表面纳米化预处理对1Cr18Ni9Ti不锈钢渗硫层摩擦学性能的影响

用超声速微粒轰击表面纳米化技术在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面制备了晶粒尺寸约为30 nm的具有随机取向的等轴状纳米晶表层,后用低温离子渗硫技术在部分纳米化样品和原始样品表面分别制备了硫化物层.在YTи-1000型球盘式摩擦磨损试验机上对比研究了干摩擦条件下纳米化处理前后的1Cr18Ni9Ti不锈钢及两种渗硫试样的摩擦学性能.结果表明,纳米化处理明显提高了1Cr18Ni9Ti钢的摩擦学性能和低温离子渗硫的效果,纳米化表面的摩擦因数由0.65降低到0.45,而纳米化预处理后渗硫层厚度由1 μm增加到3.5μm.分析认为,这些性能的提升主要与纳米晶表面层具有较高的硬度、强度和化学活性有关.原始1Cr18Ni9Ti钢的主要磨损机制为磨料磨损和粘着磨损,而表面纳米化处理后转变为以疲劳磨损为主.     

GCr15钢渗硫层的摩擦学性能研究

利用低温离子渗硫技术在GCr15钢球表面形成渗硫层以提高其摩擦学性能。采用四球摩擦试验机,考察渗硫和未渗硫试样在干摩擦及油润滑条件的摩擦学性能。结果表明：在干摩擦和油润滑条件下渗硫试样的摩擦因数均远低于未渗硫试样;在干摩擦条件下,渗硫试样的磨损率相比未渗硫试样大幅下降,这主要归因于渗硫层良好的减摩抗磨作用;在油润滑条件下,因油润滑和渗硫层的固体润滑相互协调作用,渗硫试样的摩擦和磨损性能明显优于未渗硫试样,其磨损表面的痕迹浅而轻,磨损机制为轻微的磨粒磨损。     

纳米CaCO3、Cu混合物润滑油添加剂的摩擦学性能

采用纳米碳酸钙、纳米铜粒子混合物作为润滑油添加剂，利用四球摩擦磨损试验机考察了含纳米碳酸钙、纳米铜粒子添加剂的润滑油的摩擦学性能；用扫描电子显微镜（SEM）考察了磨痕表面的形貌；用原子力显微镜和扫描电子显微镜（SEM）观察分析了在磨损表面纳米粒子的形态与分布。研究结果表明，纳米碳酸钙、纳米铜的混合粒子的总添加量为0.6％，质量比为1：1时，润滑油具有最佳的摩擦学性能；润滑油中纳米碳酸钙、纳米铜混合物粒子添加剂的优良摩擦学性能与纳米粒子在表面存在形态相关。     

离子轰击热处理技术对轴承钢摩擦学性能的影响

为提高轴承钢的摩擦磨损性能,采用离子轰击热处理技术在GCr15轴承钢的表面生成渗硫层、渗氮层和硫氮复合渗层.在球一盘摩擦磨损试验机上对比研究轴承钢原始表面、渗硫表面,渗氮表面与硫氮复合处理表面在油润滑下的摩擦磨损性能.利用显微硬度计分析不同表面的硬度;利用扫描电镜观察不同处理表面和磨损表面的形貌;利用X射线光电子能谱仪分析磨损表面边界润滑膜化合物的价态并研究元素随深度的变化.研究表明,GCr15轴承钢表面通过渗硫、渗氮、硫氮复合处理后在油润滑条件下摩擦磨损性能都可以得到比较明显的提高.轴承钢基体对渗硫层的支持作用有限,影响硫化层作用的发挥.高硬度的渗氮层在较低载荷下可以起到很好的减摩抗磨作用.硫氮复合处理盘由于在较软的共渗层下面存在高硬度的渗氮层,可以对表面的软质层提供更强的支持,在较苛刻的工况下,硫氮复合盘的摩擦学性能显得更加突出.     

