CrN 活塞环涂层的磨擦学性能

以PVD方法在不锈钢渗氮活塞环基体上沉积了厚约30 μm的CrN涂层.采用2种GF-3等级的全配方发动机油作为润滑剂,在SRV试验机上,对比了具有/没有CrN涂层的不锈钢渗氮活塞环的摩擦学性能.试验结果表明,CrN涂层能使摩擦因数数较快的稳定且数值较低,同时活塞环及其对磨缸套的磨损量也大大降低,对磨缸套的磨损量减少了80%以上.SEM分析结果表明,由于CrN涂层具有较高的硬度和较低的表面粗糙度,可以降低磨粒磨损,且能使对磨的缸套试样较快地与之适配,从而促进了摩擦反应膜的形成和扩展,是摩擦因数和磨损量降低的主要原因.     

润滑油缺失工况下不同活塞环涂层对缸套摩擦磨损对比研究

为研究润滑油缺失工况下不同活塞环涂层在不同温度下与缸套的摩擦学性能,选取5种商用活塞环涂层,利用扫描电子显微镜观察不同涂层的截面形貌,利用往复式摩擦磨损试验机,在润滑油缺失工况下,分别在常温、200 ℃和350 ℃条件下进行摩擦磨损试验,利用轮廓仪和光学显微镜分别观察摩擦试验后的磨损量和磨痕形貌。结果表明：CrN基涂层和CKS涂层主要为黏着磨损,对缸套磨损大,不同温度下摩擦学性能稳定;含DLC涂层主要为磨料磨损,常温摩擦因数小,高温下不同涂层有较大差异,其中CDC+DLC涂层综合性能最佳。     

表面氮化对活塞环摩擦磨损参数的影响分析

用摩擦磨损试验机对铸铁活塞环在氮化前后与高硼铜铸铁缸套配合分别进行了半小时和一小时摩擦磨损试验,测量了氮化前后的活塞环表面摩擦系数和磨损量、磨损率,并对磨痕进行了分析。结果表明:未氮化活塞环摩擦系数大于氮化环,摩擦系数变化稳定性比氮化活塞环差,未氮化环磨损量较氮化环增大了约39.6%(半小时)及51.0%(一小时),未氮化环磨损率的一小时试验比半小时试验平均升高6.7%,氮化环磨损率降低了13.7%,与未氮化环配合的缸套磨损量较与氮化环配合的缸套的磨损量和磨损率与活塞环比较规律一致,表面磨痕显示未氮化环磨损剧烈,由此氮化处理提高活塞环-缸套摩擦副的稳定性,且耐磨性得到提高。     

活塞环表面离子镀硬质膜的摩擦学性能研究

为了改善发动机活塞环的摩擦学性能和提高其使用寿命,采用离子镀技术在活塞环表面制备了CrN硬质膜,并利用SRV摩擦磨损试验机考察了硬质膜的摩擦学特性,研究结果表明离子镀硬质膜的摩擦系数基本与镀铬层一致,但磨损量远低于镀铬层的磨损量,与两种涂层活塞环配副的缸套试样的磨损量基本相当。     

润滑条件与缸套材料对活塞环-缸套摩擦磨损特性的影响

在润滑油中未添加和添加质量分数0.1％MoS2润滑条件下,对YH31合金铸铁活塞环和不同材料(高硼铜铸铁和铬钼铝铸铁)缸套进行摩擦磨损试验,研究了润滑条件和缸套材料对摩擦因数、体积磨损量和磨损表面形貌的影响,分析了磨损机制.结果表明:Mo S 2的添加可以缩短活塞环与高硼铜铸铁缸套的磨合时间,延长稳定磨损时间,降低摩擦因数,减小体积磨损量;摩擦副表面磨痕较未添加MoS2润滑条件下细而浅,且未出现裂纹.在未添加MoS2润滑条件下,活塞环与铬钼铝铸铁缸套对磨比与高硼铜铸铁缸套对磨更早进入稳定磨损阶段,但稳定磨损持续时间较短,平均摩擦因数有所增大,体积磨损量大幅增加;活塞环的磨损机制均为抛光磨损,高硼铜铸铁缸套和铬钼铝铸铁缸套的磨损机制分别为磨粒磨损+疲劳磨损和磨粒磨损.     

