陶瓷涂层缺陷的超声显微观察

用150 MHz超声显微镜(SAM)研究了大气等离子喷涂ZrO_2-8％Y_2O_3涂层的内部组织缺陷。试验表明,超声波对陶瓷涂层内部不连续性缺陷敏感,可无损观测其内部空隙型缺陷。在SAM图像中,缺陷表现为不同排列的条纹群组,而基体组织则表现为暗色背底。试验首次发现了陶瓷涂层缺陷在SAM下的条纹成像方式,并提出了相应的分类方法。SAM图像存在中间分隔的对称排列条纹群(As),中间重叠的条纹群(Bs),单线(Cs)及单点(Ds)等类型。随扫描聚焦深度的不同,缺陷图像也发生变化。涂层缺陷的SAM观察结果已被OM和SEM所证实。

蛇纹石内氧化效应对铁基金属磨损表面自修复层生成的作用

以蛇纹石,矿物质羟基硅酸镁Mg6(Si4O10)(OH)8,为主成分的自修复剂对金属磨损表面的修复作用,在我国已得到较为广泛关注和认同。文中以在内燃机车柴油机缸套内表面生成的自修复层为例,通过SEM,XRD,XPS,AES,Laser Raman,HRTEM,STEM和纳米硬度计等表面分析和测量手段,深入观察和分析了磨损表面自修复层的生成机理。结果表明:蛇纹石的高化学活性使氧原子、氧离子和自由水从表面向内部强扩散,铁基金属的合金成分渗碳体(Fe3C)被氧化。这是有别于高温内氧化的一种特殊的内氧化过程,对磨损表面生成自修复层有决定性的作用。进而,摩擦副的相对往复运动诱发内氧化组织的形变细化和形变强化,形成性能优异的自修复保护层。

Cr_2O_3涂层缸套与Mo涂层活塞环的高温边界润滑

高温摩擦试验表明:Cr_2O_3陶瓷涂层缸套与Mo合金涂层活塞环匹配,在采用含特种复合添加剂的醚/酯类全合成油润滑时,表现出了优良的高温减摩特性.用SEM,WDS,AES,XPS及微区X射线衍射等手段所做的表面分析表明:高温下流体润滑油膜失效后存在着某些固体润滑机理,活塞环表面的Mo合金相与润滑油添加剂中的含S化合物反应生成M0S_2;润滑油的碳氢化合物组元发生催化裂解产生碳,进而在高温高压作用下出现石墨化转变.反应生成的MoS_2膜与催化裂解生成的石墨膜协同作用,具有良好的高温润滑效应,摩擦系数可降至0045左右.

CrN活塞环涂层的摩擦学性能

以PVD方法在不锈钢渗氮活塞环基体上沉积了厚约 30μm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。

金属磨损自修复层的X光电子能谱研究

金属磨损自修复剂可在机器运行状态下不解体地原位修复零件磨损表面。铁路内燃机车应用修复剂在中修约(30 0 0 0 0km)时解体观测表明,柴油机缸套表面生成自修复保护层,缸套和活塞环均无磨耗。采用扫描电子显微镜(SEM)和纳米硬度计表征自修复保护层的形貌和力学性能,X射线光电子能谱(XPS)技术分析自修复保护层的表面化学组成,应用氩离子溅射方法对自修复保护层的化学组成进行深度剖析,研究自修复保护层中主要组分的纵向分布特性。实验结果表明:保护层厚度达8～10 μm ,表面纳米硬度比铸铁基体提高1倍,保护层主要由Fe ,C和O三种元素组成,它们构成Fe3O4 和Fe3C两种化学态。初步推测自修复保护层是修复剂发生力化学活化并与磨损表面之间发生力化学反应生成的。

陶瓷注射成型的一种新的脱脂方法——超临界流体脱脂

介绍了陶瓷注射成型的1种新脱脂方法———超临界流体脱蜡。利用非极性分子有机物石蜡(PW)与极性分子有机物聚丙烯(PP)及少量硬脂酸(SA)组成有机粘合剂,在压力P=40MPa,温度T=58℃的超临界CO2流体中脱脂2h,石蜡萃取率大于80%,该方法可使陶瓷注射成型脱脂时间大大减少,脱脂过程缩短到通常脱脂的1/10。另外超临界流体脱蜡明显克服了传统热脱脂的变形,开裂等各种缺陷。

金属磨损自修复剂在DF型铁路机车柴油机上的应用研究

金属磨损自修复剂可在机器运行状态下不解体地原位修复零件磨损表面。该修复剂应用于DF型铁路机车柴油机 (1 6V2 80型 ) ,中修 (30 0 0 0 0km)解体观测表明 ,活塞、活塞环和气缸套均接近“零磨耗” ,气缸套表面生成 8～9μm厚的自修复层 ,其表面粗糙度Ra=0 0 6 94 μm ,属极光表面类中的亮光泽面 ,纳米硬度比铸铁基材增加一倍以上 ,SRV摩擦磨损试验测定活塞环 /气缸套配副的无油摩擦系数稳定地保持在 0 0 0 5。

