电沉积纳米晶材料摩擦学尺寸效应研究

采用脉冲电沉积法制备了不同晶粒尺寸的纳米晶镍材料,实现了纳米晶粒的有效可控。考察了晶粒尺寸对纳米晶镍材料摩擦磨损性能的影响。结果表明:粗晶镍呈现严重的粘着磨损,随着晶粒的细化,硬度和强度的增加显著提高了镀层的抗塑性变形和抗粘着磨损的能力。电沉积镍具有明显的摩擦学尺寸效应,随着晶粒尺寸的减小,镍的磨损机制由粘着磨损逐渐转变为微磨粒磨损和氧化磨损,其摩擦因数逐渐降低,耐磨性显著增强。     

复合电沉积制备纳米钡铁氧体/钴镍合金磁性镀层

采用复合电沉积技术制备了纳米钡铁氧体(BaFe_(12)O_(19))/钴镍合金磁性镀层,研究了纳米钡铁氧铁颗粒对镀层表面形貌及磁性能的影响和镀液中BaFe_(12)O_(19)颗粒含量、电流密度、镀液温度、施镀时间等电沉积工艺参数对复合镀层矫顽力和最大磁能积的影响。结果表明:镀液中加入纳米钡铁氧体颗粒通过优化电沉积工艺可以制备出磁性复合镀层,可明显提高镀层的最大磁能积和矫顽力;以上四种工艺参数对镀层的最大磁能积和矫顽力有明显影响,但影响规律各不相同。     

脉冲电沉积制备的纳米晶钴-镍合金薄膜的摩擦学性能

采用直流电、单脉冲和双脉冲制备纳米晶钴-镍(Co-Ni)合金薄膜。用原子力显微镜(AFM)和表面轮廓仪分析薄膜表面形貌与表面粗糙度,用MV-2T显微硬度计测试薄膜的硬度,用球盘式摩擦磨损试验机的评价Co-Ni合金薄膜的摩擦磨损性能,用扫描电子显微镜分析Co-Ni合金薄膜的摩擦磨损机制。研究发现,电沉积技术显著影响纳米Co-Ni薄膜的表面形貌、硬度和摩擦磨损性能与机制。直流电制备的Co-Ni合金薄膜柱状晶较粗,硬度较小,但其表面粗糙度较小;双脉冲制备的纳米Co-Ni合金薄膜柱状晶较细,硬度最高,且表面粗糙度最小。双脉冲制备的纳米晶CoNi合金薄膜的磨损率比直流电制备的降低了近一个数量级,直流电制备的Co-Ni合金的磨损机制为严重黏着磨损和磨粒磨损,而双脉冲制备的Co-Ni合金薄膜表现为轻微的疲劳磨损和磨粒磨损。     

电沉积Ni-W合金纳米晶镀层组织形貌与显微硬度

采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、能谱分析(EDS)和扫描电镜(SEM)等方法研究电沉积Ni-W合金镀层。结果表明,镀层的晶粒尺寸在30 nm以内,为纳米晶镀层;电沉积过程中镀层首先在划痕和蚀坑边缘处优先沉积并生长,在优化的工艺条件下形成的镀层表面呈胞状紧密排列,显微组织均匀、致密,并且沉积态镀层的显微硬度一般都可达600 HV以上,经550 ℃热处理后,Ni-W合金镀层的显微硬度可增大到1 132.88 HV;优化的电沉积工艺参数为：钨酸钠(Na2WO4•2H2O)的浓度为30～50 g/L,电流密度为15 A/dm2,pH=7,温度为60～70 ℃。     