低酸度乙醇润滑下几种活塞环材料的摩擦学性能研究

通过SRV试验机考察了乙醇润滑条件下CrN、WS2、渗氮、B4C活塞环材料与气缸材料对磨时的摩擦学性能．通过SEM、EDX、表面形貌方法对磨损表面进行了分析。试验结果表明：在乙醇的酸度较低的情况下，乙醇对材料有某种润滑作用，磨损以粘着磨损为主；在几种摩擦副材料中，CrN的摩擦学性能最好。     

缸套表面微凹坑对Ｃｕ－Ｓｎ/Ｃｒ多镀层活塞环摩擦性能的影响

选用表面没有微凹坑的铸铁缸套和表面加工有微凹坑的铸铁缸套,分别与Cu-Sn/Cr多镀层活塞环配对,采用往复式摩擦磨损试验机进行摩擦磨损试验,通过测量配对副的摩擦因数和磨损量和分析试样磨损前后表面形貌和成分,探讨高强化工况下铸铁缸套表面微凹坑对Cu-Sn/Cr多镀层活塞环摩擦性能影响。结果表明:表面有微凹坑的缸套与Cu-Sn/Cr多镀层活塞环配对时的摩擦因数、缸套磨损量、活塞环磨损量比表面没有微凹坑缸套的配对副分别低4.05%、52.25%、8.50%;缸套表面的微凹坑能够为从活塞环表面脱落的Cu-Sn镀层提供镶嵌点,使Cu-Sn镀层起到二次润滑的作用,延长了其作用寿命,减小了配对副的摩擦因数和磨损量。     

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。     

不同润滑油缸套涂层摩擦磨损性能研究

为了研究不同型号润滑油对有无涂层缸套摩擦磨损性能的影响，采用往复式摩擦磨损试验机进行样块试验，对DLC活塞环与有无涂层缸套及5W-30和10W-40润滑油进行配对对比试验，并通过扫描电镜观察其磨损后的缸套表面形貌。结果表明：5W-30和10W-40有涂层的样块平均摩擦系数分别为0.065 01和0.11，无涂层的样块平均摩擦系数为0.078 46和0.116;5W-30和10W-40有涂层的样块平均磨损量分别为0.317μm和0.274μm，无涂层的样块平均磨损量为1.688μm和1.861μm。结论：在相同试验条件下，有涂层样块的摩擦系数小于无涂层样块的摩擦系数，磨损量远小于无涂层区域的磨损量；在相同试验条件下，使用5W-30润滑油的摩擦系数小于使用10W-40的摩擦系数；涂层样块使用5W-30润滑油的磨损量略大于使用10W-40的磨损量；无涂层样块使用5W-30润滑油的磨损量略小于使用10W-40的磨损量；有无涂层对磨损量的影响很大，不同粘度的润滑油对摩擦系数的影响很大，但是不同粘度的润滑油对磨损量的影响较小。     

几种缸套与活塞环材料的选配磨损试验

缸套与活塞环是柴油机上一对极为重要的摩擦付。由于生产的分工,往往把缸套与活塞环分裂为两个单独的另件来生产,但是对于它们之间如何加以选配,使这对摩擦付处于最为耐磨的状态,这种工作却做得不多。鉴于以上情况,本文就几种缸套与活塞环材料在Amsler磨损试验机上进行了磨损试验,用以比较材料选配对磨损带来的影响。试验采用当前常用的两种缸套材料与四种活塞环材料组成八对摩擦付进行了磨损试验,对它们的结果利用金相显微镜、扫描电镜、铁谱仪进行了观察与分析。试验结果认为:相互配磨材料的变动会影响摩擦付的磨损量。由此可见材料选配恰当可以改善或提高摩擦付的耐磨性,作为摩擦付,要提高耐磨性必需考虑配磨的影响。     