表面修饰SiO2纳米微粒作为液体石蜡添加剂抗磨性能的研究

用原位表面修饰法合成了异辛酸修饰SiO2纳米微粒，利用四球摩擦磨损试验机考察了SiO2纳米微粒作为液体石蜡添加剂的摩擦学行为。用扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱仪（XPS）对钢球磨损表面进行了分析。试验结果表明，SiO2纳米微粒作为液体石蜡添加剂具有良好的抗磨损性能，能显著提高液体石蜡的失效载荷；表面修饰SiO2纳米微粒在摩擦过程中发生了摩擦化学反应，形成了含SiO2及有机分解产物等组分的复合边界润滑膜，从而表现出良好的抗磨性和较高的承载能力。     

磨损条件对轴承钢低温离子渗硫层摩擦学行为的影响

采用低温离子渗硫技术在GCr15钢的表面制备了FeS固体润滑薄膜。在球-盘摩擦磨损试验机上对比研究了GCr15钢渗硫在不同磨损条件(工况和润滑条件)下的摩擦学性能。利用SEM观察分析了磨损表面形貌及成分,利用XPS分析了磨损表面边界润滑膜化合物的价态。结果表明:在改变工况的情况下,转速的增加会使FeS层作用下降,载荷的增加也会降低FeS层抗磨性能,但在一定转速下都存在一个可充分发挥FeS层减摩特性的载荷。使用极压抗磨添加剂不能改善渗硫层的减摩抗磨性能,但选用合适的添加剂可增强渗硫处理件的承载能力,提高其在恶劣工况下的磨损寿命。     

含纳米SiO_2液体石蜡润滑下FeS固体润滑复合层的摩擦学性能

采用离子氮碳共渗与离子渗硫复合处理技术在45#钢表面形成FeS固体润滑复合层,在摩擦磨损试验机上考察其在含0.1%(质量分数)纳米SiO2液体石蜡润滑下的摩擦学性能。结果表明:制备的FeS固体润滑复合层表面微纳米量级的硫化物颗粒与微纳孔隙分布均匀,其相组成主要为FeS、FeS2和Fe3N;在0.1%纳米SiO2液体石蜡润滑下,复合层与纳米SiO2添加剂产生协同作用,磨损表面形成了由硫化物、硫酸盐、氮化物等组成的化学反应膜,使FeS固体润滑复合层表面摩擦因数最低,始终保持在0.08左右,体积磨损量最小,比未渗表面(摩擦6min)降低了96%,比渗硫表面和氮碳共渗表面分别降低了89%和22%。     

干摩擦条件下45号钢渗硫层的摩擦磨损性能试验研究

采用低温离子渗硫技术，在不同预先热处理的45号钢表面形成渗硫层，在干摩擦条件下，对渗硫试件和非渗硫试件进行了摩擦磨损试验，试验表明：经低温离子渗硫处理的试件，具有较好的减摩和耐磨作用。     

离子渗硫层在油润滑条件下的转动微动摩擦磨损性能

利用低温离子渗硫技术在LZ50钢表面制备渗硫层,在干摩擦和油润滑条件下开展不同角位移幅值的渗硫层转动微动磨损试验,并利用扫描电子显微镜、能谱仪和轮廓仪对磨斑进行微观分析。试验结果表明:与干摩擦相比,油润滑条件下离子渗硫层呈现出不同的微动运行工况图,部分滑移区和滑移区的界限向左移动,滑移区的运行范围增大;在部分滑移区,渗硫层在油润滑条件下的摩擦因数几乎不变,且明显低于干摩擦,损伤十分轻微;在滑移区,渗硫层在油润滑条件下的摩擦因数仍低于干摩擦,呈现"初始-爬升-稳定"3个阶段,其磨损机制为磨粒磨损和剥层。     

柴油机缸套抗高温摩擦磨损技术研究

针对大功率密度柴油机缸套磨损失效问题,研究了激光网格化与低温高子渗硫复合表面处理技术,对该技术制备的激光淬火-渗硫复合层高温摩擦学性能进行了研究。结果表明：该复合层由激光硬化常和渗硫层组成,具有良好的抗高温摩擦磨损性能。台架试验发现;该技术改善了缸套/活塞环之间的润滑效果,减少了发动机刚启动时机油润滑不良导致的异常磨损和运行时的高温粘着磨损,延长了发动使用寿命。     