锌酸盐电沉积锌镍合金工艺研究

本文重点研究了锌酸盐电沉积锌镍合金的镀液组成及工艺条件；各因素对镀层合金成分的影响，并测试了镀液和镀层性能；最后得到了比较理想的电镀镍合金工艺。     

脉冲喷射电沉积纳米镍涂层的组织与耐腐蚀性能

采用脉冲喷射电沉积方法在45钢基体表面制备了纳米镍涂层,用扫描电镜和X射线衍射仪研究了平均电流密度对镍涂层表面形貌、微观组织结构及平均晶粒尺寸的影响,并进行了耐腐蚀性试验.结果表明:用该方法制备的纳米镍涂层表面比较平整、晶粒细小并且结合较致密,但晶粒间仍存在一定的孔隙;随着平均电流密度的增大,平均晶粒尺寸先变小再变大,当平均电流密度为39.8 A·dm-2时涂层最致密,平均晶粒尺寸最小(13.7 nm);纳米镍涂层试样的耐腐蚀性能有较大的提高,但经过一段时间后腐蚀速率有所上升,这可能与腐蚀介质的渗入有很大关系.     

冻干法制备不同晶型纳米磷酸锆及其摩擦学性能研究

为研究纳米添加剂磷酸锆(α-ZrP)微观形态结构对其摩擦性能的影响,通过调整冻干工艺参数,制备不同形貌及粒径的α-ZrP;利用场发射扫描电镜、透射电子显微镜以及X-射线衍射仪对制备的α-ZrP的微观形貌进行表征,在球盘式往复运动试验机上在不同工况下考察α-ZrP晶型对石蜡基础油摩擦磨损性能的影响。结果表明：通过控制聚乙烯吡咯烷酮添加剂的添加量,获得颗粒状、棒状以及片层状的α-ZrP,相同工况下颗粒状α-ZrP的摩擦因数最小;随冻结速率增加,α-ZrP的粒径减小,相同工况下其摩擦因数也减小;低速重载工况时,片状α-ZrP的摩擦学性能最好,而在高速轻载工况时,颗粒状α-ZrP的摩擦学性能更优。     

CuS-Fe2O3纳米复合薄膜的制备、表征和摩擦学性能

采用溶胶-凝胶法制备了纳米CuS-Fe2O3复合薄膜,研究了其微结构和摩擦学性能,并探讨了复合薄膜的磨损机制。用XRD,XPS,及AFM研究了薄膜的晶体结构、化学价态与表面形貌,用UMT-2研究了薄膜的摩擦学性能。研究结果表明,所制备的薄膜是均匀致密的,表面粗糙度为0.30 nm,CuS为粒径20 nm的正六面体结构,并且均匀分散在Fe2O3基体中;薄膜与GCr15不锈钢球对磨过程中表现出了很好的耐磨抗摩性能。CuS的摩尔分数为8%时的CuS-Fe2O3复合膜在滑动速度为150 mm/m in,载荷为1.5 N的条件下,摩擦因数为0.08,磨损寿命为4 200次,通过SEM观察薄膜的膜痕发现薄膜的磨损机制主要是轻微的擦伤、粘着转移和磨粒磨损。     

纯钛表面等离子渗镍合金层的显微组织及摩擦学性能

采用等离子表面合金化技术对纯钛进行表面渗镍处理,对渗镍后形成的合金层显微组织、物相组成及硬度进行了分析,并对其摩擦学性能进行了研究。结果表明:渗镍后在纯钛表面形成了与基体结合良好的钛-镍合金层,合金层主要由Ti2Ni、TiNi及钛相组成,厚约30μm,显微硬度约为570HV,合金层的干滑动摩擦磨损性能较纯钛基体的有很大提高。     

电火花沉积工艺参数对钴基合金强化层摩擦学性能的影响

为了制备优质的电火花合金强化层,提高强化层摩擦学性能,运用电火花沉积工艺,制备了钴基合金强化层,研究了沉积工艺参数对钴基合金强化层摩擦学性能的影响规律.研究结果表明:电参数、比强化时间和氩气流量对钴基合金强化层摩擦学性能产生重要影响;采用较小的输出电压和较高的充放电电容量,适中的比强化时间和氩气流量,可降低钴基合金强化层的摩擦系数,并显著提高强化层的耐磨损性能.     

