表面织构对二硫化钼喷涂膜摩擦学性能的影响研究

在试件表面激光加工表面织构,采用喷涂法制备二硫化钼固体润滑膜,在环块摩擦磨损试验机上研究沟槽型表面织构对二硫化钼固体润滑膜的摩擦学性能的影响。结果表明,在一定的工况条件下,就固体润滑膜的寿命而言,微沟槽的几何参数存在最优值。分析发现,织构可以储存固体润滑剂,在一定的工况条件下,会使得织构内的固体润滑剂被挤出,不断地补充摩擦接触面间的固体润滑剂,使得固体润滑膜的寿命延长。     

激光微织构表面脂润滑性能试验研究

采用声光调 Q 二极管泵浦固体光源（DPSS）Nd∶YAG 激光器,在45＃钢试样表面进行激光微织构加工,采用 VYKO-NT1100三维形貌分析仪对微观织构形貌进行测量。以二硫化钼润滑脂为润滑剂,在 MMW-1A 型摩擦磨损试验机上进行微织构试样和光滑试样在不同工况条件下的摩擦性能对比试验。试验结果表明,在一定条件下,面积占有率为14％的微凹腔织构表面的脂润滑性能明显优于未织构光滑表面,且随着微凹腔面积占有率的增大,摩擦因数波动范围变小;凹槽织构表面较未织构光滑表面具有更好的润滑稳定性;在脂润滑条件下,激光微织构表面较未织构光滑表面摩擦因数最大可降低26％。     

微织构光固化填充h-BN的巴氏合金表面摩擦学性能

为了提高巴氏合金在油润滑条件下的摩擦学性能,在巴氏合金表面加工凹坑微织构并利用光固化填充方法填充六方氮化硼(h-BN)固体润滑剂,制备出h-BN与表面微织构相结合的复合润滑结构。研究复合润滑结构在油润滑条件下的摩擦学性能及其减摩润滑机制。结果表明：复合润滑结构的摩擦学性能远高于未织构面和纯织构面;当凹坑微织构直径较小时,织构密度为10%～20%时,复合润滑结构摩擦因数较小,而凹坑直径较大时,随着织构密度的增加,复合润滑结构摩擦因数逐渐减小;当织构密度小于20%时,凹坑直径较小的复合润滑结构摩擦因数小,当织构密度达到30%时,随着凹坑直径的增加,复合润滑结构摩擦因数减小。复合润滑结构能够改善巴氏合金表面摩擦学性能,是因为h-BN固体润滑剂的释放在巴氏合金表面形成了固体润滑薄膜,避免了润滑油膜较薄处的巴氏合金表面直接与45钢表面接触,且释放h-BN固体润滑剂后的微织构凹坑可以起到收集磨粒,储存润滑油的作用。     

六.防锈、润滑

固体润滑译文集广州热带机床研究所借阅号:5.54/23 内容有:固体和固体润滑;固体润滑剂的应用;影响树脂粘结固体膜润滑剂使用性能的因素;二硫化钼对各种金属的润滑;各种润滑剂和基底材料对摩擦和超高负荷的影响;民主德国使用二硫化钼润滑剂的概况;关于二硫化钼润滑机理的新见     

二硫化钼固体润滑球轴承的真空摆动特性

以常用精密二硫化钼固体润滑球轴承为研究对象,采用摆动试验装置,在真空环境中研究其在小角度往复运动工作模式下的摩擦力矩、磨损形貌、使用寿命。结果表明:在真空环境中小角度往复运动模式下,二硫化钼固体润滑轴承摩擦表面不能够形成有效的转移润滑膜,因而轴承摩擦力矩增大,滚道磨损严重,且在一定范围内摆动角度越小、摆动频率越高,轴承的摩擦力矩增加越大、滚道磨损越严重;工作在小角度往复摆动模式下二硫化钼固体润滑球轴承的运转寿命远小于同等接触应力条件下单向运转时的轴承运转寿命。     

硬质合金表面正弦微织构对其摩擦磨损性能的影响研究

为了探讨微织构对硬质合金表面摩擦磨损性能的影响,利用激光技术在硬质合金表面制备了一种正弦状沟槽型微织构,并在UMT-2摩擦磨损试验机上进行直线往复式摩擦磨损试验。试验分别在不同载荷、滑动速度和润滑条件下,对微织构化硬质合金表面的摩擦磨损性能进行评价。研究表明:硬质合金表面加工微织构并添加固体润滑脂能够有效降低硬质合金表面的摩擦系数;在同等条件下,正弦型微沟槽表面比传统直线型微沟槽表面具有更好的减磨性能;在高载荷和高滑动速度并添加润滑脂的条件下,正弦型微织构试样表面的减磨性能最好。     