The Effect of FeS Solid Lubricant on the Tribological Properties of Bearing Steel under Grease Lubrication

In order to improve the tribological properties of 52100 steel under grease lubrication, FeS solid lubricant was used in two ways. Low-temperature ion-sulfurization technology was utilized to prepare solid lubricant iron sulfide (FeS) films on the surface of 52100 steel, and FeS particles were mixed into the lithium grease as additive. The friction and wear properties were examined systematically on a “ball-on-disc” testing machine. The results showed that the tribological properties of bearing steel under grease lubrication can be improved either by using ion-sulfurization technique or by adding FeS microparticles into the grease. The tribological performance of sulfurized surface lubricated by grease is better than that of a plain surface lubricated by grease containing FeS microparticles at lower load and speed. The plain surface lubricated by the grease containing FeS micropaticles possesses better antiwear property under harsher conditions. The mechanism of the experimental results is discussed in detail.     

Comparative Investigation on Tribological Properties of Ion-Sulfuration Layers Under Dry Friction

Four kinds of steel, including high-speed steel (M2), die steel (L6), stainless steel (420) and plain carbon steel (1045), were treated by low-temperature ion sulfuration. Sulfide layers, dominated by the FeS phase, were produced on the surfaces of the four steels. The tribological properties of sulfide layers were investigated on a block-on-ring test rig under dry friction conditions. The results showed that the tribological properties of all sulfurized steels were remarkably improved. The tribological properties decreased in the order of high-speed steel—die steel—1045 steel—stainless steel. The hardness, microstructure and corrosion resistance of the substrate determined the differences in the tribological properties of different steels.     

Preparation and Tribological Properties of Surface-Capped Copper Nanoparticle as a Water-Based Lubricant Additive

Cu nanoparticle surface-capped by methoxylpolyethyleneglycol xanthate was synthesized using in situ surface-modification technique. The size, morphology and phase structure of as-prepared Cu nanoparticle were analyzed by means of X-ray diffraction and transmission electron microscopy. The tribological properties of as-synthesized Cu nanoparticle as an additive in distilled water were investigated with a four-ball machine, and the morphology and elemental composition of worn steel surfaces were examined using X-ray photoelectron spectroscopy and scanning electron microscope equipped with an energy-dispersive spectrometer attachment. Results show that as-synthesized Cu nanoparticle as a water-based lubricant additive is able to significantly improve the tribological properties and load-carrying capacity of distilled water, which is ascribed to the deposition of Cu nanoparticles on steel sliding surfaces giving rise to a protective and lubricious Cu layer thereon. In the meantime, they may also tribochemically react with rubbing steel surfaces to generate a boundary lubricating film consisting of Cu, FeS and FeSO₄ on the rubbed steel surface, which helps to result in greatly improved tribological properties of distilled water, thereby reducing friction and wear of the steel–steel pair.     

添加纳米磁性微粒的润滑油摩擦学行为研究

用化学方法制备纳米MnZnFe2O4磁性微粒，在四球摩擦磨损试验机和立式万能摩擦磨损试验机上考察了MnZnFe2O4纳米磁性微粒作为润滑油添加剂的抗磨减摩性能及对磨损表面的修复作用，并用扫描电子显微镜观察分析了磨斑表面形貌。实验表明，MnZnFe2O4纳米微粒添加剂可以显著提高基础油的承载能力，减小磨斑直径；磁性颗粒有利于加强吸附在摩擦副表面上形成物理吸附膜，并在摩擦表面形成自修复膜，对磨损表面具有一定的修复作用。     

