寿命比传统的有机溶剂型粘结固体润滑涂层约长30%.本研究为制备高性能环保型粘结固体润滑涂层提供了可能.     

真空-紫外辐照对SiO2/MoS2/酚醛环氧树脂涂层摩擦学性能的影响

为了研究真空-紫外辐照对润滑涂层的影响,采用地面模拟装置对添加SiO2前后的MoS2/酚醛环氧树脂涂层进行辐照,考察了辐照前后涂层的摩擦学性能.结果表明,真空-紫外辐照使涂层的摩擦系数、耐磨性分别呈降低、增强趋势.此外,SiO3的添加在一定程度上提高了复合涂层的摩擦学性能和抗紫外辐照性能.     

Earthworm‐Inspired Rough Polymer Coatings with Self‐Replenishing Lubrication for Adaptive Friction‐Reduction and Antifouling Surfaces

Earthworms are able to pass through sticky soil without inducing stains through a self‐forming thick lubricating layer on their rough skins. To mimic this earthworm‐like lubricating capability, an attempt to create a textured structure on the surface of liquid‐releasable polymer coatings by a “breath figure” process is described herein. The resulting coatings exhibit fast and site‐specific release behavior under external triggers such as solid‐based friction. The released oil is then stabilized by the surface texture to form thick lubricating layers, reducing friction and enhancing wear resistance. Moreover, the coatings also exhibit excellent antifouling property in a sticky soil environment. Because the lubricating layer can be regenerated after consumption, the potential of this self‐replenished lubricating mechanism in preparing friction‐reduction, antiwear, and antifouling coatings used in solid‐based environments is therefore envisioned.     

准晶薄膜与涂层的制备、性能和应用

本文综述了近年来准晶薄膜的制备方法、性能及其应用等方面的研究工作。准晶薄膜的制备方法主要有物理汽相沉积法和热喷涂法两大类。准晶薄膜具有优异的力学、热学与光学等性能,已经应用于不粘锅涂层、热障涂层和太阳能吸收器等。     

高熵合金涂层制备及其应用的研究进展

高熵合金涂层又称多主元合金涂层,是一种新型合金涂层。受高熵效应的影响,涂层的组织结构主要由单一的BCC、FCC或者HCP固溶体相构成,且易于形成非晶、纳米晶和纳米复合物,呈现出优异的综合力学性能、抗高温氧化性能、耐辐射性能和生物兼容性能等,具有重要的研究价值和应用前景。分别从涂层的主元数量和位形熵值两方面对高熵合金涂层的概念进行了阐述,比较分析了热喷涂、激光熔覆以及物理气相沉积等几类常用的高熵合金涂层制备工艺的优点和不足,总结了高熵合金涂层的工业应用现状,最后指出了高熵合金涂层在目前的研究中存在的问题并展望了其未来的发展方向。     

钛合金表面耐磨润滑微弧氧化膜的研究进展

综述了钛合金微弧氧化膜的摩擦学性能研究以及提高膜层耐磨性能和润滑性能所采用的方法,旨在对改善钛合金微弧氧化膜摩擦学性能的研究现状有一个系统全面的认识,并在此基础上展望了未来钛合金微弧氧化膜摩擦学研究的发展趋势和方向。     

Characterization of the Diamond—like Carbon based Functionally Gradient Film

Diamond-like carbon coatings have been used as solid lubricating coatings in vacuum technology for their good physical and chemical properties. In this paper, the hybrid technique of unbalanced magnetron sputtering and plasma immersion ion implantation (Pill) was adopted to fabricate diamond-like carbon-based functionally gradient film, N/TiN/Ti(N,C)/DLC, on the 304 stainless steel substrate. The film was characterized by using Raman spectroscopy and glancing X-ray diffraction (GXRD), and the topography and surface roughness of the film was observed using AFM. The mechanical properties of the film were evaluated by nano-indentation. The results showed that the surface roughness of the film was approximately 0.732 nm. The hardness and elastic modulus, fracture toughness and interfacial fracture toughness of N/TiN/Ti(N,C)/DLC functionally gradient film were about 19.84 GPa, 190.03 GPa, 3.75 MRa.m1/2 and 5.68 MPa-m1/2, respectively. Compared with that of DLC monolayer and C/TiC/DLC multilayer, this DLC grad     

Mikrokapseln in der Galvanotechnik

Composite coatings with microcapsules Electrodeposited composite coatings are well known for wear reduction or friction reducing applications. A new development are microcapsules containing composite coatings. Microcapsules have a solid, liquid or gaseous core with a shell from different plastics with a diameter from 0.3 up to 50 μm. Self lubricating coatings, for example, are able to reduce the coefficient of friction from 0.7 to 0.1 (Nickel vs. steel). Wear‐indicating coatings containing micro‐encapsulated perfumes, fluorescent dyes or other detectable substances were developed.     

Deposition of a nanocomposite (Ti,Al, Si)N coating with high thickness by high-speed physical vapor deposition

Nanocomposite coatings such as (Ti, Al, Si)N have been demonstrated as promising candidates for the use as protection against solid particle erosion for compressor blades. Typically, nanocomposite (Ti, Al, Si)N coatings are deposited by different physical vapor deposition (PVD) techniques. However, the relatively low coating thickness up to a few micrometers due to low deposition rates leads to a limited lifetime of the coatings under erosive particle bombardment. In this study, the deposition of a nanocomposite (Ti, Al, Si)N coating was performed by a hollow cathode gas flow sputtering method, the high-speed physical vapor deposition, which enables the high-rate deposition of thick coatings. Morphology and microstructure of the coating were investigated via scanning electron microscopy and transmission electron microscopy, respectively. Tribological characterization by impact tests and erosion tests demonstrates that the nanocomposite (Ti, Al, Si)N coated sample reveals a promising resistance against impact loads and the solid particle erosion. Summarily, nanocomposite (Ti, Al, Si)N coatings deposited by the high-speed physical vapor deposition provide a high potential for the erosion protection of compressor blades.