纳米ZrO2增强CoCrW基复合材料的制备及高温摩擦学性能研究*

采用粉末冶金技术制备纳米级ZrO_2陶瓷颗粒增强的CoCrW基复合材料,使用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪等分析复合材料的微观形貌和物相组成,通过球-盘式高温摩擦试验机,研究复合材料与Si_3N_4球配副在室温至1 000℃下的摩擦学性能。结果表明:ZrO_2陶瓷颗粒显著提高了复合材料的硬度;复合材料摩擦因数随温度的升高先小幅下降然后升高,并随温度的进一步升高而减小,磨损率随着温度的升高先增大后下降并趋于稳定,其中含ZrO_2复合材料在高温下具有更低的摩擦因数和磨损率,表明ZrO_2陶瓷颗粒显著提高了复合材料的高温耐磨性能。在低温下ZrO_2陶瓷颗粒增强CoCrW基复合材料表现出不同程度的磨粒磨损和塑性变形,高温下的磨损机制为氧化磨损。     

硬脂酸修饰Sn纳米微粒的制备及摩擦学性能

为研究固体润滑剂软金属Sn作为润滑添加剂的摩擦学性能,采用原位表面修饰液相化学还原的方法制备了硬脂酸修饰Sn纳米微粒。通过XRD,TEM,FT-IR等分析手段对其形貌和结构进行了表征,在四球摩擦磨损试验机上考察了硬脂酸修饰Sn纳米微粒作为液体石蜡添加剂在不同添加量和不同施加载荷下的摩擦学性能。结果表明,所制备的纳米微粒具有四方晶型Sn的晶体结构,粒径细小,平均粒径5~10 nm,有机修饰层的存在能防止Sn纳米微粒被氧化。硬脂酸修饰Sn纳米微粒在中低负荷下作为润滑油添加剂具有良好的减摩抗磨性能,并且能够提高基础油液体石蜡的承载力。     

表面修饰Bi纳米微粒的制备及摩擦学性能

为研究低熔点金属纳米微粒作为润滑油抗磨添加剂的摩擦学性能,采用原位表面修饰液相化学还原的方法,制备了硬脂酸修饰B i纳米微粒,通过XRD,TEM,FT-IR等分析手段对其形貌和结构进行了表征,在四球摩擦磨损试验机上考察了所制备表面修饰B i纳米微粒添加在液体石蜡中的减摩抗磨性能。结果表明,所合成的纳米微粒具有斜方晶型B i的晶体结构,平均粒径10~20 nm,分散好,颗粒之间无团聚现象,有机修饰层的存在防止了B i纳米微粒的氧化。硬脂酸修饰B i纳米微粒在中低负荷下作为润滑油添加剂具有良好的减摩性能和较好的抗磨性。     

表面修饰纳米铜粒子的制备及其摩擦学性能

以微乳化化学还原法制备出表面修饰纳米铜粒子,它们在基础油中显示出良好的油溶性,在苯、甲苯等有机溶剂中有良好的分散性和分散稳定性。用四球摩擦磨损试验机考察了其在26#白油中的摩擦学性能,并对其摩擦化学作用机制进行了研究。结果表明,表面修饰纳米铜添加剂具有良好的抗磨和承载能力。磨斑的表面分析表明,纳米铜添加剂在边界润滑下形成了一层厚度约为13nm含单质铜的沉积膜是其具有良好摩擦学性能的主要原因。     

W-C-S-Mo复合薄膜的制备及力学和摩擦学性能

利用磁控溅射与磁过滤阴极真空电弧（MS/FCVA）复合沉积法,在不同偏压下在单晶Si基体上制备W-C-S-Mo四元复合薄膜;分析沉积偏压对薄膜纳米硬度、弹性模量和膜基结合力等力学性能的影响;在潮湿大气、真空环境下研究偏压对薄膜摩擦学性能的影响。结果表明,薄膜硬度、弹性模量和附着力随着沉积负偏压的增大呈现先增大后减小的趋势,在偏压-100 V时薄膜力学性能最好;负偏压-100 V下制备的W-C-S-Mo四元复合薄膜样品在潮湿大气和真空环境下均具有较好的摩擦学性能,拉曼测试发现,W-C-S-Mo复合薄膜在潮湿大气环境中的润滑作用主要由DLC提供,而在真空环境中薄膜中的软质相MoS2晶粒起润滑作用。     

