WS_2/TiB_2固体润滑涂层的结构及摩擦性能

运用多靶磁控溅射技术,将软质相的WS_2靶与硬质相的TiB_2靶共溅射制备出WS_2/TiB_2固体自润滑复合涂层。运用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对涂层截面的形貌及结构进行表征,并用纳米压痕仪和摩擦磨损试验机测试了涂层的硬度和摩擦磨损性能。结果表明,WS_2/TiB_2复合涂层截面的组织结构为柱状晶,且呈现TiB_2(001)择优取向,当WS_2靶功率从20 W增加至50 W时,TiB_2(001)衍射峰强度逐渐减弱,半高宽变宽,导致涂层的平均晶粒尺寸变小。当WS_2的功率超过60 W时,涂层的相结构发生由晶态到非晶态的转变。WS_2/TiB_2涂层具有较高的硬度(>20 GPa)和较低的摩擦因数(约0.2),即使是在相对湿度增加至50%的条件下,WS_2溅射功为40 W时,WS_2/TiB_2复合涂层仍旧具有非常低的磨损率6×10-16m3/(N·m),优于M2钢300多倍。

硅烷KH570与聚甲基丙烯酸甲酯改性WS_2固体润滑涂层的性能

为提高WS_2固体润滑涂层的性能,先以甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷(KH570)改性WS_2颗粒,再在颗粒表面以甲基丙烯酸甲酯(MMA)原位合成聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)进行二次改性,并制备了WS_2固体润滑涂料涂层。采用扫描电子显微镜对涂层微观结构进行表征,采用摩擦磨损试验评价了固体润滑涂层的摩擦学性能,并采用数码相机观察磨痕的形貌。结果表明:KH570改性WS_2固体润滑涂层耐磨性能显著提高,摩擦系数也随KH570用量降低显著减小;MMA原位合成二次改性增加了涂层摩擦系数,但MMA与WS_2质量比为7∶50时,二次改性WS_2固体润滑涂层磨损量仅为纯WS_2涂层的31%。

MoS_2含量对Ni基固体润滑涂层性能的影响

采用超音速火焰(HVOF)喷涂的方法在45钢表面制备四种含有MoS2的镍基固体润滑涂层,并研究了MoS2含量对涂层组织和性能的影响。结果表明,MoS2作为一种软质润滑相存在涂层中,能显著降低涂层的摩擦系数和磨损率;随着MoS2含量的增加,涂层中的润滑相和孔隙均增加,而显微硬度和结合强度却呈明显下降趋势。当MoS2含量为6.0%时,涂层的磨损率为0.38×10-3mg.s-1,耐磨性最优。

粘结MoS_2固体润滑涂层的转动微动磨损特性

采用粘结法在LZ50钢表面制备MoS2固体润滑涂层,研究MoS2涂层及LZ50钢基体在干态不同角位移幅值下的转动微动磨损行为。在分析转动微动动力学特性的同时,结合光学显微镜、扫描电子显微镜、电子能谱仪以及轮廓仪对磨痕形貌进行微观分析。结果表明:涂层和基体的转动微动运行区域仅呈现部分滑移区(Partial slip regime,PSR)和滑移区(Slip regime,SR),未观察到混合区。涂层改变基体的微动运行区域,使得PSR缩小,SR运行区域向小角位移幅值方向移动。由于MoS2涂层的固体润滑作用,涂层的摩擦因数在整个试验过程都明显低于基体。在PSR,涂层损伤轻微;在SR,涂层的转动微动磨损机制主要表现为剥层和摩擦氧化。研究表明粘结MoS2固体润滑涂层具有明显的防护作用,显著降低LZ50钢的转动微动磨损。

制备工艺对MoS_2粘结固体润滑涂层微动磨损寿命的影响

在不同载荷和位移振幅条件下,考察了2种基体材料表面MoS2粘结固体润滑涂层的微动磨损性能,深入分析了基体表面预处理、涂层厚度及涂层固化温度等对涂层微动磨损寿命的影响.结果表明,通过提高基体材料硬度、增加涂层厚度、对基体表面进行喷砂预处理以及对涂层进行高温固化等均可不同程度地提高涂层的微动磨损寿命,其中高温固化对涂层磨损寿命的影响最显著;而基体表面喷砂处理对高温固化涂层磨损寿命的影响减弱.喷砂42CrMo基体表面涂覆的经高温固化的厚16±1μm的MoS2粘结固体润滑涂层的抗微动磨损性能最佳.

