MoS_(2)涂层螺栓连接的摩擦界面失效机制研究

在螺栓表面进行MoS_(2)涂层涂覆处理可提高其减摩性能进而减缓磨损,但也导致螺栓连接时螺纹表面磨损机制更为复杂。通过仿真与实验研究探究MoS_(2)涂层螺栓连接的摩擦界面失效机制,通过ABAQUS仿真软件将MoS_(2)涂层引入螺栓连接结构有限元模型中,得到在不同预紧力和界面摩擦因数下涂层螺栓螺纹处的应力分布及相对滑移幅值,并通过实验验证模型的准确性。结果表明:增大预紧力有助于MoS_(2)涂层螺栓连接防松,但预紧力过大会使螺栓连接界面的应力应变增大进而产生塑性变形,导致螺栓连接的防松效果降低;增大界面摩擦因数将使得螺栓连接界面的应力应变增大,导致其磨损程度也相应增加,并且第一圈工作螺纹磨损程度最严重;螺栓表面有无涂覆MoS_(2)涂层的应力分布规律和相对滑移幅值变化趋势基本相同,且在螺纹牙底均出现应力集中现象;但涂覆MoS_(2)涂层后的应力值相对较小,且螺纹表面的磨损程度降低,其摩擦界面失效机制主要为疲劳磨损。

Ni-WS_(2)/MoS_(2)包覆WC-12Ni粉体对HVOF涂层摩擦磨损性能的影响

以化学共沉积Ni-WS_(2)/MoS_(2)包覆WC-12Ni粉体为原料,在17-4PH不锈钢基体上制备了超音速火焰喷涂(HVOF)涂层。采用场发射扫描电子显微镜对涂层组织结构进行表征,分别通过测定涂层的显微硬度、摩擦系数和磨损率,并结合粉体特征及涂层的孔隙结构分析来评价涂层摩擦学性能。实验结果表明,通过化学共沉积包覆喷涂粉体引入固体润滑剂,不仅能保证喷涂粉体的流动性,还能实现较均匀固体润滑剂掺杂,显著降低涂层孔隙率、提高致密化程度,获得低摩擦系数、低磨损率以及提高的涂层硬度和耐磨性。其中,由于WS_(2)与WC硬质合金有更好的成分相容性,WC-Ni-WS_(2)涂层的减摩耐磨性能要优于WC-Ni-MoS_(2)涂层。

表面钝化与MoS_(2)涂覆对17-4PH螺栓盐雾环境下力学与腐蚀性能的影响

目的 研究钝化处理与MoS_(2)涂层对螺栓盐雾环境下耐腐蚀与力学性能的影响。方法 针对2种不同的表面处理(钝化,MoS_(2)涂覆)的17-4PH螺栓,采用SEM、EDS对腐蚀后螺栓表面涂层进行表征,采用往复摩擦试验获得表面处理后的摩擦因数;对螺栓进行长时盐雾腐蚀实验,对腐蚀后的螺栓进行标准拉伸实验,对腐蚀表面进行显微形貌观察,以获得处理后螺栓抗腐蚀能力。结果 钝化层与MoS_(2)涂层厚度分别为10.7μm和12.5μm,钝化后往复摩擦试验中的平均摩擦因数为0.85,而MoS_(2)涂层平均摩擦因数仅为0.2,对应螺栓摩擦因数则分别为0.081与0.073;在长时盐雾腐蚀过程中,钝化螺栓在192h后螺栓头部与螺纹处出现腐蚀现象,1 800 h后出现严重腐蚀,表面腐蚀但螺栓断裂强度下降并不明显;在0~6 500 h的盐雾腐蚀实验中,涂覆MoS_(2)涂层的螺栓头部与螺纹处均出现明显腐蚀现象,但是螺栓表面开始出现MoS_(2)涂层剥落。结论 与表面钝化相比,表面涂覆MoS_(2)涂层具有更小摩擦因数,且对螺栓盐雾腐蚀防护更有效,能在3 750 h内完全不锈蚀,在6 500 h时发生大面积MoS_(2)涂层剥落,此外,盐雾表面腐蚀对螺栓拉伸断裂强度影响较小。

碳纤维-MoS_(2)复合涂层的高温摩擦学性能研究

为了改善固体润滑复合涂层在高温条件下的稳定性,添加纳米碳纤维(CF)对MoS_(2)涂料进行性能优化,并在铝合金基体上制备添加不同质量分数CF粉末的涂层;在CFT-Ⅰ型高速往复摩擦磨损试验机上考察涂层在不同温度下的稳定性、耐磨性能,利用超景深显微系统对涂层表面磨痕形貌进行观测,分析涂层的磨损机制。结果表明:在温度为20~100℃时,温度对涂层整体性能的影响较小,随CF质量分数的增大,涂层摩擦因数先增大后减小,磨痕深度先减小后增大,CF质量分数为1.5%时涂层摩擦因数最大,磨痕深度最小;当温度为200℃时,随CF质量分数的增大,涂层摩擦因数不断增大,磨痕深度大幅增大,且不同CF质量分数对磨痕深度的影响显著。添加CF能够在涂层内部形成网状骨架结构,同时起到稳定涂层结构、传递热量的作用,因而可使涂层表现出较好的耐热性能和耐磨性能;在200℃高温下,CF质量分数为1.5%的涂层的磨损面积和涂层犁皱高度相比未添加CF的涂层分别减少了21.6%和24.6%,表现出较好的抗高温变形性能和耐磨性能。

氮化和喷涂MoS_(2)涂层的不锈钢试样振动后抗咬死性能分析

目的研究氮化和喷涂MoS_(2)涂层的异种不锈钢试样,经振动试验后的抗咬死性能及失效原因。方法利用三角级数法转化得到了振动参数,对底座(Ⅰ型不锈钢)和拉杆(Ⅱ型不锈钢)的模拟件进行了气体氮化和常温喷涂MoS_(2)涂层处理,采用三维显微镜、XRD、SEM、EDS和模拟振动试验平台对试样进行了表征。结果Ⅰ型和Ⅱ型不锈钢氮化后的表面物相主要是γ′-Fe_(4)N、ε-Fe_(2-3)N和CrN。Ⅰ型不锈钢和Ⅱ型不锈钢表面的MoS_(2)涂层厚度分别为30~40μm、20~30μm,氮化层的总厚度分别约为165、230μm。在模拟振动平台上,底座与拉杆咬死失效时间在30~45 min之间。底座和拉杆的上、下接触面磨损较严重,内接触面发生了轻微磨损。拉杆的下接触面发生旋转,上接触面继续保持接触,上下接触面的摩擦力大于拉杆的重力,从而发生了咬死现象。结论底座和拉杆局部表面粗糙度增加、拉杆直径比底座内表面高度方向尺寸大0.28 mm、互溶性大且含立方晶体结构氮化物的氮化层之间直接接触,是振动45 min并旋转后试样发生咬死的主要原因。建议改进底座和拉杆的尺寸、表面处理层和工艺参数。