真空环境下类富勒烯碳薄膜与不同配副材料的摩擦学性能

目的提高类富勒烯碳薄膜真空摩擦学性能。方法采用等离子增强化学气相沉积技术(PECVD)制备了类富勒烯碳薄膜(FLC),利用扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、拉曼光谱(Raman)和纳米力学仪等研究了薄膜厚度、结构及力学性能。采用真空摩擦试验机考察了真空环境下类富勒烯碳薄膜分别与非晶碳薄膜(DLC)、FLC、钢球和MoS_(2)薄膜组成配副的摩擦学性能,结合磨痕形貌和转移膜Raman及HRTEM结构分析,探究了材料的摩擦磨损机制。结果MoS_(2)与FLC组成的摩擦副具有低摩擦因数(0.02)和低磨损率(10‒20 m^(3)/(N·m)),类富勒烯碳薄膜具有高硬度,能够在摩擦过程中支撑容易“坍塌”的MoS_(2)。结论在摩擦过程中类富勒烯结构因剪切力和Mo的催化作用发生解构现象,引起薄膜中的sp3向sp2转变,并且重建为片状石墨片。MoS_(2)形成了转移膜在摩擦过程中扮演的角色一方面是润滑剂,另一方面是催化剂,作为润滑剂能够改善磨损情况,作为催化剂参与类富勒烯结构的重构过程,获得在真空环境下的低摩擦因数和低磨损性能。

固体润滑涂层的评价和使用

本文主要介绍了二硫化钼、石墨、聚四氟乙烯三种固体润滑涂层的特点以及润滑涂层摩擦磨损性能的评价手段和方法 ,以及台架试验和应用实例。提出了选用方法和步骤。

FM-510 型粘结固体润滑涂层的摩擦性能

针对航空发动机减磨延寿要求，研制了ＦＭ－５１０型粘结二硫化钼固体润滑涂层．采用ＭＲＨ－３环块摩擦磨损试验机和Ｆａｌｅｘ试验机考察了其摩擦性能．结果表明，ＦＭ－５１０型粘结二硫化钼固体润滑涂层的摩擦系数低、承载能力高、耐磨寿命长．

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。

湿度、温度及润滑油对粘结MoS_2固体润滑涂层微动磨损寿命的影响

在不同载荷和位移幅值条件下,研究了湿度、温度及润滑油对粘结MoS2固体润滑涂层微动磨损寿命的影响。试验结果表明:湿度、温度的变化及润滑油环境下都会不同程度地影响粘结涂层的磨损寿命。相对湿度愈高,寿命愈低;温度的影响分两个阶段,20～100℃范围,磨损寿命随温度升高而增加,在100～300℃范围,磨损寿命随温度的升高而下降;润滑油的影响强烈依赖于位移幅值和载荷变化,低位移幅值、高载荷下影响极小,而高位移幅值、低载荷下将导致磨损寿命下降。

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.

二硫化钼粘结固体润滑涂层的径向和切向微动损伤的比较研究

通过径向和切向微动试验考察了二硫化钼粘结固体润滑涂层的微动摩擦学特性 ,并利用扫描电子显微镜、能量色散谱和X射线光电子能谱等分析了两类微动损伤区的微观特征 .结果表明 :二硫化钼粘结固体润滑涂层具有良好的抗径向微动损伤性能 ;切向微动条件下无混合区存在 ,涂层损伤强烈依赖于位移幅值 ,并伴随MoS2 的氧化 ;

固体润滑涂层在干摩擦及有油条件下的摩擦磨损性能

采用 ＭＲＨ－３环块磨损试验机对 ＦＭ－５１０ 二硫化钼润滑涂层在干摩擦及有油条件下进行了磨擦磨损性能的考察和评价，评价结果表明：该涂层在干摩擦条件下具有低的摩擦系数、高的承载能力和长的耐磨寿命，摩擦系数随负荷增高而降低，随速度提高也降低。摩擦偶对双面涂膜比单面涂膜有更长的耐磨寿命，速度低时涂层的磨耗小，寿命长，可满足特定条件下的干摩擦工作要求，在有油润滑条件下二硫化钼基的ＦＭ－５１０润滑涂层可显著减轻对偶磨损程度，摩擦系数比单独使用油润滑时大大降低。在难以形成连续的流体润滑薄膜，亦即不能形成流体动力润滑的情况下，摩擦偶对涂敷固体润滑涂层是解决其润滑问题的有效方案。

一种低摩擦系数复合润滑膜的结构与性能研究

采用微弧氧化和喷涂二硫化钼基润滑材料并在150～200℃固化2h左右的工艺,在铝合金表面制备了低摩擦系数的复合润滑膜。研究了复合润滑膜的结构与性能对摩擦系数的影响。结果表明,去除微弧氧化膜的表面疏松层获得以γ-A l2O3为主的致密硬化层,使其表面硬度明显提高,并且显著降低复合润滑膜的摩擦系数。微弧氧化层的硬度与载荷大小是影响摩擦系数的主要因素,摩擦系数稳定在0.05～0.08,复合润滑膜制备工艺对基材性能影响较小。

粘结石墨基固体润滑涂层的微动摩擦磨损性能

为了探讨粘结石墨基固体润滑涂层的微动摩擦磨损性能的作用机理,使用SRV微动摩擦磨损试验机对粘结石墨基固体润滑涂层在微动试验条件下的摩擦学性能以及抗承载能力进行研究,对其磨痕形貌和对偶转移膜进行分析。研究结果表明:粘结石墨基固体润滑涂层的磨损率随着试验载荷和摩擦速度的增大而减小;而摩擦因数随着试验载荷增大而减小,随摩擦速度增大而缓慢增大;在微动摩擦过程中,高载高速可以促进高质量转移膜在对偶表面形成,从而使得粘结石墨基固体润滑涂层具有良好的抗承载能力和优异的抗磨减摩性能。

