表面微织构化石墨涂层对铝合金表面的协同减摩机理研究

目的研究微织构和固体润滑涂层对铝合金表面减摩、抗磨性能的协同作用效果,为铝合金内燃机活塞外圆表面的减摩、抗磨设计提供参考。方法采用脉冲Nd:YAG激光器在试件表面加工出具有规则形貌的正方形凹坑阵列,利用热喷涂工艺在微织构化基体表面喷覆固体石墨涂层,在乏油条件下,利用HSR-2M型高速往复摩擦磨损试验机进行摩擦磨损实验,采用扫描电子显微镜和超景深显微系统对试样磨损表面进行了分析,研究微织构几何参数、相对滑动速度、涂层特性对摩擦副表面减摩、抗磨作用的协同机理及影响规律。结果在乏油润滑条件下,仅覆盖石墨涂层的摩擦副表面,摩擦系数较光滑表面降低了44%。经微织构修饰的摩擦副表面,其摩擦系数明显小于光滑表面,其中微织构所占面密度为8.2%时摩擦系数最低,相对于光滑表面降低了67.4%。当在微织构和石墨涂层的协同作用下,摩擦系数进一步降低至0.07,且铝合金基底表面未见明显磨损,此外较高的滑动速度有利于摩擦系数的进一步降低。结论微织构和石墨涂层的协同作用下,能有效改善乏油工况下铝合金表面的摩擦学性能,合理的几何参数可以更有效地发挥减摩和抗磨效果。

硫化亚铁固体润滑层的减摩机理模型

经低温离子渗硫制备的硫化亚铁层是常用固体润滑涂层之一 ,具有优良的固体润滑作用和良好的减摩耐磨性能。本文通过物理建模和俄歇分析的方法研究了渗硫层的减摩机理。结果表明 ,硫化亚铁在摩擦过程中可达到分解破坏与重新合成的动态平衡 ,尽管渗硫层的厚度只有数微米 。

纳米SiO_2润滑添加剂的摩擦学性能及其抗磨减摩机理研究

研究了纳米SiO_2作为润滑油添加剂的摩擦学性能及其与MoDDP的协同作用,并通过SEM,EDS,XPS等手段对磨斑表面进行分析,探索了纳米SiO_2的抗磨减摩机理。结果表明,当纳米SiO_2加入量(w)为0.5%时,润滑油的摩擦系数和磨斑直径分别比基础油降低30.6%和35.5%,显著提高了基础油的抗磨减摩性能。纳米SiO_2与MoDDP具有良好的协同作用。纳米SiO_2的抗磨减摩机理为:在摩擦副表面沟槽部位纳米SiO_2和MoDDP膜起填补作用;在凸处,纳米SiO_2起微"滚动轴承"作用,MoDDP在摩擦能量作用下分解为软的MoS_2并沉积在摩擦副表面,以上综合作用减小了摩擦,修复了摩擦副表面,从而提高了润滑油的抗磨减摩性能。但随着时间的延长,SiO_2对MoS_2沉积膜又具有轻微的刮擦作用。

纳米粒子润滑油的抗磨减摩机理

使用扫描电镜、能量色散谱、X射线光电子能谱仪和原子力显微镜研究了纳米粒子润滑油的抗磨减摩机理。结果表明:纳米粒子通过"微抛光"作用、"微滚珠"承载作用、填充修复作用、大小粒子协同作用以及在摩擦表面形成新的金属元素的单质和氧化物膜等达到抗磨减摩效果。

基于超声微驱动的超声波振动减摩机理

将超声电动机定子和转子接触区定子表面一点的超声波振动分解成水平振动和垂直振动 ,并分析了两个方向振动对超声电动机驱动作用的影响。提出水平振动产生摩擦驱动力 ,垂直振动影响水平驱动的效果 ,将垂直方向超声波振动的作用等效为普通滑动试验中引入垂直滑动方向超声波振动的作用研究 。

传统抗磨添加剂与纳米粒子的抗磨减摩机理分析比较

从纳米粒子的结构及性能两方面,分析了纳米粒子的抗磨减摩机理。在与传统的油性剂和极压添加剂的抗磨减摩机理分析对比中发现:纳米粒子是通过改变摩擦方式、表面修复等来减小摩擦磨损的。

原位反应自润滑陶瓷刀具的设计开发及其减摩机理研究

本文提出了原位反应自润滑陶瓷刀具的概念,即利用刀具切削高温作用下的摩擦化学反应,在刀具材料表面原位生成具有润滑作用的反应膜,从而实现刀具的自润滑。研制成功以Al2O3为基体、ZrB2为增强相、ZrO2为弥散相的新型自润滑陶瓷刀具材料,并对其制备工艺、性能、微观结构等进行了深入的研究。

液晶润滑添加剂的研究及减摩机理

随着我国机械加工工业的飞速发展,很多行业都要应用到润滑。因为液晶润滑添加剂具有优良的减摩性能,所以在很多不同的行业都有应用。但是在目前专家学者研究的范围内,很少有关于液晶润滑添加剂减摩机理的文献,因此本文先是分析了液晶润滑的化学性质和特点,最后总结了影响其减摩性质的机理。

