钻杆接头材料35CrMo钢硫氮共渗层的摩擦学性能

为了提高钻杆接头的使用寿命,利用离子渗氮和硫氮共渗技术在钻杆接头材料35CrMo钢表面制备了氮化层和硫氮共渗层。在油润滑条件下采用自制的球-盘磨损试验机考察了表面渗层的摩擦磨损性能。利用了XRD研究了表面层的相结构,采用了带EDS的SEM对表面改性层和磨损表面进行了分析。结果表明:35CrMo钢硫氮共渗层的摩擦学性能明显优于原始渗氮层;具有优良润滑作用的FeS固体润滑膜在高硬度氮化层的支撑下,可以有效地改善钻杆接头的摩擦磨损性能。     

GCr15钢渗硫层的摩擦学性能研究

利用低温离子渗硫技术在GCr15钢球表面形成渗硫层以提高其摩擦学性能。采用四球摩擦试验机,考察渗硫和未渗硫试样在干摩擦及油润滑条件的摩擦学性能。结果表明：在干摩擦和油润滑条件下渗硫试样的摩擦因数均远低于未渗硫试样;在干摩擦条件下,渗硫试样的磨损率相比未渗硫试样大幅下降,这主要归因于渗硫层良好的减摩抗磨作用;在油润滑条件下,因油润滑和渗硫层的固体润滑相互协调作用,渗硫试样的摩擦和磨损性能明显优于未渗硫试样,其磨损表面的痕迹浅而轻,磨损机制为轻微的磨粒磨损。     

磨损条件对轴承钢低温离子渗硫层摩擦学行为的影响

采用低温离子渗硫技术在GCr15钢的表面制备了FeS固体润滑薄膜。在球-盘摩擦磨损试验机上对比研究了GCr15钢渗硫在不同磨损条件(工况和润滑条件)下的摩擦学性能。利用SEM观察分析了磨损表面形貌及成分,利用XPS分析了磨损表面边界润滑膜化合物的价态。结果表明:在改变工况的情况下,转速的增加会使FeS层作用下降,载荷的增加也会降低FeS层抗磨性能,但在一定转速下都存在一个可充分发挥FeS层减摩特性的载荷。使用极压抗磨添加剂不能改善渗硫层的减摩抗磨性能,但选用合适的添加剂可增强渗硫处理件的承载能力,提高其在恶劣工况下的磨损寿命。     

几种润滑油添加剂与等离子渗氮层的交互作用研究

研究等离子渗氮GCr15钢与GCr15钢基材在添加硫化异丁烯(SO)、磷酸三甲酚脂(TCP)、硫代磷酸胺盐(SPN)、二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)的PAO润滑下的摩擦磨损性能.利用脉冲直流等离子渗氮炉对GCr15钢进行离子渗氮处理,采用X射线衍射(XRD)分析离子渗氮层的相组成,利用显微硬度计测量渗氮前后的表面硬度值,在四球摩擦磨损试验机上考察GCr15钢渗氮处理前后在添加SO、TCP、SPN、ZDDP的PAO润滑下的摩擦磨损性能,通过扫描电子显微镜(SEM)和能量散射谱(EDS)分析其摩擦学作用机制.结果表明:离子渗氮处理明显提高了GCr15钢的表面硬度值和摩擦磨损性能;含硫、磷添加剂具有良好的减摩性能和抗磨性能,并能与渗氮层发生交互作用,尤其是TCP的效果最明显.     

渗氮GCr15钢在含氮硼酸酯添加剂润滑油作用下的摩擦学性能

针对提高滚动轴承使用寿命的问题,提出离子渗氮处理与添加剂结合的解决办法。用等离子渗氮炉在GCr15轴承钢表面制备了渗氮层,并用扫描电子显微镜(Scanning electron microscope, SEM )、X射线衍射仪(X-ray diffractometer, XRD)和显微硬度计观测了渗层的形貌、相结构和硬度变化。利用四球摩擦磨损试验机对比考察渗氮钢和未渗氮钢在含氮硼酸酯润滑条件下的摩擦学性能,并用X射线光电子能谱仪(X-ray photoelectron spectroscope, XPS)分析摩擦反应膜的成分与化学结合态。结果表明,渗氮层与润滑油添加剂之间发生了意想不到的良好交互作用,渗氮钢在质量分数为1.25%氮硼酸酯的润滑条件下表现出最低的摩擦因数和磨斑直径,比未渗氮钢分别降低了34%和45%;分析证明,渗氮层的摩擦表面生成了高BN质量分数的摩擦反应膜是获得优异摩擦学性能的主要原因,而在未渗氮钢摩擦表面未检测到BN。     