无油压缩机气缸-活塞环摩擦磨损特性试验研究

为探究无油压缩机气缸与填充PTFE活塞环的配对摩擦磨损特性，在Rtec-instruments多功能摩擦磨损试验机上对不同表面处理工艺的不锈钢、铝合金气缸材料与不同配方填充PTFE活塞环材料进行配对摩擦磨损试验。通过对摩擦系数时序曲线的变化规律、摩擦副磨损前后表面形貌特征及填充PTFE磨损量的研究，选择最优摩擦学性能的气缸-活塞环的配对摩擦副。结果表明，铝合金与不锈钢表面进行PCVD处理相对于常规阳极氧化和镀铬更易在摩擦表面形成自润滑转移膜；PTFE填充碳纤维时，其摩擦系数时序曲线随磨合过程降低且较为稳定；考虑摩擦系数与相对磨损量，提出了综合摩擦系数作为配对摩擦副选材的依据；PCVD处理的铝合金材料与填充主材碳纤维PTFE的综合摩擦系数为6.1×10^-5，具有较低的综合摩擦系数、稳定的摩擦系数时序曲线和良好的表面形貌特征，可作为气缸-活塞环的配对摩擦副的优选方案之一。     

模具钢表面多弧离子镀CrAlN涂层的制备及其摩擦性能研究

为了改善模具钢表面质量,采用多弧离子镀技术在H13模具钢表面沉积CrAlN薄膜,探讨H13钢基体表面渗氮处理后对薄膜表面形貌、硬度、结合力、抗氧化性和摩擦磨损性能的影响。结果表明：基体表面渗氮处理前后制备的CrAlN涂层表面均匀致密,都有少量的大颗粒,涂层表面均呈CrN（200）面择优取向,而渗氮后制备的涂层CrN（200）面择优取向更强;基体H13钢经过表面渗氮后,硬度显著提高,对制备的涂层具有支撑作用,降低了裂纹产生倾向,提高了涂层产生裂纹的临界载荷,提高了涂层的膜基结合力;相较于基体表面未渗氮处理制备的CrAlN涂层,基体表面渗氮后制备的CrAlN涂层具有更高的硬度和结合力,更为优异的摩擦磨损性能,且抗高温氧化性能显著增强。     

二烷基二硫代甲酸钼(MoDTC)摩擦改进剂对GF-3等级全配方发动机油摩擦学性能的影响

利用SRV高温摩擦磨损试验机研究了二烷基二硫代甲酸钼(MoDTC)对渗氮活塞环／铸铁缸套在ILSACGF-3发动机油润滑条件下的摩擦学性能的影响。结果表明，MoDTC能与GF-3全配方发动机油中的ZDTP／磺酸钙添加剂体系产生协同作用，在活塞环和缸套表面生成减摩和抗磨的摩擦反应膜，从而显著降低并在较长时间内保持低摩擦系数(最低0．03)，同时缸套的磨损降低50％以上。     

激光微造型表面摩擦磨损性能研究

采用声光调Q二级管泵浦固体光源（DPSS）Nd：YAG激光器对缸套试件表面进行了,微造型州纹加工。在往复式活塞环-缸套摩擦磨损模拟试验机上进行了激光造型缸套试件与未造型光滑缸套试件的摩擦磨损性能对比试验研究。试验结果表明,在重载高速条件下,激光网纹试件与未造型试件相比,摩擦因数降低23％,磨损量降低66％。说明激光网纹沟槽具有贮油、积屑和动压润滑作用,同时激光加工的网纹淬火效应也有利于提高支承表面的耐磨抗擦伤性能。     

低摩擦纳米涂层气缸套工艺研究

气缸套活塞环是内燃机中一对重要的摩擦副,该摩擦副的性能优劣直接影响到内燃机动力性、可靠性、环保性、安全性等综合性能指标。随着发动机高功率、长寿命、低排放和低油耗的要求越来越严,活塞环已经采用PVD、DLC等高耐磨涂层,而这些将会对气缸套的耐磨性和减磨性提出更高的要求。本文主要介绍通过在缸套内表面形成一层纳米涂层,用来降低缸套表面的摩擦系数,最终达到降低活塞环和缸套磨耗的目的。     

不同基体CrN/CrCN多层涂层海水环境摩擦学性能研究*

为研究不同基体材料对CrN/CrCN多层涂层在海水环境下摩擦学性能的影响,采用多弧离子镀技术在H65铜合金、TC4钛合金和316L不锈钢基体上沉积CrN和CrN/CrCN多层复合涂层,通过XRD、SEM等技术对涂层的结构进行表征,通过结合力、硬度测试和摩擦磨损试验分析涂层在大气环境和海水环境下的力学性能和摩擦学性能。结果表明:CrN/CrCN多层涂层的内应力相对于CrN明显减小,且硬度相对CrN涂层较高;TC4钛合金为基体的涂层结合力较好且涂层硬度较高;在海水环境下涂层的摩擦因数相对于大气环境都有较大幅度下降,其中,以TC4钛合金和316L不锈钢为基体的涂层摩擦因数较小;以H65铜合金为基体的2种涂层在海水中的磨损率高于大气中,而以TC4合金、316L不锈钢为基体的CrN/CrCN多层涂层在海水环境下的磨损率低于大气环境;TC4钛合金为基体的CrN/CrCN多层涂层在海水环境下具有最低的磨损率,表明TC4钛合金更适合作为海水环境下CrN/CrCN多层涂层耐磨的基体材料。     