稀土元素的抗磨减摩机理

稀土元素由于具有独特的4f电子结构，在功能材料和摩擦材料中得到了广泛应用，由于我国是稀土大国，20世纪90年代国内开展了大量稀土抗磨剂的研究工作，其作用机理主要有：一是稀土金属以单质、氧化物、硫化物、硫酸盐、磷酸盐的形式在摩擦表面生成化学反应膜，由此产生抗磨减摩作用；

FeS层的减摩耐磨机理

论文对低温电解渗硫和硫氰共渗等表面处理方法获得的FeS层从其特殊结构、摩擦过程中硫化物的分解、扩散、迁移或转移等方面对FeS的减摩耐磨作用机理进行了阐述。指出FeS层优良的减摩、抗咬死和耐磨特性得益于上述各方面的综合作用。

Ni-Cu-Re合金自生氧化膜的减摩机理

用旋转式高温销盘摩擦试验机测定了 Ni、Ni-Re,Ni-Cu、Cu-Re 及 Ni-Cu-Re 等合金摩擦系数随温度的变化;用 X 射线测定了磨屑及氧化层、Ni-Cu-Re 550℃的挥发物结构;能谱测定了磨屑、氧化膜及近表层成分,还进行了静态氧化实验,试验发现高温摩擦实验后样品近表层有富 Re 层,它不利于氧化膜的形成,但降低了合金的氧化速度,提高了耐磨性,试验结果还表明了Ni-Cu-Re 系高温摩擦系数较低(0.2-0.3),原因是 Cu,Re 共同作用形成易挥发性氧化物起的润滑作用,提出了氧化膜的减摩模型。

液晶润滑添加剂的减摩作用机理研究

液晶润滑添加剂具有优良的减摩性能，但在已有的文献报道中涉及其减摩机理的研究内容却还很少，因此，利用向列型液晶材料己氧基苯甲酸和正辛基苯甲酸作为ＨＵ－２０汽轮机油的添加剂，在给定的压力、速度和温度条件下于Ｆａｌｅｘ试验机上进行了液晶的减摩性能试验研究，并且用Ｘ射线衍射、俄歇电子能谱和扫描电子显微镜等技术，对溶解于矿物抽中的液晶结构、磨损表层的元素组成及其表面形貌作了观察、分析与研究，在此基础上又对液晶的减摩作用机理进行了分析与探讨。结果表明，溶解于油中的液晶是以晶体微粒形式弥散于油中；在摩擦过程中，液晶分子以其极性基团羧基－ＣＯＯＨ在摩擦副表面定向排列吸附形成减摩保护层，氧化反应层的形成和表层氧化铁的组成变化对液晶的减摩作用都有重要影响；液晶微粒填充摩擦副表面细小凹坑使表面变得光滑平整易于滑动，这也是其具有良好减摩性能的重要原因。

铈掺杂白云母复合粉体的制备及其减摩抗磨机理

采用机械力固相化学反应法制备了稀土铈掺杂白云母(Muscovite,MC)的复合粉体(Ce-MC),表征了粉体的微观形貌、晶体结构、元素组成和粒径分布。利用四球摩擦磨损试验机考察比较了MC和Ce-MC作为润滑脂添加剂的摩擦学性能,对磨损表面进行了SEM、EDS和XPS分析,并探讨了Ce-MC的减摩抗磨机理。结果表明:CeMC复合粉体中铈化合物包覆在白云母粉体表面,主要物相为CeO_2;Ce-MC和MC作为添加剂均能提高锂基润滑脂的减摩抗磨性能,且Ce-MC复合粉体的摩擦学性能优于MC单体;Ce-MC优良的摩擦学性能与其磨损表面Ce-MC的物理吸附膜和主要成分为Fe_2O_3、SiO_2的化学反应膜有关。

连续油管金属减摩剂减摩性能与机理

为了解决长水平段水平井连续油管起下自锁问题,采用改性植物油、表面活性剂、乙二醇复配制备了水包油型金属减摩剂。采用红外光谱表征了金属减摩剂的特征基团,采用多功能摩擦磨损仪评价了减摩性能,研究了清水、金属减摩剂种类及使用浓度对N80钢块的减摩性能,采用扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)分析并探讨了金属减摩剂的减摩机理。结果表明,5#金属减摩剂及其加量为0.5%时,减摩效果最明显,与清水作为润滑介质比较,其使N80钢块摩擦系数CoF降低至0.12(清水对应的CoF为0.42),CoF降低率达到71.4%。SEM-EDS结果分析表明,磨痕表面趋于光滑、孔洞状结构的出现与钢块基体表面形成分子吸附层可能是金属减摩剂的减摩机理。