Pb纳米晶的制备及表征

以铅粒为起始原料，聚乙二醇为保护剂和抗氧化剂，采用液相分散法成功地制备出了铅纳米晶．并采用投射电子显微镜和X-射线粉末衍射仪对其形貌和结构进行了研究。试验结果表明：液相分散法制取的铅纳米晶粉是近球形的小颗粒。同时具有与原料铅完全相同的晶体结构。另外．在四球试验机上察了铅纳米晶的摩擦学性能。     

沉积气压对W-S-C复合薄膜结构和摩擦学性能的影响

采用磁控溅射方法制备W-S-C复合薄膜,研究沉积气压对薄膜结构和摩擦学性能的影响。结果表明,复合膜以非晶或纳米晶结构生长,沉积气压低时薄膜中C含量高,薄膜结构致密;沉积气压高时薄膜中WSx含量高,薄膜致密性下降。复合膜硬度在HV420～500之间,并且随着沉积气压的增加,硬度逐渐下降。在潮湿大气中的摩擦磨损实验表明,实验载荷越大摩擦因数越小;随着沉积气压的增加,复合膜的摩擦因数先降低后增加;当沉积气压在0.45～0.55 Pa时,复合膜的摩擦因数最低约为0.1,耐磨性能最好。     

表面修饰硼酸镧纳米粒子的制备及摩擦学性能

以La(NO3)3.6H2O和Na2B4O7.10H2O为原料,添加硅烷偶联剂KH550,采用化学沉淀法制备出表面被修饰的硼酸镧纳米粒子;将制备的纳米颗粒按2%的比例加入纯基础油中制备成液固相分散体系,采用透射电子显微镜对体系的分散性进行表征,采用MMU-10G摩擦磨损试验机测试该分散体系对钢摩擦副的摩擦学性能。结果表明:该润滑油分散体系具有优异的抗磨性能以及良好的减摩效果,与纯基础油相比,在250 N、450 r/min转速下摩擦运行30 h的磨损率下降83%,摩擦因数下降30%。SEM、EDX分析表明,在摩擦过程中硼酸镧纳米材料参与了摩擦表面的成膜反应,起到了修复作用。     

油溶性氟化镧纳米棒的制备及其摩擦学性能研究

利用超声波辅助处理,在乙醇-水体系中,以二辛基二硫代磷酸双(β-)羟乙基十八胺盐为表面修饰剂制备了表面修饰氟化镧纳米棒,通过相转移法制得油溶性纳米氟化镧添加剂.通过X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)及热重仪(TG)表征了表面修饰氟化镧纳米棒的结构及形貌,利用离心沉降法和升温法结合研究了添加剂中纳米氟化镧在500SN基础油中的分散稳定性和高温稳定性,利用四球机考察了纳米氟化镧的摩擦学性能,并通过SEM和AES分析了钢球磨斑表面.结果表明:氟化镧纳米棒直径在4～7 nm之间,长度为20～30 nm;氟化镧纳米棒在500SN基础油中具有良好的分散稳定性,并可使基础油的最大无卡咬负荷值增加了109.61%,磨斑直径降低39.13%;AES结果表明,氟化镧沉积在磨斑表面形成一层复合膜,并且渗透入磨斑的亚表面,共同提高基础油的摩擦学性能.     

Ag掺杂对TiO2纳米薄膜结构及摩擦学性能的影响

采用溶胶凝胶法在普通载玻片上制备了TiO2和Ag/TiO2纳米结构薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)、X光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)及UMT-2摩擦试验机,考察了Ag掺杂量对薄膜组成结构、表面形貌及摩擦学性能的影响。实验结果表明,Ag掺杂量对TiO2薄膜表面形貌和减摩抗磨性能产生重要影响,低掺杂时Ag自润滑性能对薄膜摩擦性能的增强作用占主导,而高掺杂时其对薄膜的影响主要表现为恶化表面,从而导致摩擦性能下降。本研究测试条件下,掺杂量为5.0%(摩尔分数)时具有最佳的耐磨寿命和最低的摩擦因数。