沉积温度对CrN涂层干摩擦及大豆油润滑下摩擦学性能的影响

为探究沉积温度对CrN涂层摩擦学性能的影响,同时寻找适合CrN涂层润滑的绿色润滑剂,采用磁控溅射技术在不同温度下制备CrN涂层。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、AFM原子力显微镜、划痕仪、纳米压痕仪和摩擦磨损试验机评价涂层的微观结构、力学性能,以及在干摩擦及大豆油润滑条件下的摩擦磨损性能。结果表明：在250 ℃下沉积的CrN涂层具有最致密的晶状结构,且力学性能最优。摩擦试验结果显示,在干摩擦和大豆油润滑下250 ℃下沉积的CrN涂层表现出最优的摩擦学特性。XPS分析表明,由于摩擦的存在,大豆油会在涂层表面发生摩擦化学反应并生成一层化学吸附膜,从而能有效减轻涂层的摩擦和磨损。250 ℃下沉积的CrN涂层具有最优的力学及摩擦学性能,且大豆油极为适合CrN涂层的润滑。     

不同涂层在甘油环境下的摩擦学性能对比研究

为提高甘油环境下摩擦副的抗磨能力,采用磁控溅射技术在单晶硅P(111)、316L不锈钢上分别制备DLC、CrN、TiN涂层。分别在大气及甘油环境下,利用多功能摩擦磨损试验机对涂层摩擦磨损性能进行对比研究,分析摩擦因数、磨损率及磨痕形貌的变化规律,并对比分析甘油环境中不同涂层与涂层配副在重载高速下摩擦力矩变化规律。结果表明:DLC涂层在大气环境下具有最优的减摩抗磨性能,DLC涂层和CrN涂层在甘油环境下均具有优良的减摩耐磨性能;在100 N载荷下DLC-CrN涂层配副在甘油环境下在整个测试过程中摩擦力矩比较小,且样块表面均无明显的磨损及划痕,表明DLC-CrN涂层配副在甘油环境及重载高速工况下具有优异的摩擦学性能。     

活塞环-缸套摩擦磨损性能的实验研究

活塞环-缸套的摩擦学性能直接影响内燃机的工作性能,降低活塞环的磨损量对提高内燃机的可靠性和耐久性,保证内燃机经济、可靠地工作具有决定性的作用。文中通过实验得出活塞环-缸套在不同工况下的摩擦磨损性能,根据实验结果绘制曲线进行分析,从中找出活塞环-缸套摩擦磨损的有关规律。     

38CrMoAlA钢表面多弧离子镀CrN涂层的制备及其耐摩擦腐蚀性能研究

为提高酸性条件下38CrMoAlA钢的耐摩擦腐蚀性能,采用多弧离子镀技术在38CrMoAlA钢和渗氮38CrMoAlA钢基体上沉积CrN、Cr/CrN涂层,通过XRD、SEM等方法对涂层的微观结构进行表征,通过硬度和结合力测试、开路电位和极化性能测试、摩擦磨损试验,研究涂层的力学、电化学以及摩擦学性能。结果表明:CrN和Cr/CrN涂层开路电位较高,腐蚀电流密度小,涂层表面处于轻微钝化态,可提高酸性条件下38CrMoAlA钢的耐腐蚀性能;CrN和Cr/CrN涂层的摩擦因数和磨损率均小于38CrMoAlA钢基体,表明2种涂层均可提高38CrMoAlA钢基体的摩擦学性能;以渗氮38CrMoAlA钢为基体的Cr/CrN涂层的硬度虽略小于以38CrMoAlA钢为基体的CrN涂层,但其具有更高的膜基结合力和更优的耐摩擦腐蚀性能。