织构化钛合金表面MoS_(2)薄膜的制备及其微动摩擦学性能研究

钛合金作为1种性能优异的轻金属结构材料,其较差的耐磨性限制了钛合金在摩擦学领域的应用.本文中通过将表面织构化与固体润滑薄膜相结合在钛合金表面制备了MoS_(2)复合润滑薄膜,考察了织构参数以及摩擦对偶材料对其微动摩擦学行为的影响.研究表明:当摩擦对偶为GCr15球时,表面织构化与固体润滑剂相结合能显著减小材料的磨损和延长润滑寿命,织构密度为20%的样品表面容易形成转移膜,润滑寿命最长.而当摩擦对偶为TC4球时,在相同测试条件下,表面复合结构的抗磨寿命远低于摩擦对偶为GCr15球时的寿命.摩擦对偶材料影响着复合润滑结构的润滑寿命,表面织构能够起到补充固体润滑剂和捕获磨屑的作用,从而达到抗磨减摩的目的,同时适宜的织构密度能明显延长复合润滑结构的微动寿命.

氮化硅陶瓷轴承球的滚动摩擦磨损特性与损伤行为

Si_(3)N_(4)陶瓷轴承球相比于钢球具有极限转速高,承载能力强,耐高温和耐酸碱腐蚀的优点,并表现出一定的自润滑性能,以绝对的优势作为滚动体被广泛用于高速轴承中,已成为高速、高精密轴承的关键部件.本文中通过模拟轴承真实服役工况的运动方式,开展Si_(3)N_(4)陶瓷轴承球的滚动摩擦损伤特性研究,分别考察Si_(3)N_(4)陶瓷轴承球与轴承钢滚道在无润滑和脂润滑条件下的滚动摩擦磨损状态和表面损伤行为,剖析Si_(3)N_(4)陶瓷轴承球滚动摩擦损伤行为演变规律与损伤机制.结果表明:Si_(3)N_(4)陶瓷轴承球与滚道在滚动摩擦磨损过程中,润滑脂的引入显著降低了滚动摩擦系数,尤其缓解了Si_(3)N_(4)陶瓷轴承球的疲劳损伤行为;无润滑条件下,Si_(3)N_(4)陶瓷轴承球滚动摩擦损伤机制主要为疲劳损伤和黏着磨损,且伴有摩擦化学反应;脂润滑条件下,Si_(3)N_(4)陶瓷轴承球滚动摩擦损伤机制主要为磨粒磨损和微脆性断裂.

S-N型功能分子用作多功能添加剂的缓蚀及摩擦学行为研究

利用电化学、摩擦学试验和量子化学模拟等手段,研究了巯基甲基噻二唑(MMT)和二壬基萘磺酸(DNS)这2种功能分子作为缓蚀剂的缓蚀性能和作为极压抗磨添加剂的摩擦学性能及其作用机理.电化学试验表明,DNS分子的缓蚀能力较差,缓蚀效率为58.6%;MMT分子表现出优异的缓蚀能力,缓蚀效率达93.3%.摩擦学试验表明,DNS作为添加剂时,油样的摩擦系数与PEG基础油的摩擦系数相当,磨损量增大;MMT作为添加剂时,油样的摩擦系数和磨损量较PEG基础油明显降低,极压性能较基础油明显提高.量子化学模拟结果表明,DNS分子与钢表面具有更高的反应活性,因此作为极压抗磨和缓蚀添加剂,加剧了金属的腐蚀和磨损.表面分析结果表明,DNS分子润滑下的磨斑表面主要起到减摩作用的是铁的氧化物和FeSO_(4)等.MMT分子润滑下的磨斑表面的摩擦产物为Fe_(2)(SO_(4))3、FeS_(2)、铁的氧化物以及含氮有机物.

高频交变电场作用下静态绝缘轴承中润滑脂的老化行为

高频电压诱导的电机轴承电蚀和润滑失效是影响变频驱动系统可靠性的关键问题。为探究高频交变电场环境下润滑脂的老化机制,基于绝缘轴承耐高频交变电压性能试验,详细研究了球与沟道接触区润滑脂的老化特性,结果表明:尽管有绝缘涂层的保护,润滑脂在无机械剪切作用下仍然会发生明显的性能衰退,具体表现为颜色加深,分油率降低,稠度增大以及导电性能和介电性能的改变。测试发现,在高频交变电场作用下绝缘轴承润滑脂稠化剂结构被破坏并发生团聚,其中夹杂有以金属纳米颗粒为核心的黑色团块,老化润滑脂的直流体积电阻率明显下降并具有更高的等效串联电阻和损耗因子。