聚酰亚胺粘结MoS_2基固体润滑涂层在油介质中的摩擦学性能

为了探讨聚酰亚胺粘结MoS2基固体润滑涂层在油介质中的摩擦学性能及其作用机理,采用MHK-500型摩擦磨损试验机对聚酰亚胺粘结MoS2基固体润滑涂层在4种油介质(RP-3煤油、SG 15W-40机油、0#柴油和液体石蜡)中的摩擦磨损性能进行了评价,并对其机理进行了初步探讨.结果表明:与干摩擦相比,涂层在4种油介质中的摩擦学性能均得到显著提高,其中涂层在柴油介质中抗磨性能的提高最为突出;同种油介质中,涂层在高速(2.56 m/s)、低载(1 120 N)下的耐磨性明显优于低速(1.54 m/s)、高载(2 120 N)下的耐磨性;在低速(1.54 m/s)、高载(2 120 N)下的煤油介质中,涂层表面的物理状态在摩擦过程中的变化最终导致涂层摩擦系数的起伏和较大的磨损率.

固体润滑剂WS_2含量对钛合金表面激光熔覆NiCr/Cr_3C_2-WS_2层组构及性能的影响

为拓宽钛合金表面耐磨自润滑复合涂层的研究领域,采用10kWCO2激光器,在Ti-6Al-4V钛合金表面熔覆制备了4种不同WS2含量(0,10%,20%,30%)的NiCr/Cr3C2-WS2层。利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等分析了涂层组织、相组成以及磨损形貌,利用MH-5半自动显微硬度计和HT-1000型球-盘式高温摩擦磨损试验机测试了涂层的硬度和摩擦磨损性能,对比研究了4种NiCr/Cr3C2-WS2熔覆层的微观组织和在室温、载荷为6N条件下的摩擦学性能。结果表明:未添加WS2熔覆层的组织主要是由γ-NiCrAlTi,TiC和α-Ti相组成,添加WS2熔覆层的组织主要是由γ-NiCrAlTi,TiC,TiWC2,α-Ti,Ti2CS和CrS相组成;未添加WS2的熔覆层的平均显微硬度最高,达到1149HV2N,是钛合金基体显微硬度的3.2倍。添加WS2固体自润滑剂改善了熔覆层摩擦学性能,其中添加30%WS2的熔覆层摩擦学性能最佳。

紫外辐照对MoS2／酚醛环氧树脂黏结固体润滑涂层摩擦学性能的影响

制备了MoS2/酚醛环氧树脂黏结固体润滑涂层,并采用紫外辐照装置进行辐照,考察了紫外辐照对涂层的表面形貌、化学组成以及摩擦学性能的影响.SEM观察发现辐照后涂层表面出现低分子碎片堆积,XPS分析发现辐照后涂层表面O的相对含量显著增加,而C含量明显降低,这说明紫外辐照导致了涂层表面的氧化降解,而氧化作用使得涂层表面的黏结剂发生部分降解.对固体润滑剂MoS2的分析表明,辐照导致MoS2发生部分氧化.辐照后涂层摩擦系数增大,耐磨性降低.

AT13/WS_(2)复合涂层的制备及摩擦学性能

采用等离子喷涂技术和水热反应合成法制备Al_(2)O_(3)–13%TiO_(2)(AT13)陶瓷涂层和AT13/WS_(2)复合涂层,利用多功能摩擦学试验机和原子力显微镜,研究原位合成的WS_(2)对AT13陶瓷涂层表面摩擦磨损性能的影响,且利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对AT13/WS_(2)复合涂层物相组成和微观形貌进行分析,探讨材料的磨损机理。结果表明:通过水热反应,可将WS_(2)粉末合成在AT13涂层表面微裂纹和孔隙中,制得AT13/WS_(2)复合涂层;在干摩擦测试条件下复合涂层的摩擦系数(0.2左右)相对AT13涂层(0.7左右)显著降低;在微观尺度下AT13涂层横向摩擦力(0.5 V)明显大于AT13/WS_(2)复合涂层(0.1 V);严重的磨粒磨损和脆性剥落是AT13涂层磨损的主要原因,WS_(2)的引入可改善AT13涂层的磨损情况,AT13/WS_(2)复合涂层展现出优异的自润滑性能。

