双辉光离子渗铜对缸套-活塞环摩擦学性能的影响*

为研究铜元素对缸套-活塞环摩擦学性能的影响,通过双辉光离子渗透技术在缸套材料表面加工出不同厚度的渗铜改性层,使用RTEC多功能摩擦磨损试验机开展不同负载、不同润滑条件下的模拟试验,采集并分析试验过程中的摩擦因数以及试验后体积磨损量和磨损表面形貌,研究渗铜改性层对缸套材料摩擦学性能的影响规律及作用机制。结果表明：渗铜处理可有效降低缸套-活塞环摩擦副的摩擦因数,减少磨损量;高载荷和干摩擦条件下渗铜改性层的减摩抗磨作用效果尤为显著,最高可使摩擦因数分别降低13.15%和30.86%,磨损量分别降低30.70%和38.57%;渗铜后缸套-活塞环磨损表面形貌平整,摩擦表面形成了铜含量较高的润滑膜层,该表面膜起到了减摩、耐磨的作用。     

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。     

表面修饰纳米铜添加剂与硫化烯烃棉籽油复合效应研究

利用四球试验机研究了润滑油纳米铜添加剂与硫化烯烃棉籽油复配体系的摩擦学性能。结果表明,2种添加剂都具有良好的抗磨减摩性能。在试验添加量范围内,润滑油纳米铜添加剂与硫化烯烃棉籽油复配体系具有一定的抗磨协合效果,且两者的添加量各为0.3%和1.5%(质量分数)时,复配体系抗磨协合效果最佳。采用现代表面分析技术对最佳复配润滑体系钢球磨斑表面的形貌和表面膜的元素组成进行了分析,推断其摩擦表面上由金属Cu形成的沉积膜和S、P等元素形成的化学反应膜共同组成复合表面膜,使复配润滑体系呈现良好的摩擦学协合效果。     

硼类化合物极压抗磨润滑油添加剂的研究进展

对硼类化合物润滑添加剂的制备、性能和研究现状进行了总结，着重介绍了其摩擦学性能、抗磨减摩作用和摩擦化学机理，特别是渗硼作用、稀土元素对渗硼的催化作用、添加剂问的协同抗磨减摩作用；给出了提高其抗水解性能的方法，如对硼酸盐进行表面修饰、在有机硼酸酯分子中引人钛原子；简单介绍了多功能硼类化合物润滑油添加剂和硼化硫代磷酸酯；指出了硼类添加剂的环境污染效应。     

硬质合金稀土固体渗硼工艺研究

硬质合金具有较好的强度和韧性,在工业领域中应用广泛。通过固体渗硼工艺在硬质合金表面形成一层硬化层,能提高其硬度和耐磨性。对YG类硬质合金进行了稀土固体渗硼试验,采用XRD和金相显微镜观察渗硼层物相和厚度,研究了硬质合金Co含量、渗硼温度、渗硼时间和渗剂配方对渗硼层厚度的影响。结果表明,各种工艺参数均对渗硼层厚度有不同程度的影响,稀土元素具有催渗作用。     

45钢自蔓延高温渗硼共晶化的组织结构研究

研究了45钢的自蔓延高温渗硼共晶化，对渗层进行了组织形态及物相结构分析，结果表明，采用自自蔓延高温渗硼共晶化，可在工件表面形成一层具有共晶组织的渗硼层，渗层与基体呈冶金结合；汉层中硼的分布明显高于基体，在渗层与基体的结合处，硼的分布陡降，不存在明显的过渡区。     

含硫润滑油添加剂的制备及性能研究

在催化剂作用下,合成一种含有二丁基二硫代氨基结构的有机硫化酯润滑油添加剂（CNSB）。利用四球摩擦磨损试验机考察CNSB在100 N基础油中的摩擦学性能,采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分别分析磨损表面形貌和磨斑表面元素组成。结果表明：合成的CNSB作为润滑油添加剂具有较好的极压减摩性能,并明显优于同等条件下的二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP）。SEM和EDS表明,在摩擦过程中CNSB会发生分解并在摩擦副表面发生化学反应,生成一层由有机硫化物、硼的氧化物等组成的致密保护膜,从而有效减轻钢球摩擦副表面的擦伤和磨损,且CNSB中的B元素也与S元素发生了协同作用,在一定程度上起到了抗磨减摩作用。     