织构化钛合金表面二硫化钨磷酸盐涂层的制备及其宽温域摩擦学性能

本文中以水为分散介质,二硫化钨为固体润滑剂,二氧化锆为增强相,磷酸二氢铝为黏结剂,采用喷涂工艺在织构化的钛合金表面制备环境友好型的磷酸盐涂层.考察涂层在室温~400℃范围内的摩擦磨损性能,并探究涂层与钛合金表面微织构的协同减摩抗磨机制及其对涂层磨损寿命的影响.结果表明:钛合金表面的二硫化钨磷酸盐涂层在宽温域条件下展现出良好的减摩抗磨性能.在400℃时,含有涂层的钛合金磨损率可降低至1.3×10^(−4)mm^(3)/(N·m),比钛合金基底的磨损率降低了45%.在钛合金表面构筑微织构,可进一步改善涂层的耐磨损性能,延长宽温域条件下的磨损寿命.在室温~400℃温度范围内,钛合金织构化表面涂层与TC4球对摩的摩擦系数均可低至0.30以下,磨损率可低至1.2×10^(−5)mm^(3)/(N·m)以下.同时提出了高温条件下涂层的润滑机理,以及表面微织构与固体润滑涂层间的“机械互锁”与“自补偿润滑”的减摩抗磨机制.

锂基润滑脂微观结构表征的扫描电镜样品制备方法及应用

为准确表征锂基润滑脂中分散于高黏稠基础油的锂皂纤维形貌和交联状态,以溶剂浸泡法为基础,通过优化溶剂浸泡及溶剂去除过程,提出了溶剂取代凝胶化-真空冷冻干燥法预处理扫描电子显微镜(SEM)用锂基润滑脂样品,并采用该方法研究了不同锂皂稠化剂的纤维微观形貌和空间交联状态。结合流变学分析技术,对不同老化状态下锂基润滑脂的胶体结构及微观结构进行分析。结果表明:低亲和性的甲苯溶剂在有效去除基础油的同时能够很大程度地保持稠化剂网络结构,溶剂取代凝胶化-真空冷冻干燥法可以有效揭示稠化剂纤维结构和稠化剂柔性网络结构特征;热老化过程对锂基润滑脂胶体结构破坏较小,但氧化后的基础油与皂纤维亲和性增加,导致稠化剂出现明显团聚,机械/热老化过程对锂基润滑脂胶体结构破坏严重,稠化剂纤维出现明显的碎裂堆积现象。

环烷酸铋与金属减活剂在润滑脂中的协同作用研究

本研究中选择三种金属减活剂:苯并三氮唑类金属减活剂(T551)和噻二唑类金属减活剂(DMTD-8和DMTD-12),分别与环烷酸铋进行复配,利用铜腐、滴点和锥入度等方法考察复配添加剂对复合锂基脂基本理化性能的影响规律;然后通过摩擦学试验和表面分析等方法深入研究分析复配的添加剂间协同/对抗作用、对复合锂基脂承载能力及减摩抗磨性能的影响规律与作用机理.结果表明,环烷酸铋和三种金属减活剂的复配添加剂对复合锂基脂的基本理化性能影响较小,三种金属减活剂能够有效抑制环烷酸铋对铜片的腐蚀;环烷酸铋与苯并三氮唑类金属减活剂在极压性能和减摩抗磨性能上几乎没有协同作用,而与噻二唑类金属减活剂的协同作用明显,能够显著提升基础脂的承载能力和减摩抗磨性能,这种优异的协同效果归结于摩擦过程中生成的Fe_(2)O_(3)、Li_(2)O、FeS_(2)和Bi_(2)S_(3)等摩擦化学产物.

巯基苯并噻唑类离子液体在酯类润滑油中的抗氧化性能及摩擦学性能研究

本文中合成两种季鏻盐巯基苯并噻唑类离子液体,以传统多功能添加剂ZDDP为参照,对比考察离子液体在酯类润滑油中的抗氧化性能和摩擦学性能.旋转氧弹测试结果表明,两种多功能离子液体能够显著提升酯类油的氧化诱导期,且效果优于ZDDP,表现出优异的抗氧化性能;摩擦学测试结果表明,两种离子液体都能够降低酯类油的摩擦系数和磨损量,表现出优异的减摩抗磨性能.磨损表面分析发现,摩擦过程中离子液体在表面发生摩擦化学反应,生成具有低剪切性能的含S摩擦化学产物,进而起到减摩抗磨作用.所合成的季鏻盐巯基苯并噻唑类离子液体兼具抗氧化性能和减摩抗磨性能,是一种可用于酯类润滑油的多功能添加剂.