锆合金表面MoS_(2)基粘结固体润滑涂层的润滑及失效机理研究

锆合金挤压作为核燃料元件生产的关键工艺,面临传统润滑方式难以满足要求的问题,需要对挤压润滑剂的润滑性能和失效形式进行系统性研究。在锆合金表面制备了耐高温MoS_(2)基粘结固体润滑涂层,用高温球-盘试验机模拟研究了涂层在热挤压试验时的润滑性能,用扫描电镜和三维光学数码显微镜分析了涂层摩擦后的表面形貌以及磨痕表面和截面形貌,用能谱仪分析了高温下涂层中粘结剂及润滑颗粒成分的变化,用拉曼光谱分析了磨痕处涂层成分的变化。涂层在400和600℃短时保温(10 min)后摩擦表现出优良的润滑性能,其摩擦系数均在0.05左右,这归因于MoS_(2)在高温条件下依旧保持优良的层状结构,在高温强载荷下基本未发生摩擦化学现象;但是在600℃保温60 min后,涂层内MoS_(2)由于长时间保温而氧化失效,润滑性能大幅度降低。根据MoS_(2)基粘结固体润滑剂不同使用温度及保温时间,探究以MoS_(2)为主要润滑成分的润滑剂在高温强载荷条件下的润滑性能及失效形式,为MoS_(2)基粘结固体润滑涂层在金属塑性加工领域的应用提供了理论依据。

纳米球形WS_2颗粒对PTFE基固体润滑粘结干膜的改性研究

在PTFE基膜系中加入适当比例的纳米球形WS2颗粒,获得了不同性能的固体润滑粘结干膜,通过对膜层显微硬度、膜层附着力以及摩擦学性能的测试,筛选出一种性能较优的膜系。结果表明:在PTFE基膜系中增加适当比例的纳米WS2球,可以有效地减小膜层的磨损率,提高膜层的耐磨损寿命;但是当纳米WS2球添加比例较高时,未能充分分散的纳米球团聚体可能增加膜系中的磨粒磨损效应,使得膜层的摩擦因数波动变大,膜层的磨损率也增大,从而降低膜层的耐磨损寿命。通过不同应力条件下的寿命试验,初步建立了该种膜系的摩擦寿命模型,可用于预测该膜层在使用条件下的寿命或开展加速寿命试验。

TA2钛合金表面激光熔覆Ti_2SC/TiS自润滑耐磨复合涂层组织与性能

采用激光熔覆技术在TA2钛合金表面预置Ti+TiC+WS_2复合粉末制备了自润滑耐磨复合涂层,并对涂层的物相、显微组织、显微硬度和摩擦学性能进行了分析。结果表明:涂层与基体呈冶金结合,无明显气孔和裂纹。涂层主要有α-Ti基体、增强相(Ti,W)C_(1-x)和TiC以及自润滑相Ti_2SC和TiS。涂层的平均显微硬度为1005.4 HV约为基体TA2的5倍。在干摩擦磨损条件下,对比TA2基体,由于涂层中自润滑相Ti_2SC、TiS的存在,涂层摩擦系数波动较平缓,磨损表面呈现轻微的黏着磨损,表现出较优异的耐磨减摩性能。