钻杆接头材料35CrMo钢硫氮共渗层的摩擦学性能

为了提高钻杆接头的使用寿命,利用离子渗氮和硫氮共渗技术在钻杆接头材料35CrMo钢表面制备了氮化层和硫氮共渗层。在油润滑条件下采用自制的球-盘磨损试验机考察了表面渗层的摩擦磨损性能。利用了XRD研究了表面层的相结构,采用了带EDS的SEM对表面改性层和磨损表面进行了分析。结果表明:35CrMo钢硫氮共渗层的摩擦学性能明显优于原始渗氮层;具有优良润滑作用的FeS固体润滑膜在高硬度氮化层的支撑下,可以有效地改善钻杆接头的摩擦磨损性能。     

含纳米CuO锂基润滑脂摩擦学性能研究

为改善锂基润滑脂摩擦学性能,制备不同添加量纳米CuO改性的锂基润滑脂。采用3H-2000PS2比表面及微孔分析仪对纳米CuO粒子进行表征,采用四球摩擦磨损试验机分析纳米CuO添加量对锂基润滑脂摩擦学性能的影响,采用扫描电镜(SEM)和三维形貌分析仪分析试验后钢球磨痕形貌。结果表明:纳米CuO质量分数为0.60%时锂基润滑脂具有最佳的抗磨减摩效果,摩擦因数和磨斑直径较基础脂分别降低24%和12%;一定添加量下,纳米CuO对磨损表面具有修复作用,含质量分数0.60%纳米氧化铜的润滑脂润滑时,磨损表面具有较低的表面粗糙度和较少的犁沟,表现出最佳的抗磨性能。     

甘油润滑下CrCN涂层的超低摩擦特性

为开发与CrCN涂层具有良好配伍润滑性能的绿色润滑剂,使用磁控溅射技术在304不锈钢表面沉积CrCN涂层,利用场发射扫描电子显微镜、原子力显微镜、纳米压痕仪、维氏硬度计、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪分别对其表面形貌、涂层厚度、力学性能、物相组成以及元素化学价态进行分析,并借助多功能摩擦磨损试验机评价在甘油润滑下CrCN涂层的摩擦学性能,并与PAO6润滑下结果进行比较。利用磁控溅射技术在不锈钢表面构筑的CrCN涂层表面光滑致密,粗糙度仅为1.01 nm,硬度可达14.39 GPa。对比钢-钢和钢-CrCN体系的摩擦学性能发现,钢-CrCN体系在甘油润滑下展现出优异的润滑性能;当负载为0.5 N时,钢-CrCN体系在甘油润滑下的摩擦因数可低至0.01,大大低于PAO6润滑下的摩擦因数。对磨痕的XPS分析表明,在摩擦过程中,甘油发生摩擦化学反应,在CrCN涂层的接触表面生成一层FeOOH层,甘油分子及其降解产物可能进一步吸附在FeOOH层,形成流体润滑层,有效降低了摩擦和磨损。     

表面粗糙度对纳米润滑添加剂摩擦学性能影响的研究

摩擦学系统的复杂性及多变性增加了对材料在摩擦试验过程的预见性的难度，通过XP销盘摩擦磨损试验机分别考察了钢／钢摩擦副住不同润滑介质中不同的表面粗糙度对其摩擦系数和磨损量的影响。试验结果表明：表面粗糙度对摩擦副的摩擦学影响是复杂的，在特定的润滑条件下，不同的表面粗糙度表现出不同的摩擦学性能。     

水溶性噻二唑衍生物的合成及其摩擦学性能研究

合成一种新型水溶性噻二唑衍生物,采用红外光谱仪对其结构进行表征,采用SRV摩擦磨损试验机考察其在三乙醇胺水溶液中的摩擦学性能,采用表面轮廓仪及扫描电子显微镜观察磨斑表面形貌。SRV摩擦实验结果表明,该添加剂能显著改善三乙醇胺基础液的抗磨减摩性能,并能有效避免疲劳磨损;XPS结果显示,添加剂通过与摩擦副表面的摩擦反应生成FeS及Fe2O3等反应膜,起到极压抗磨的效果;同时该添加剂还具有很好的抑制铜片腐蚀的性能,是一种环境友好的多功能润滑添加剂。