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宽温域自润滑硬质薄膜材料的研究

栏目:行业动态 · 发布日期:2021年9月1日 · 编辑:葡京娱乐场8455

从古到今,表面摩擦磨损一直是非常重要的问题。在古代,人类利用从植物种子中提取的动物脂肪和润滑物质来解决一些摩擦磨损问题。直到第一次工业革命之后,随着石油的开采,现代意义上的润滑油才真正出现。随着润滑剂的发展,一些聚合物润滑剂逐渐出现。然而,传统的流体润滑材料对温度非常“敏感”。例如,油脂类润滑材料的最高工作温度通常只有200℃以内,聚合物基润滑材料的极限工作温度为400℃。温度过高会导致润滑材料氧化失效,从而对材料表面造成机械损伤。固体润滑可在较宽的温度范围内实现连续润滑,并具有优异的耐磨性。所以固体润滑可能是未来润滑油发展的主要方向。如今,自润滑膜等固体润滑物质在工程实践中得到广泛应用,如轴承、齿轮、导轨等,但在耗能机械在接触工程实际应用中会面临以下问题:( 1) 硬度要求。对于刀具来说,硬度是保证刀具切削加工质量和使用寿命的硬指标,但通常不需要机床接触点。非常硬的配合接触,因为接触载荷通常是分布的,接触疲劳可以更好地避免接触面的柔顺。 (2) 环境问题。大多数机器在不同的环境温度下工作,增加有规律和不规律的温度波动,这涉及到自润滑膜的温度服务。因此,在这些前提下,宽温度范围自润滑薄膜是否具有持续的自润滑能力,在实际应用中具有很大的研究价值。

对于自润滑膜在较宽温度范围内的连续润滑,主要采用两种方法解决:一种是单层膜,另一种是多层膜。单层薄膜主要是复合膜,一般由陶瓷或金属基材和润滑成分按一定的组成比采用相应的加工工艺制成。通常,陶瓷或金属基材可以提供更好的耐磨性和承载能力。润滑成分的加入,可在较宽的温度范围内提供优异的连续润滑性能,从而增强固体润滑剂在实际应用中的连续润滑能力。但在循环温度下,其自润滑效果的连续性会受到很大影响。因此,研究一种可以在循环温度下使用的涂层非常重要。多层薄膜由不同金属的薄层制成或具有不同的通过交替叠加相同成分的合金薄层而形成的复合涂层。

目前,国内外学者利用固体润滑技术解决了工程应用中的诸多问题,如滑动部件的使用寿命、较宽温度范围内的连续润滑和温度可逆条件下的连续润滑等。单层薄膜制备工艺简单,易于添加各种增强相,基体(金属基、陶瓷基等)耐高温、摩擦磨损等,加入不同的润滑成分形成在摩擦面上形成一层转移膜,从而具有良好的润滑性,因此被广泛应用:但是,单层膜各相晶粒形成和生长所需的能量环境很难通过变化来精确控制制备过程中,很难准确控制相的分布和大小。此外,由于单层薄膜贵金属润滑成分消耗量大,其连续润滑性能也比较弱。由于具有高硬度、耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗氧化等优良性能,多层膜使其磨损寿命大大延长。在较宽的温度范围内形成润滑相,使其连续润滑能力非常可观,这对于温度循环问题非常重要。提供了很好的解决方案。但是目前还存在很多问题,如复合膜中固体润滑剂与基体的结合、新型固体润滑剂的开发等=新型纳米结构多层膜的开发、纳米结构多层膜硬度机理的研究薄膜等更宽温域范围内的自润滑多层薄膜的设计是未来探索的方向。


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