新型马尿酸盐类离子液体的腐蚀性与摩擦学性能

设计开发了3种马尿酸盐类离子液体:1-丁基-3-甲基咪唑马尿酸盐离子液体[BMIM][Hip]、胆碱马尿酸盐离子液体[CHO][Hip]和三丁基十四烷基鏻马尿酸盐离子液体[P_(44414)][Hip],通过电化学和摩擦学方法分别考察了这3种离子液体对低碳钢的腐蚀性,及其作为润滑剂对钢钢摩擦副的摩擦学性能,并与传统1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体([BMIM][BF_(4)])进行比较。结果表明:传统离子液体[BMIM][BF_(4)]对低碳钢的腐蚀性较强;合成的3种离子液体对低碳钢的腐蚀性均非常弱,其中[CHO][Hip]对低碳钢的腐蚀性最弱;此外,合成的3种离子液体在钢钢摩擦副上均表现出优异的摩擦学性能,使用[BMIM][Hip],[CHO][Hip],[P_(44414)][Hip]润滑时摩擦副的磨损量分别为使用[BMIM][BF_(4)]润滑时磨损量的9.3%,5.3%,18.1%。

添加剂与铝合金的相互作用研究 Ⅰ.静态反应膜及油润滑下的摩擦学性能

静态下分别于２５℃，９０℃及１８０℃下进行硫化异丁烯（ＳＯ）、亚磷酸二正丁酯（ＤＢＰ）、ＳＯ＋ＤＢＰ的混合物（质量比２０∶１）、二烷基二硫代磷酸锌（ＺＤＤＰ）及十二酸（ＬＡ）５种添加剂均以质量分数为２％的比例添加到液体石蜡（ＬＰ）中与铝合金进行油浸试验．用动－静摩擦系数精密测定仪评价了在铝合金表面上所形成的静态反应膜的摩擦磨损行为，并考察了上述添加剂在ＬＰ中对铝合金－钢摩擦副的润滑作用．结果表明：静态反应膜的摩擦磨损行为与添加剂的化学活性密切相关，其中ＤＢＰ最易与铝合金发生反应，故其反应膜具有最低的摩擦系数和最长的耐磨寿命；ＺＤＤＰ在１８０℃下的静态反应膜具有较低的摩擦系数和较长的耐磨寿命；ＳＯ、ＳＯ与ＤＢＰ的混合物及ＬＡ的静态反应膜则不具有减摩抗磨性能，预示这些添加剂在ＬＰ中不与铝合金发生较强的化学作用．含上述添加剂的ＬＰ润滑下的摩擦磨损试验显示，ＤＢＰ与ＺＤＤＰ具有较好的摩擦学性能．这表明添加剂在铝合金表面静态反应膜的摩擦磨损试验结果与其在常规润滑下的具有较好的相关性．

添加剂与铝合金的相互作用研究 Ⅱ.静态反应膜和润滑机制的FTIR及XPS研究

用红外显微镜（ＦＴＩＲ ｍ ｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）和Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）研究了静态下硫化异丁烯（ＳＯ）、亚磷酸二正丁酯（ＤＢＰ）、二烷基二硫代磷酸锌（ＺＤＤＰ）及十二酸（ＬＡ）以质量分数２％ 的比例添加到液体石蜡中与铝合金所形成的油浸反应膜的化学组成及结构．结果表明：ＤＢＰ易与铝合金发生化学反应并形成主要由亚磷酸铝组成的表面膜；ＺＤＤＰ在１８０ ℃下与铝合金反应形成主要含磷酸铝的表面膜；ＳＯ及ＬＡ 与铝合金不发生化学作用，但在９０ ℃或１８０ ℃下发生降解并在铝合金表面发生吸附．结合摩擦磨损试验结果与油浸反应试验结果发现，油浸试验后铝合金表面膜的摩擦磨损性能与添加剂的化学活性密切相关；ＤＢＰ最易与铝合金发生反应，相应表面膜摩擦系数最低，耐磨寿命最长；ＺＤＤＰ在１８０ ℃下与铝合金发生反应，其表面膜的摩擦系数较低，耐磨寿命较长；ＬＡ 及ＳＯ 不与铝合金发生作用，相应的表面膜的减摩抗磨性能不佳．

铝阳极氧化膜摩擦学性能的研究

考察了铝及阳极氧化铝的摩擦学性能研究表明 ,在摩擦过程中铝发生严重的塑性变形和粘着磨损 ,而阳极氧化铝硬度高 ,抗磨性强 ,使对偶钢材磨损。在阳极氧化铝的微孔中填充二烷基二硫代磷酸(DDP)修饰纳米硫化铅能够降低摩擦系数 ,减少阳极氧化铝对偶件的磨损。扩孔和热处理可以在微孔中填充更多的 DDP修饰纳米硫化铅。