苛刻空间环境下固体润滑涂层在谐波齿轮减速器表面的服役性能评价

随着航天技术和深空探测的发展,传统的脂润滑材料已难以满足谐波减速器在真空宽温区的润滑需求,固体润滑涂层是一种非常理想的空间润滑方式,具有较宽的温度使用范围,且润滑性能受工况的影响也较小,广泛应用于空间运动机构。目前固体润滑谐波减速器在苛刻空间环境下的使役性能(传动精度和传动效率)还鲜有报道,通过物理气相沉积技术分别在XBS-40-100型和XBS-60-120型谐波减速器制备MOSTP&MOSTP和DLC&MOSTP两种固体润滑涂层,并对润滑前后的谐波齿轮减速器的传动精度、传动效率及真空高、低温适应性进行对比研究。研究结果表明:谐波减速器的传动误差不仅没受到润滑涂层的影响,其传动精度还远优于脂润滑的同型号谐波减速器;固体润滑谐波减速器具有优异的温度适应性,XBS-40-100型和XBS-60-120型谐波减速器在-90℃~100℃温度范围内,传动效率分别为69.4%~82.8%和66.2%~86.7%,远高于全氟聚醚(-90℃,效率在30%左右)和多烷基化环戊烷(-90℃,效率基本在15%左右)润滑的同型号谐波减速。系统研究了固体润滑谐波减速器的使役性能和温度适应性,可为空间谐波减速器润滑材料的选取提供试验依据。

304不锈钢激光熔覆Co-Ti_(3)SiC_(2)自润滑复合涂层微观组织与摩擦学性能

采用激光熔覆同步送粉法在304不锈钢上制备出自润滑耐磨涂层,熔覆粉末配比为纯Co, Co-2%Ti_(3)SiC_(2)(质量分数,下同)和Co-8%Ti_(3)SiC_(2)。借助扫描电子显微镜(SEM),能谱分析仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对熔覆涂层进行表征,系统地研究304不锈钢与涂层在室温和600℃下的摩擦学性能与磨损机理。结果表明:激光熔覆Co-Ti_(3)SiC_(2)涂层的平均显微硬度高于基体(240.3HV_(0.5)),N1,N2和N3涂层的硬度分别为285.7HV_(0.5),356.3HV_(0.5)和463.8HV_(0.5),涂层主要由连续基体γ-Co固溶体,硬质相Fe2C,Cr7C3和TiC,润滑相Ti_(3)SiC_(2)组成。在室温下,基体和N1,N2,N3涂层的摩擦因数分别为_(0.5)6,0.62,0.68和0.42,N1,N2,N3三种涂层的磨损率分别为9.15×10^(-5),7.81×10^(-5),4.66×10^(-5) mm^(3)/(N·m),均明显低于基体(66.42×10^(-5) mm^(3)/(N·m));在高温下,基体和N1,N2,N3涂层的摩擦因数为0.66,_(0.5)4,_(0.5)2和0.46,N1,N2,N3三种涂层磨损率分别为37.79×10^(-5),35.6×10^(-5),18.83×10^(-5) mm^(3)/(N·m),均低于基体(41.3×10^(-5) mm^(3)/(N·m))。在室温和600℃下,涂层具有高于304不锈钢基体的显微硬度,且Co-8%Ti_(3)SiC_(2)涂层呈现出最好的自润滑耐磨性能。

真空-紫外辐照对SiO_2/MoS_2/酚醛环氧树脂涂层摩擦学性能的影响

为了研究真空-紫外辐照对润滑涂层的影响,采用地面模拟装置对添加SiO2前后的MoS2/酚醛环氧树脂涂层进行辐照,考察了辐照前后涂层的摩擦学性能。结果表明,真空-紫外辐照使涂层的摩擦系数、耐磨性分别呈降低、增强趋势。此外,SiO2的添加在一定程度上提高了复合涂层的摩擦学性能和抗紫外辐照性能。

SiO_2对MoS_2/酚醛环氧树脂涂层原子氧辐照前后组成与性能的影响

为了有效降低低轨道原子氧辐照对黏结固体润滑涂层摩擦学性能的影响,满足航天器机械运动机构对空间润滑材料高可靠、长寿命的要求,在MoS2/酚醛环氧树脂涂层中添加六甲基二硅胺烷修饰的SiO2,制备了复合涂层,并用原子氧地面模拟装置进行辐照。分别采用X射线光电子能谱(XPS)、CSM摩擦磨损试验及扫描电子显微镜(SEM)分析了涂层原子氧辐照前后的化学组成、摩擦磨损性能及磨痕形貌。结果表明:添加SiO2在一定程度上提高了MoS2/酚醛环氧树脂涂层的抗原子氧剥蚀和摩擦磨损性能;添加2%SiO2的涂层在原子氧辐照前后摩擦系数最低,耐磨性能最佳;当SiO2添加量为1%时,涂层辐照前后的耐磨寿命最长。