摩擦副材料对二烷基二硫代氨基甲酸钼添加剂摩擦学特性的影响

选择等离子喷涂钼合金层、渗氮层以及镀铬层为摩擦副材料 ,以全配方矿物基发动机油 SJ/ 5 W- 30作为基础润滑油 ,研究了上述 3种摩擦副材料对油溶性二烷基二硫代氨基甲酸钼 (Mo DTC)添加剂摩擦学特性的影响 .结果表明 :Mo DTC的摩擦学特性与摩擦副材料类型有关 ;采用喷钼层、渗氮层及镀铬层作为摩擦副材料 ,Mo DTC均表现出减摩和抗磨作用 ,对渗氮层的减摩抗磨效果最佳 .X射线光电子能谱分析表明 :摩擦副材料类型对添加剂中的 Mo和 S的化学状态和相对含量均有影响 ;摩擦副材料类型不同时 ,Mo DTC摩擦学行为的差异与其在磨损表面形成的 Mo S2 以及 Mo O3 、Fe

摩擦化学进展——化学的地位与作用

评述了化学在摩擦学和摩擦化学研究中的地位与作用 ,概述了摩擦化学发展中的若干化学问题 。

二烷基二硫代甲酸钼和二烷基二硫代磷酸钼对缸套/活塞环摩擦学行为的影响

在 12 5℃和 32 0℃下 ,以全配方矿物基 SJ/5 W- 30型发动机油作为基础润滑油 ,考察了油溶性有机钼添加剂Mo DTC与 Mo DTP对灰铸铁缸套 /喷钼活塞环摩擦学行为的影响 .结果表明 :Mo DTC可以改善基础油的减摩抗磨性能 ,而 Mo DTP仅表现出一定的抗磨作用 ;试验温度对缸套 -活塞环的摩擦磨损性能具有重要影响 .X射线光电子能谱分析表明 :缸套磨损表面主要含有铁氧化物、氧化钼、硫化铁、二硫化钼以及磷酸盐等 ,其含量与添加剂类型和摩擦磨损试验温度有关 .12 5℃下在缸套磨损表面上减摩组分 Mo S2 和其它耐磨组分的含量较高 ,这是 Mo DTC具有较好减摩耐磨性能的主要原因 .

多壁碳纳米管/环氧树脂纳米复合材料的摩擦磨损性能研究

采用浇铸法,利用超声分散制备了多壁碳纳米管(MWNTs)/环氧树脂(EP)纳米复合材料,研究了MWNTs的添加量及分散程度对复合材料表面形貌和摩擦磨损性能的影响,并探讨了影响MWNTs/EP复合材料摩擦磨损性能的因素.结果表明:随着MWNTs加入量的提高(1%～4%),复合材料的摩擦系数和磨损率均呈现降低趋势,摩擦系数由0.60降到0.22,磨损率由1.11×10-4mg/(N·m)降为2.22×10-5mg/(N·m);在MWNTs添加量(1%)相同的情况下,MWNTs分散程度高的复合材料的摩擦性能更好.纯环氧树脂与45#钢对摩时发生粘着磨损和疲劳剥落,而由于MWNTs的增强和自润滑作用,MWNTs/EP复合材料的粘着磨损和疲劳剥落显著减轻.

修复剂羟基硅酸镁存在时钢摩擦副的摩擦磨损特性研究

在实验室条件下,验证了主要组分为Mg6Si4O10(OH)8的金属磨损自修复剂在45#钢摩擦副表面形成修复保护层的能力,得到了厚3～6 μm的反应层;采用Falex型摩擦磨损试验机进行了长达400 h的摩擦磨损试验,研究了在Mg6Si4O10(OH)8润滑下45#钢摩擦副的摩擦磨损性能、摩擦副摩擦表面显微硬度和温度随时间变化的情况.结果表明:Mg6Si4O10(OH)8在润滑过程中具有准周期性衰减振荡函数的特点,200 h左右为1个准周期;反应层的显微硬度较45#钢基体提高1倍;修复层的C和O含量较高.

轮轨接触温升的有限元分析

分析了轮轨接触的接触温升。结果表明，在正常接触工况和较大滑滚比条件下，轮轨接触温升可达到可观数值。

渗氮活塞环表面磁控溅射MoN涂层的摩擦学性能

利用磁控溅射方法在渗氮活塞环基体上沉积了厚约4μm的MoN涂层;以GF-3等级的全配方发动机油作为润滑剂,采用SRV型高温摩擦磨损试验机对比考察了沉积MoN涂层前后渗氮活塞环的摩擦学性能.结果表明,沉积MoN涂层后摩擦系数较低且较快达到稳定状态;与此同时,活塞环和缸套磨损大幅减小.其原因在于硬度很高的MoN涂层不易产生磨粒,且同缸套试样具有良好的匹配性能.