减摩工具及其应用

减小井下摩阻是大位移井钻井中的一个重要技术问题,使用减摩工具是解决这一问题的有效途径。重点介绍了非旋转钻杆护箍(NRDPP)的结构、降扭减摩机理、使用方法和注意事项以及应用效果,对其它几种减摩工具,如钻杆轴承短节、DSTR短节、低扭矩钻杆的结构和特点仅作了简单介绍,对使用和研究该类工具有借鉴意义。

固体润滑剂及其在树脂基减摩复合材料中的应用

本文对固体润滑剂及其在树脂基减摩复合材料中的应用进行综述,并对各种润滑剂及其在树脂基减摩复合材料中的润滑机理进行分析,最后提出固体润滑剂及减摩复合材料的未来发展方向。

大豆油基Al2O3纳米流体的悬浮稳定性及抗磨减摩性能研究

通过将纳米Al2O3添加至大豆油中来改善其抗磨减摩性能,对比了4种不同分散剂对其在大豆油中悬浮稳定性的影响。采用HRS-2M高速往复摩擦试验机测试了Al2O3纳米流体抗磨减摩效果。并用探针三维轮廓仪、接触角测量仪、扫描电镜和能谱仪,研究了Al2O3纳米流体的抗磨减摩机理和润湿性能。结果表明十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对纳米Al2O3在大豆油中悬浮稳定性最佳。纳米Al2O3能有效的提高大豆油的抗磨减摩性能,且当纳米Al2O3纳米的含量为2.0%时,接触角最小,抗磨减摩性能最佳,并结合EDS结果分析了其作用机理。

片状纳米MoS2的制备及其在油润滑中的减摩抗磨性能研究

目的探究片状纳米MoS_2的制备工艺及其在油润滑中的减摩抗磨性能。方法以钼酸钠和硫脲为原料,采用水热反应法在220℃条件下制备片状纳米MoS_2,利用红外(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、能量色散谱仪(EDS)表征纳米颗粒的化学成分、晶体结构等理化性质。使用硅烷偶联剂(KH570)对其进行表面包覆改性,并使用超声处理将其分散到石蜡油中,形成润滑油分散体系。采用球-盘式摩擦磨损试验机对其作为添加剂在润滑油中的减摩抗磨性能进行考查,通过SEM、EDS等结果建立理论模型,并探究其减摩抗磨机理。结果制备出粒径在30~100 nm的片状纳米级MoS_2。石蜡油中添加片状纳米MoS_2可以显著改善其摩擦学性能。当添加量为1.0%(质量分数)时,摩擦系数比用纯石蜡油低约53.4%,磨斑直径比用纯石蜡油降低约41.1%。当用纯石蜡油作为润滑剂时,对偶盘磨损表面表现出了明显的犁沟磨损,而当用纳米润滑油作为润滑剂时,对偶盘的磨痕宽度最高降低了43.9%。结论片状纳米MoS_2可随润滑油流动进入摩擦接触界面,并随着界面的相对滑动吸附在摩擦表面形成沉积膜,从而达到减摩耐磨的效果。

表面微织构协同热扩渗技术改善材料表面摩擦学性能的研究进展

表面微织构因其能够有效改善摩擦副之间的摩擦学性能而获得国内外学者的广泛关注。通过将表面微织构与热扩渗技术相结合,可以充分发挥2种技术的优点,进一步提高摩擦副之间的摩擦学性能,为更复杂环境下的应用提供可能。首先概述了表面微织构的常用加工方法及其所加工的织构类型,系统地归纳总结了表面织构在不同润滑工况下的减摩机理。其次,从不同的表面热扩渗技术入手,分别综述了盐浴渗氮技术、等离子渗镀技术、热氧化技术和化学气相沉积与表面织构的协同作用研究现状,根据摩擦因数、磨损量和表面硬度等性能参数,分析总结了不同复合技术的可行性以及对基体摩擦学性能的影响。相对于单一表面处理技术,复合技术能够进一步提高材料的表面硬度,延长织构的使用寿命。一般来说,复合处理表面的耐磨性显著优于单一技术处理的表面和未处理表面,但摩擦因数受工况的影响较大。最后,对该复合技术的研究发展做出总结,提出不同织构参数和热扩渗参数对基体摩擦磨损性能的影响有待进一步探究,开展极端工况下复合技术的应用基础研究,推动复合技术在摩擦领域的发展。

激光织构对材料表面摩擦学性能影响的研究进展

激光织构因其加工精度高、速率快、环境污染小等优点,在机械生产、精密医疗和材料表面改性等领域得到了广泛地应用。近30多年来,随着超快激光织构技术的出现,相关研究进入了蓬勃发展的阶段。然而,由于其几何形貌种类多,排列组合方式多样,参数设计在不同材料的普适性差等问题仍阻碍激光织构减摩研究的发展。因此从几何形貌、尺寸参数、激光参数、润滑条件等方面,回顾了激光织构减摩研究的发展历程,讨论了激光织构的几何形貌、参数、工况条件等对摩擦学性能的影响,概括了不同润滑条件下激光织构的减摩机理,提出了激光织构技术目前存在的问题,并对其未来发展方向进行了展望。