有机硫化酯润滑油添加剂的制备及性能研究

在催化剂作用下,合成一种含有二丁基二硫代氨基结构的有机硫化酯润滑油添加剂(CNSB)。利用四球摩擦磨损试验机考察CNSB在100 N基础油中的摩擦学性能,采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分别分析磨损表面形貌和磨斑表面元素组成。结果表明:合成的CNSB作为润滑油添加剂具有较好的极压减摩性能,并明显优于同等条件下的二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)。SEM和EDS表明,在摩擦过程中CNSB会发生分解并在摩擦副表面发生化学反应,生成一层由有机硫化物、硼的氧化物等组成的致密保护膜,从而有效减轻钢球摩擦副表面的擦伤和磨损,且CNSB中的B元素也与S元素发生了协同作用,在一定程度上起到了抗磨减摩作用。     

水溶性硼酸酯的摩擦学性能研究

利用四球机和环块试验机考察了一种水溶性硼酸酯在水中的摩擦学性能,并用X射线光电子能谱仪(XPS)和电子探针(EPMA)对摩擦表面进行了分析。摩擦学试验表明水溶性硼酸酯在水中具有良好的润滑性能和承载能力。表面分析证明元素S,N和B在磨斑表面分布比较均匀,且B和S元素发生了摩擦化学反应。水溶性硼酸酯的抗磨作用机理是其在摩擦过程中发生了摩擦化学反应,生成了含硼酸、三氧化二硼、有机氮、二硫化亚铁、硫酸亚铁及摩擦聚合物等的复合膜,有效地提高了水基液的减摩抗磨性能。     

水溶性硼酸酯的摩擦学性能研究

利用四球机和环块试验机考察了一种水溶性硼酸酯在水中的摩擦学性能 ,并用X射线光电子能谱仪 (XPS)和电子探针 (EPMA)对摩擦表面进行了分析。摩擦学试验表明 :水溶性硼酸酯在水中具有良好的润滑性能和承载能力。表面分析证明元素S ,N和B在磨斑表面分布比较均匀 ,且B和S元素发生了摩擦化学反应。水溶性硼酸酯的抗磨作用机理是其在摩擦过程中发生了摩擦化学反应 ,生成了含硼酸、三氧化二硼、有机氮、二硫化亚铁、硫酸亚铁及摩擦聚合物等的复合膜 ,有效地提高了水基液的减摩抗磨性能     

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%。     

立方氮化硼表面硬化层的制备及性能

用渗硼和新型的等离子体浸没式氮离子注入技术（PⅢ）对Cr12MoV钢进行复合处理，制备出了含有立方氮化硼的表面硬化层。经X光电子能谱和X射线衍射分析发现硬化层中的组织主要是立方氮化硼（c-BN）、六方氮化硼（h-BN）、FeB和Fe2B。在与单独渗硼处理的Cr12MoV钢试样进行对比时，对立方氮化硼表面硬化层进行了维氏显微硬度和滑动摩擦试验。结果表明：硬化层具有高达48GPa的高硬度和优良的摩擦性能。     

离子轰击热处理技术对轴承钢摩擦学性能的影响

为提高轴承钢的摩擦磨损性能,采用离子轰击热处理技术在GCr15轴承钢的表面生成渗硫层、渗氮层和硫氮复合渗层.在球一盘摩擦磨损试验机上对比研究轴承钢原始表面、渗硫表面,渗氮表面与硫氮复合处理表面在油润滑下的摩擦磨损性能.利用显微硬度计分析不同表面的硬度;利用扫描电镜观察不同处理表面和磨损表面的形貌;利用X射线光电子能谱仪分析磨损表面边界润滑膜化合物的价态并研究元素随深度的变化.研究表明,GCr15轴承钢表面通过渗硫、渗氮、硫氮复合处理后在油润滑条件下摩擦磨损性能都可以得到比较明显的提高.轴承钢基体对渗硫层的支持作用有限,影响硫化层作用的发挥.高硬度的渗氮层在较低载荷下可以起到很好的减摩抗磨作用.硫氮复合处理盘由于在较软的共渗层下面存在高硬度的渗氮层,可以对表面的软质层提供更强的支持,在较苛刻的工况下,硫氮复合盘的摩擦学性能显得更加突出.     