纳米固体润滑颗粒对微织构表面摩擦学性能的影响研究

基于RTEC-MFT-5000型多功能磨损试验机,研究了纳米固体润滑颗粒作为润滑油添加剂对微凹坑织构表面摩擦学性能的影响。在研究中,应用NanoFocus共聚焦显微镜观测试样表面微织构形貌,获取磨痕处二维截面轮廓图。借助扫描电子显微镜和能谱仪,对磨损区域微凹坑形貌及磨痕部位微凹坑内外的元素成分进行分析。研究结果表明,添加纳米固体润滑颗粒的润滑油,在不同工况条件下均具有较优的减摩特性,固体润滑颗粒作为添加剂有助于在磨损区域形成一层固体润滑膜,减小摩擦副之间的摩擦因数,提高耐磨性能。含有纳米二硫化钼固体颗粒添加剂的润滑油,其减摩抗磨效果优于含有纳米石墨固体颗粒添加剂的润滑油。表面微织构技术与纳米固体润滑颗粒添加剂相结合,可以表现出更为优异的协同润滑效果。     

石墨干膜润滑剂在碳钢表面摩擦磨损性能试验研究*

传统油或脂润滑剂在极端工况环境下无法满足碳钢类零件的减摩要求,采用干膜润滑剂是提高极端工况环境下碳钢表面摩擦磨损性能的可行性方法。采用超声波分散方法制备以石墨粉末为基体的干膜润滑剂,使用压力喷涂技术使其沉积在碳钢试件表面,在端面摩擦试验仪中开展干摩擦和石墨干膜润滑剂润滑下摩擦磨损性能对比性试验研究。试验结果表明：石墨干膜润滑剂在碳钢表面的沉积效果较好,沉积的石墨干膜润滑剂具有较好的润滑性能,可以有效地保护碳钢表面不被过度磨损;喷涂石墨干膜润滑剂的碳钢试件的工作寿命随着压力载荷和主轴转速的增大而缩短,负载和滑动速度的联合作用会加速涂层向稳定方向的过渡;磨损过程中形成的微观润滑剂颗粒会形成颗粒流润滑,适当添加石墨颗粒粉末可能会延长润滑剂正常发挥减摩作用的时间。制备的石墨干膜润滑剂为碳钢在极端工况环境下的减摩提供了支持。     

关节轴承固体润滑处理工艺

介绍一种关节轴承固体润滑处理技术,制备的固体润滑膜以无机盐和活性金属离子为黏结剂,提高了膜层的耐压强度和耐温性能;以石墨和二硫化钼复合材料为润滑剂,提高了关节轴承在不同工况条件下的承载能力和润滑性。经固体润滑处理的轴承内圈外表面润滑膜层均匀、外观细致,实际使用效果良好。经检测,形成的固体润滑膜与金属基体有较强的结合力,在特殊工况条件下能够满足承载和润滑性能的要求。     

GCr15钢微织构表面固体润滑性能研究

为研究不同表面处理方式对PTFE/GCr15钢配副表面摩擦学性能的影响,采用Nd:YAG纳秒激光器对GCr15轴承钢下试样表面进行激光织构加工,并以纳米MoS₂固体润滑剂作为润滑介质,以黏结有PTFE自润滑衬垫的圆柱销作为上试样进行对摩试验。研究发现:PTFE自润滑衬垫与微织构GCr15摩擦副在干摩擦条件下摩擦因数较低,仅为0.137,而在纳米MoS₂固体润滑剂润滑条件下,其摩擦因数进一步下降为0.123,且波动较小。通过EDS分析表明,表面微织构、聚四氟乙烯衬垫与纳米MoS₂润滑介质三者具有协同润滑减摩效应,可摩擦副表面生成一层由PTFE与纳米MoS₂材料组成的致密、平滑复合润滑膜,有效改善对摩副之间的润滑特性。研究表明,通过表面激光织构技术与固体自润滑技术(添加纳米MoS₂)的有效集成融合,可进一步改善PTFE/GCr15钢配副的润滑性能。     

激光微织构表面黏结型固体润滑膜性能研究

采用声光调Q二极管泵浦Nd∶YAG激光器在45#钢表面进行织构化处理,并填充不同的黏结MoS2基复合固体润滑剂;在销盘线接触的摩擦磨损试验机上研究含不同配比复合固体润滑剂的织构表面的滚动摩擦性能。研究结果表明:织构表面填充黏接型复合固体润滑剂改善了其摩擦性能,其中填充含质量分数50%MoS2复合固体润滑剂的织构表面的摩擦因数最低;在线接触滚动过程中,黏结MoS2基复合固体润滑剂织构表面的摩擦因数均随着载荷和转速的增大而减小,这是因为高速重载促进了转移膜在对偶面的形成,该转移膜显示出良好的减摩性能。     

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。     

纳米粗糙间隙中季戊四醇四酯的薄膜润滑行为

采用分子动力学模拟方法建立光滑和粗糙2种固体壁面结构,研究季戊四醇四酯润滑剂在不同压力、薄膜厚度下,在恒定剪切速度和温度下的薄膜润滑行为。分析壁面间润滑薄膜的密度分布,以及剪切过程中润滑剂的速度分布。输出固体壁面在x向和z向的力学响应,并计算摩擦因数。结果表明：表面纳米结构降低了润滑薄膜的厚度,减弱了润滑薄膜分层现象;当润滑薄膜厚度较大时,V形纳米沟槽有助于减小薄膜润滑系统的摩擦因数;润滑薄膜厚度较小时,V形纳米沟槽表面润滑状态容易从流体润滑转变到边界润滑状态,摩擦因数增大。     