TiAlSiN/TiAlAgN/Ti(Mo)N-MoS2多层涂层的微观结构及摩擦学性能

采用Ti40Al20Si10、Ti48Al50Ag2和Ti-MoS2靶,制备了TiAlSiN/TiAlAgN/Ti(Mo)N-MoS2多层涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、球-盘式摩擦磨损试验机以及表面轮廓仪研究了涂层的表面形貌、微观结构、硬度和摩擦学性能。结果表明:制备的多层涂层中含0.62%(原子分数,下同)Mo,0.77%Ag和30.05%Ti,厚度约为3μm,硬度为21.09GPa。涂层在不同温度条件下的磨损机制主要为黏着磨损,室温条件下参与润滑的物质为Si2·H2O水膜、MoS2以及少量的Ag;200℃时的为Ag和MoS2;400℃时的为MoS2和大量Ag;600℃时的为Ag、Al2O3和SiO2。涂层在室温、200℃、400℃、600℃下的磨损率分别为0.051 7×10-3,0.162 8×10-3,0.108 0×10-3,0.130 7×10-3 mm3/(N·m)。TiAlSiN/TiAlAgN/Ti(Mo)N-MoS2多层涂层在400℃下具有较好的摩擦学性能。

Influence of solid contaminants in oil on wear characteristics of nano-Al_2O_3/Ni composite coating

Solid contaminants in lubrication system will cause severe wear of sliding compo nents. In order to improve the wear resistance of the material in oil containing solid contaminants,the brush plated nano-Al2O3/Ni composite coating was p repared and the influence of the sand content and sand size on the tribological property of the coating in oil containing solid contaminants was tested with bal l-on-disc tester. The results show that the wear volume increases with increas ing the sand content and sand size,and the wear resistance of the composite coa ting is 20% higher than that of the high-speed plain nickel coating. The main w ear mechanisms of the coatings are abrasive wear and adhesive wear. And due to t he nano-particle strengthening effect,the wear resistance of the composite coa ting is improved.

不同材料基体与复合涂层间的结合强度等性能分析

通过对镀有TiN MoS2 /TiN涂层的不同材料试件及刀具的摩擦学试验 ,考察了基体的材料及硬度对膜—基结合力、膜层结构等的影响。研究表明 ,由于Cu基体的氢病和 4 5 #钢基体表面易形成碳氢化合物等原因 ,致使涂层失败 ;由于基体材料及硬度等的差异 ,1Cr18Ni9Ti基体与涂层的膜 基结合力等性能优于铝合金基体 ;当基体材料硬度较高时 ,涂层后的摩擦学性能也较好。

石墨-二硫化钼-三氧化二锑改性环氧树脂复合涂层的制备与性能

为进一步提高固体润滑涂层的耐热性和耐磨性,以改性环氧树脂为主要成分,聚酰胺为固化剂,制备了含MoS2、石墨和Sb2O3的粘结固体润滑涂层。参照相关标准测试了涂层的外观、附着力、硬度及摩擦学性能;研究了石墨、MoS2质量比及Sb2O3用量对涂层耐热性、耐磨性的影响。结果表明:50 g改性环氧树脂,15 g聚酰胺,石墨与MoS2质量分数为3∶2,总质量为30 g时,石墨与MoS2的协同效应最好,涂层具有较好的耐热性及耐磨性,经高温灼烧几乎无变化,磨损失重、摩擦系数最小,分别为263 mg和0.28;增强剂Sb2O3的加入使涂层硬度提高,耐磨性增加,对其耐热性影响不明显,用量为3 g时涂层摩擦学性能最佳,摩擦系数降至0.26。