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。

飞机用固体膜润滑剂

针对新机种对固体膜润滑剂的需求,研制了两种固体膜润滑剂-HR-7201和HR-7101。润滑剂采用国产原材料,具有摩擦系数低,耐高低温及耐介质等优良性能,使用温度HR-7201为-60~300℃,HR-7101为-60~200℃,短期可到250℃。已通过飞机典型零部件试验及长期试车考核,并在飞机上应用。

固体膜润滑剂在飞船机构中的应用研究

针对空间飞行器对固体膜润滑剂的需求,研制了两种飞船机构上应用的固体膜润滑剂,分为舱外机构使用的B J干膜润滑剂和舱内机构使用的GYM-8干膜润滑剂两类。通过对固体润滑剂、树脂体系的筛选,以及各组分之间的配伍研究,确定了最佳配方。其性能全部满足飞船机构耐高温、低温、真空、抗辐照特殊环境下的润滑要求,在飞船机构首次应用即获成功。

原子氧辐照对MoS_2/酚醛环氧树脂粘结固体润滑涂层摩擦磨损性能的影响(英文)

为了揭示低地球轨道环境中的原子氧对粘结固体润滑涂层摩擦学性能的影响,制备了MoS2/酚醛环氧树脂粘结固体润滑涂层,并在原子氧地面模拟设备中对其进行辐照。采用球盘摩擦试验机考察了辐照前后涂层的摩擦磨损性能,并通过扫描电子显微镜(SEM)和X-射线光电子能谱仪(XPS)分析了辐照对涂层表面结构和组成的影响。研究发现,原子氧辐照增大了涂层的摩擦系数,降低了其耐磨性。表面结构和组成分析表明,原子氧辐照引起涂层中固体润滑剂MoS2发生部分氧化和粘结剂发生部分降解,使得涂层表面的O含量显著增大,而C含量明显降低。原子氧辐照引起的涂层表面结构和组成的变化是其改变粘结固体润滑涂层摩擦学性能的主要原因。

铝质基体上阳极氧化膜粘结固体润滑膜性能研究

在LY17铝基阳极氧化膜表面采用涂装工艺粘结了含纳米Al2O3的固体润滑膜,形成了阳极氧化膜与固体润滑膜的复合膜。考察了该复合膜的力学性能与摩擦学性能,并探讨了其摩擦机理。结果表明,复合膜由于次表层阳极氧化膜与表层固体润滑膜的共同作用,使摩擦系数从0.76降为0.12,使对偶件磨损量几乎降为0,耐磨寿命延长到2倍以上。次表层阳极氧化膜提供了有效的硬度支撑及良好的结合强度,表层固体润滑膜中纳米粒子与二硫化钼基的协同作用表现出了优良的润滑性能和抗磨损性能。

氟化镧对固体润滑粘结膜摩擦学性能的影响及其作用机理之研究

对于氟化镧（ＬａＦ３）对酚醛－环氧粘结的二硫化钠（ＭｏＳ２）干膜性能的影响进行了考察，并着重应用表面分析工具对其作用机理进行了研究。结果表明，与不含ＬａＦ３的干膜相比，当含有适量ＬａＦ３时，干膜的耐磨寿命明显增加。在摩擦过程中，ＬａＦ３减少了干腔中ＭｏＳ２的氧化趋势。

二硫化钼粘结固体润滑膜的研究概况

介绍了二硫化钼粘结固体润滑膜的制备,综述了温度、气氛、粘固比、成膜基材的硬度和表面粗糙度、以及膜厚等对其摩擦学特性的影响,分析了摩擦过程中转移膜形成的机理;最后对二硫化钼粘结固体润滑膜的研究方向提出了一些建议。

粘结固体润滑膜的摩擦学特性研究

采用2种不同的固体润滑粉末(石墨和二硫化钼)分别与溶剂、粘结树脂组合制得粘结固体润滑剂,涂敷于钢板表面成膜,然后对得到的粘结固体润滑膜的润滑性能、物理化学性能和耐磨性能进行了测试。结果表明:粘结固体润滑剂中的固体粉末含量越多、颗粒越细,润滑膜的润滑性能越好,但固体粉末含量的增加影响了润滑膜的干燥时间,附着力、柔韧性和耐冲击性能也变差;只有当润滑剂中加入了适量固体粉末后,得到的润滑膜的减磨效果最佳。

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。

固相剪切碾磨制备聚甲醛/聚氧化乙烯/二硫化钼复合材料的形貌与力学性能和摩擦磨损性能

采用固相剪切碾磨(S^3M)技术制备了聚甲醛/聚氧化乙烯/二硫化钼(POM/PEO/MoS2)复合粉体和材料,且进一步采用扫描电子显微镜、万能材料试验机、热失重分析仪、摩擦磨损测试仪测试和研究其形貌、粒径分布、力学性能、热稳定性和摩擦磨损性能。实验结果表明,在磨盘碾磨强大的三维剪切力场作用下,增韧改性剂PEO和MoS2填料粒子在POM基体树脂中分散均匀,所得复合粉体粒子尺寸达到微米级。PEO改性剂的引入和磨盘碾磨的共同作用可有效提高POM的冲击性能,同时PEO通过对MoS2粒子的包覆有效解决了POM热稳定性低和难以加工的问题。此外,磨盘碾磨作用下,PEO与MoS2的结合还明显降低了POM的摩擦系数和损耗量,赋予所得POM/PEO/MoS2三元复合材料优异的自润滑和摩擦磨损性能。