含硫氮硼酸酯在菜子油中的摩擦学性能研究

合成了一种新型含硫氮硼酸酯润滑油添加剂，利用四球摩擦磨损试验机考察了其在菜子油中的摩擦学性能，并用x射线光电子能谱仪分析了磨斑表面的元素化学状态。结果表明：含硫氮硼酸酯可显著改善菜子油的减摩抗磨性能和承载能力；含上述添加剂的菜子油在摩擦过程中发生了摩擦化学反应，生成了含菜子油甘油酯、有机硫化物、硫酸亚铁、三氧化二硼等组成的边界润滑膜，从而改善了菜子油的摩擦学性能。     

CeO2添加量对铁基粉末冶金材料表面渗硼层组织与摩擦磨损性能的影响

在渗硼剂中添加CeO₂,采用固体粉末渗硼法对Fe-2%Cu-0.4%C铁基粉末冶金材料进行950℃×5 h渗硼处理,研究了CeO₂添加量(0,2%,4%,质量分数)对渗硼层显微组织和摩擦磨损性能的影响。结果表明：不同CeO₂添加量下的渗硼层均形成单一Fe₂B相;随着CeO₂添加量的增加,渗硼层的表面粗糙度增大,厚度、硬度及耐磨性能呈先增大后减小趋势;当CeO₂添加质量分数为2%时,渗硼层的厚度和硬度均最大,分别约为144μm和58.0 HRC,此时渗硼层的表面完整性相对较好,磨损量最小,约为0.008 g,耐磨性能最佳。     

新型硼氮型润滑油添加剂的合成及摩擦学性能

以植物油为原料合成了一种新型硼氮型润滑油添加剂,采用摩擦磨损试验机考察了它在加氢基础油和成品油中的摩擦学性能,结果表明此添加剂具有良好的抗磨减摩效果.用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪观察分析了磨痕表面的形貌及元素,发现磨损表面含有大量的硼元素,表明在摩擦过程中,通过物理吸附和化学反应在摩擦表面生成了含硼润滑膜,起减摩和抗磨作用.     

碳化硼及硅铁稀土激光熔覆层摩擦学性能研究

为考查稀土镧元素对硼的催渗作用及对激光熔覆层性能的影响，用铁粉、碳化硼、硅铁稀土等物质，在45^#钢试块表面熔覆一层高镧高硼激光熔覆层，并在摩擦磨损试验机上考察了熔覆层的摩擦学性能。通过熔覆层表面组织XPS(X射线光电子能谱仪)分析，探讨了在稀土镧元素作用下，熔覆层的组织性能变化及对摩擦副摩擦学性能的影响。试验结果表明：稀土元素加入改善了表层组织结构，避免了熔覆层表面开裂现象的发生，表层硬度及耐磨性能得到了显著改善，硅铁稀土加入量为5％～6％时熔覆层耐磨性能最佳。     

硼化植物油的摩擦化学研究

在植物油中引入硼,合成了新型润滑油添加剂硼化植物油。四球机摩擦磨损试验表明,硼化植物油具有极好的减摩、抗磨和极压性能,其润滑作用机理是由于长链植物油的载体作用、硼的缺电子以及两者的协同作用于摩擦金属表面形成了一层高强度的吸附膜和／或摩擦化学反应膜。     

有机硼化物离子渗硼

发展了以硼酸三甲脂Ｂ（ＯＣＨ３）３为渗剂的离子渗硼工艺，并探讨了基体温度，处理时间以及气相中渗剂浓度对硼化铁层的影响。渗硼时间为１ｈ以内可得到５μｍ厚的硼化铁层。一些处理参数会导致在硼化物层上形成硼－碳层，它将起着扩散垒的作用，阻止了硼化物进一步的生长。     

20钢多元共渗后的性能研究

采用低温气体多元共渗技术在20钢表面同时渗入C、N、O3种元素,在材料表面形成了厚且致密均匀的渗层。利用X射线衍射和扫描电子显微技术测定了渗层相的组成以及渗层的表面形貌,采用摩擦磨损实验和电化学测试技术对渗层和原始材料的耐磨性进行了对比试验研究。结果表明渗层以氧化物、氮化物和碳化物为主,且氮化物居多,相对于原始材料,硬度、耐蚀性提高,摩擦因数降低,这在工业生产中有广阔的应用前景。