陶瓷热压铸成型的超临界CO_2流体脱蜡

利用超临界CO2 流体萃取技术从陶瓷热压铸成型坯体中萃取有机粘合剂。对陶瓷热压铸成型中所使用的有机载体组分进行研究 ,对陶瓷热压铸成型超临界CO2 流体脱蜡工艺条件进行了探索。研究了陶瓷坯体厚度、萃取压力 ,温度及时间对萃取率和陶瓷坯体脱蜡质量的影响。结果表明 :由 60 % (质量分数 ,下同 )非极性分子石蜡 (熔点 5 7℃ )和 40 %极性分子蜂蜡 (熔点 5 8℃ )组成的混合蜡作为热压铸浆料的有机载体 ,在压力为 30MPa ,温度为 45℃的超临界CO2 流体中脱脂可获得无缺陷的陶瓷热压铸成型生坯 ,脱蜡时间从 34h减少到 3h。由超临界CO2

钛酸钾晶须增强聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损性能

研究了钛酸钾晶须(PTW)增强聚四氟乙烯复合材料(PTW-PTFE)的摩擦磨损性能。考察了PTW含量、摩擦温度、载荷和滑行速度对其影响。结果表明,PTW-PTFE的磨损量仅是纯PTFE的1/10;负荷极限和滑行速度极限分别是纯PTFE的110%和160%;PTW的加入使摩擦系数更为稳定,但大小无明显改变;PTW的质量分数为5%时复合材料磨损量最小,拉伸强度最高;PTFE和PTW-PTFE在200℃的磨损量低于常温下的磨损量,但磨痕面积明显增加。观察磨损表面形貌发现,PTW的加入明显阻止了裂纹大规模的产生和扩展,提高了耐磨性。

含碳化钨硬相镍基涂层耐磨粒磨损性能研究

为了改善沙漠地区用汽车发动机缸套／活塞环系统的抗磨粒磨损性能，延长发动机的使用寿命，对３种含不等量硬质相ＷＣ颗粒的镍基复合涂层的摩擦磨损性能进行了试验研究，并且利用扫描电子显微镜对复合涂层表面进行了观察，在此基础上又对其抗磨粒磨损作用机理进行了分析与讨论，Ｆａｌｅｘ试验结果表明，含ＷＣ硬质相的镍基复合涂层的抗磨粒磨损性能明显地比常用缸套／活塞环材料磷铸铁的好，适用于磨粒磨损十分严重的沙漠地区车辆汽缸／活塞环系统，激光重熔可使Ｍｉ６０＋６０％ＷＣ喷涂涂层形成均匀而致密的金相结构，并有含钨、镍、铬和硅等元素的复合碳化物新相生成，因而能够进一步改善涂层的抗磨粒磨损性能。这类含ＷＣ硬质相的复合涂层抗磨粒磨损性能良好的主要原因有：涂层整体硬度的提高，均匀而致密的金相结构的形成和比较高的硬相。基体结合强度，以及由多种硬相共存构成的良好承载系统。镍基碳化钨复合涂层的摩擦性能与传统材料的没有很明显的差别。

中间相碳微球摩擦性能研究

利用 Optimal SRV高温摩擦磨损试验机 ,考察了中间相碳微球 (MCMB)粉末添加剂在季戊四醇酯中的摩擦学性能 .结果表明 :在 30 0℃、2 5 0 N的试验条件下 ,季戊四醇酯中添加质量分数为 3%的 MCMB粉末可使摩擦系数从0 .2 0降到 0 .12左右 ,显示了良好的润滑效应 ;加入 1%的 MCMB比加入 3% MCMB有更好的润滑效果 .拉曼光谱分析显示 ,低摩擦系数的获得是由于部分中间相碳微球向更为有序结构转化的结果 .

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 0 3) ,同时缸套的磨损降低 5 0 %以上。

润滑油及减摩剂的氧化解聚对缸套/活塞环摩擦学特性的影响

研究了阶梯升温条件下缸套 /活塞环的摩擦学特性 ,并分别采用 FT- IR、L aser- Ram an谱仪及 X射线光电子能谱仪对摩擦磨损过程中润滑油及减摩剂 (Mo DTC)的摩擦化学变化进行了分析 .结果表明 ,基础油和含 Mo DTC的润滑油均可以保证摩擦副在较高温度下具有相对较低的摩擦系数 ,在阶梯升温过程中 ,摩擦系数曲线上出现μ值显著下降的峰谷 ,其特点与油样类型有关 .分析认为 :当采用含 Mo DTC的油样润滑时 ,摩擦系数曲线上出现的低温峰谷主要与 Mo DTC在摩擦磨损过程中分解成 Mo S2 有关 ;而高温峰谷的出现既取决于润滑油裂解为石墨碳的程度 ,也与Mo