两种粘结固体润滑涂层的研究及应用

介绍了2种粘结固体润滑涂层的研制及其应用：① 耐高温粘结固体润滑涂层，这种涂层可以在300 ℃下长期使用，400 ℃下短期使用，解决运动部件高温条件下的润滑和磨损问题。 ② 高承载粘结固体润滑涂层。研究表明，这种粘结固体润滑涂层承载能力高，能够在普通润滑油难以承受的载荷下 (如PV值高达4 900 N·m/s的运行工况) 起到良好的润滑作用。

聚硅氧烷-酚醛环氧共混胶粘剂耐高温性能的研究

利用UYA（差热法）考察了聚硅氧烷．酚醛环氧共混胶粘剂的耐高温性能，利用FT-IR分析方法研究了该胶粘剂的结构，并用环一块型摩擦磨损试验机评价了采用这种胶粘剂制备的粘接固体润滑膜的摩擦学性能。结果表明，聚硅氧烷一酚醛环氧共混胶粘剂具备较好的耐高温性能。

环氧改性氟碳重防腐涂料的研制

含氟聚合物优异的性能赋予了氟碳涂料优良的耐久性、耐候性和耐化学药品等性能 ,但是氟碳涂料的价格较高 ,限制了其应用范围 ,通过环氧树脂对氟乙烯 -乙烯基醚 (FEVE)型含氟聚合物进行了改性 ,考察了含氟聚合物、环氧树脂、固化剂、助剂等对改性氟碳涂料性能的影响。

45#钢表面激光织构化及其干摩擦特性研究

采用声光调的固体Nd:YAG激光器在45#钢表面进行了织构化处理;采用栓盘摩擦试验机考察了织构化对其摩擦性能的影响;用三维轮廓仪及扫描电镜对摩擦试验前后试样的表面形貌进行了分析.研究结果表明:经过激光织构化的45#钢表面形成了较为规整的微坑型结构.在相同试验条件下与未织构面对比,织构面的摩擦系数均有不同程度减小且表现得更为稳定,并且磨损率也得到一定的降低,这是由于所制备的表面微坑起到了捕获磨屑的作用.对不同织构密度及织构尺寸样品摩擦性能的考察结果表明较大的织构密度及较大孔径更有利于减摩抗磨.

激光表面织构化对GCr15钢摩擦磨损性能的影响

本文利用Nd:YAG固体脉冲激光对GCr15钢样品表面进行了微坑织构化处理,考察了激光表面织构参数对其摩擦性能的影响,同时通过扫描电镜等对磨斑表面进行了分析.结果表明:与光滑面试样相比,经织构化处理的样品表面在干摩擦条件下虽然摩擦系数较高,但表现出了较好的抗磨性能;在贫油润滑条件下,织构面的摩擦系数与磨损均明显小于光滑面;在低载低速下较小孔径织构面摩擦系数较小,随着速度及载荷的增大,较大孔径织构面表现出更好的摩擦学性能.采用Stribeck曲线探讨了织构化表面与光滑面在贫油润滑下的润滑机理,结果表明织构面在试验条件下均保持油膜流体润滑状态.

电沉积功能梯度材料的研究现状及展望

作为一种低温液相制备技术,电沉积法由于具有设备简单、操作方便、成本低等优点而更适合于制备功能梯度镀层。概述了国内外近几年电沉积功能梯度材料的最新研究成果。在前期研究工作的基础上,重点介绍了复合电沉积、合金电沉积以及电泳沉积技术制备功能梯度材料的研究进展。指出了功能梯度材料电沉积技术存在的问题及今后的发展方向。

环境友好润滑油的发展及其摩擦学研究现状

介绍了环境友好润滑油及其生物降解性能、生态毒性典型试验方法和环境友好润滑油的发展概况及发展现状.阐明了我国开发植物油基环境友好型润滑油的重大意义,并指出新一代绿色多功能环境友好润滑油添加剂已成为添加剂领域的主要发展方向之一.

45#钢表面复合润滑结构的制备及其摩擦性能研究

采用激光微加工技术在45#钢表面制备了微坑型织构,将激光表面织构化与MoS2固体润滑剂相结合在45#钢表面制备了复合润滑结构.研究了其在干摩擦条件下的摩擦磨损性能,考察了织构面密度及织构化微坑大小对其摩擦性能的影响.通过扫描电镜与能量色散谱仪对磨斑表面进行了分析.结果表明:与未织构面相比,织构面具有低而稳定的摩擦系数和高的耐磨寿命;对同一孔径织构面,随着织构密度的增加其表面摩擦系数随之减小,较适宜的织构密度为20%～35%;对同一织构面密度,当织构面密度小于20%时,较小孔径织构面的摩擦系数更低;织构面密度增至35%后,织构面摩擦系数则随孔径增大而减小;由于织构面复合润滑结构中的微坑有效地储存了润滑剂从而在摩擦过程中维持表面润滑薄膜的形成.