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。     

粘结固体润滑膜的摩擦学特性研究

采用2种不同的固体润滑粉末(石墨和二硫化钼)分别与溶剂、粘结树脂组合制得粘结固体润滑剂,涂敷于钢板表面成膜,然后对得到的粘结固体润滑膜的润滑性能、物理化学性能和耐磨性能进行了测试。结果表明:粘结固体润滑剂中的固体粉末含量越多、颗粒越细,润滑膜的润滑性能越好,但固体粉末含量的增加影响了润滑膜的干燥时间,附着力、柔韧性和耐冲击性能也变差;只有当润滑剂中加入了适量固体粉末后,得到的润滑膜的减磨效果最佳。     

织构化刀具切削性能测试及切削温度仿真分析

研究织构化硬质合金刀具对切削Ti6Al4V钛合金性能的影响。在干切削和低温微量润滑(CMQL)条件下,通过开展无织构和织构化刀具切削试验,分析不同刀具在不同润滑条件下切削力和摩擦因数变化规律。结果表明:微沟槽刀具在CMQL条件下的切削性能最好,在干切削条件下的切削性能最差,表明微沟槽在CMQL条件下能有效改善刀具的摩擦学性能,而在干切削条件下反而增大了刀具的摩擦磨损。通过仿真分析织构化刀具高速干切削条件下的切削温度,结果表明:织构化刀具干切削条件下的切削温度高于无织构刀具,这是因为表面织构增大了刀具表面的粗糙度,加剧了刀-屑界面摩擦。     

面接触条件下织构表面摩擦特性研究

为研究织构表面对面接触摩擦副摩擦特性的影响,设计和制造4个表面高度算术平均值相同、表面微凹坑面积占有率分别为7%、14%、21%、28% 的试件,选用HDM20端面摩擦磨损试验机,针对油润滑和脂润滑两种润滑剂,在不同载荷、转速等工况和不同摩擦副配对材料等条件下进行了试验研究,探讨表面形貌对摩擦特性的影响规律,并使用Talysurf CCI Lite 非接触式三维光学轮廓仪对试样进行三维表面测量,采用ISO25178定义的体积参数和连通性系数对三维表面形貌进行表征,从而得出表面体积参数及连通性系数与摩擦因数的关系。结果表明：在油润滑条件下表面形貌的微观结构特性对摩擦的影响要比脂润滑条件下的更显著;在钢对铜摩擦副条件下织构表面的摩擦因数变化比较复杂,在钢对钢摩擦副条件下织构表面的摩擦因数变化相对平稳;在不同的条件下,最优的表面微观结构特性也不同;将连通性系数和体积参数结合起来对表面形貌进行表征将更有利于表面微观结构特性的摩擦学设计。     

二硫化钼润滑材料在我厂的应用

二硫化钼是固体润滑剂,它有许多优良的性能,对高温、高速、高负荷、有化学腐蚀性和超高真空条件下的设备有优异的润滑功效,尤其适用于油类润滑难以维持,处于边界状态的摩擦部位。我厂在毛主席革命路线指引下,成立了应用二硫化钼润滑新技术试验小组,由专人负责,在厂里一些设备和机械加工中推广应用二硫化钼润滑材料,现将情况介绍如下:     

镶嵌固体润滑剂的硬质合金摩擦学性能研究

在硬质合金YT5表面利用微细电火花加工小孔,并装填MoS2固体润滑剂以改善基体表面的摩擦磨损性能.在UMT摩擦试验机上进行摩擦磨损试验,结果表明:装填固体润滑剂MoS2的微孔表面比光滑表面的摩擦系数显著降低,改善了摩擦表面磨损工况,表现出良好的减摩和润滑效果.结合SEM和EDX分析微孔固体润滑的机理:在摩擦过程中,存储于微孔中的固体润滑剂受到相对摩擦和挤压作用而粘着、拖覆在基体表面,形成一层固体润滑膜,从而起到减摩润滑作用.表面微孔润滑技术是提高基体表面摩擦磨损特性的有效方法,但需通过合理设计微孔结构尺寸,兼顾微孔表面的减摩润滑作用和基体的物理机械性能之间的平衡.     

织构化AlCrN涂层表面的摩擦磨损性能研究

为了探讨微织构对硬质涂层表面的摩擦磨损性能的影响,利用激光技术在AlCrN涂层表面制备了一种沟槽型微织构,并在UMT-2摩擦磨损试验机上进行往复式摩擦磨损试验。试验分别在不同载荷、滑动速度和润滑条件下,对微织构化AlCrN涂层表面的摩擦磨损性能进行了评价。研究表明,涂层表面加工微织构能够有效提高表面摩擦磨损性能,在低载荷和高滑动速度条件下,微织构的作用最大,而织构表面添加润滑脂能够更有效地提高减磨效果。