离子渗氮／ 渗硫层转动微动摩擦学行为研究

利用渗氮/渗硫复合处理在LZ50钢表面制备离子渗氮/渗硫层,在干态及不同角位移幅值下对渗层及其基体材料进行转动微动磨损试验,利用扫描电子显微镜、能谱仪和2D/3D轮廓仪对磨痕进行微观分析。试验结果表明：渗氮/渗硫层改变了基体材料的微动运行工况图,部分滑移区和滑移区边界向部分滑移区移动,滑移区运行范围增大;在部分滑移区,渗层的摩擦因数明显低于基体材料,其损伤十分轻微;在滑移区,次表层剥落的硬质颗粒使得稳定阶段摩擦因数高于基体材料,磨损机制为磨粒磨损、氧化磨损和剥层。     

离子渗硫层在油润滑条件下的转动微动摩擦磨损性能

利用低温离子渗硫技术在LZ50钢表面制备渗硫层,在干摩擦和油润滑条件下开展不同角位移幅值的渗硫层转动微动磨损试验,并利用扫描电子显微镜、能谱仪和轮廓仪对磨斑进行微观分析。试验结果表明:与干摩擦相比,油润滑条件下离子渗硫层呈现出不同的微动运行工况图,部分滑移区和滑移区的界限向左移动,滑移区的运行范围增大;在部分滑移区,渗硫层在油润滑条件下的摩擦因数几乎不变,且明显低于干摩擦,损伤十分轻微;在滑移区,渗硫层在油润滑条件下的摩擦因数仍低于干摩擦,呈现"初始-爬升-稳定"3个阶段,其磨损机制为磨粒磨损和剥层。     

ESPCP系统推力球在原油态下摩擦磨损性能研究

利用SRV摩擦磨损试验机模拟了潜油螺杆泵采油系统（ESPCP系统）推力球在原油为润滑介质时的摩擦磨损性能，通过不同热处理的GCr15钢球与GCr15钢盘的摩擦磨损性能研究，考察了等离子渗氮GCr15钢代替淬火GCr15钢的可行性；利用X射线散射（XRD）对等离子渗氮GCr15钢表面进行成分分析，考察了以原油为润滑介质时，钢盘的摩擦磨损性能。结果表明，GCr15钢等离子渗氮后在提高表面硬度的同时，其抗磨性能大幅度提高。通过扫描电子显微镜（SEM）和X光电子能谱仪（XPS）对磨斑表面形貌和表面成分进行了分析，表明等离子渗氮层具有更好的抗磨、减摩性能和更高的承载能力。     

氮碳共渗-渗硫复合层的摩擦学行为

采用离子氮碳共渗-离子渗硫复合处理技术在CrMoCu合金铸铁表面制备了氮碳共渗-渗硫复合层,并对未渗及复合渗表面在含硫添加剂液体石蜡润滑下的摩擦学行为及其磨损表面形貌和成分进行了测试.结果表明,在含硫添加剂润滑下,复合层与含硫添加剂产生协同作用,生成钼的化合物、磷酸盐和硫化物等化学反应膜使复合渗表面的摩擦系数较未渗表面降低了25%,耐磨性较未渗表面提高了50.1%.     

含纳米SiO_2液体石蜡润滑下FeS固体润滑复合层的摩擦学性能

采用离子氮碳共渗与离子渗硫复合处理技术在45#钢表面形成FeS固体润滑复合层,在摩擦磨损试验机上考察其在含0.1%(质量分数)纳米SiO2液体石蜡润滑下的摩擦学性能。结果表明:制备的FeS固体润滑复合层表面微纳米量级的硫化物颗粒与微纳孔隙分布均匀,其相组成主要为FeS、FeS2和Fe3N;在0.1%纳米SiO2液体石蜡润滑下,复合层与纳米SiO2添加剂产生协同作用,磨损表面形成了由硫化物、硫酸盐、氮化物等组成的化学反应膜,使FeS固体润滑复合层表面摩擦因数最低,始终保持在0.08左右,体积磨损量最小,比未渗表面(摩擦6min)降低了96%,比渗硫表面和氮碳共渗表面分别降低了89%和22%。