Ni 3 Al-MoS 2 自润滑涂层的微观组织性能与合成反应机理

发布时间：2025-04-01 06:29

　　在航天、航空、核电等高新技术领域,一些重要的运动部件需要在高真空、高负载、强辐射等条件下运行。在这种极端工况下,只有固体润滑材料才能满足润滑要求。MoS₂是一种特别适合于真空环境下的,具有良好润滑性能的层状结构材料。纯MoS₂涂层由于涂层的厚度小和结合力差,导致耐磨寿命较短。将MoS₂与硬质材料的结合可以获得良好减摩耐磨性能的自润滑涂层。镍、铝可以通过自蔓延反应生成高熔点、高硬度的金属间化合物Ni₃Al和NiAl。利用镍、铝之间的反应,并通过一定技术手段克服MoS₂在制备过程中的烧损,有望在钢基体表面快速制备出具有良好润滑性能的Ni₃Al-MoS₂复合涂层。采用差示扫描量热/热重分析法、高温原位XRD等测试方法,研究二硫化钼与镍、铝、Ni₃Al等金属的反应过程和反应机理。研究结果表明:在加热温度超过630℃时,二硫化钼与镍开始发生反应,生成硫化物Ni₃S₂和镍钼固溶体。当...

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【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 固体润滑材料与应用方法
        1.2.1 软金属
        1.2.2 层状润滑材料
    1.3 Ni/Al自蔓延反应及应用的研究现状
        1.3.1 镍铝燃烧合成的反应机理与工艺影响规律
        1.3.2 镍铝燃烧合成制备涂层的应用
    1.4 二硫化钼与基体材料反应的研究现状
        1.4.1 二硫化钼与金属的反应过程及产物
        1.4.2 二硫化钼与金属反应过程的调控方法
    1.5 镍铝燃烧合成反应的温度场模拟计算
        1.5.1 镍铝燃烧合成的绝热温度
        1.5.2 镍铝燃烧合成的有限元模拟
    1.6 本文的主要研究内容
第2章 实验材料及方法
    2.1 实验材料
    2.2 实验设备与方法
        2.2.1 实验设备
        2.2.2 实验过程与工艺参数
    2.3 分析测试方法
        2.3.1 热分析测试
        2.3.2 物相与微观结构分析
        2.3.3 力学与摩擦学等物理性能测试
第3章 二硫化钼与金属高温下的反应过程与机理
    3.1 引言
    3.2 MOS₂在自蔓延燃烧反应过程中的变化
    3.3 二硫化钼与镍的反应机理
    3.4 二硫化钼与铝的反应机理
    3.5 二硫化钼与Ni3Al的反应机理
    3.6 本章小结
第4章 自蔓延燃烧反应的温度场模拟计算与验证
    4.1 引言
    4.2 有限元模型的建立
        4.2.1 几何模型与网格划分
        4.2.2 定义材料属性
        4.2.3 初始条件与边界条件
        4.2.4 自蔓延燃烧反应的热源模型
    4.3 Ni/Al自蔓延燃烧反应制备涂层过程中温度场的分布与变化
        4.3.1 自蔓延燃烧反应过程中温度场的数值模拟与实验验证
        4.3.2 钢基体与Ni/Al压坯的界面温度变化的模拟分析
        4.3.3 预热温度对自蔓延燃烧反应温度场的影响
        4.3.4 引燃位置对自蔓延燃烧反应温度场的影响
    4.4 含MOS₂润滑层时自蔓延燃烧反应温度场的分布与变化
        4.4.1 含MoS₂润滑层的有限元模型
        4.4.2 上界面及润滑层中温度分布与变化
        4.4.3 下界面处及钢基体中温度分布与变化
        4.4.4 不同预热温度对涂层体系的温度场影响
    4.5 本章小结
第5章 自润滑涂层的制备及其与基体连接性能
    5.1 引言
    5.2 Ni₃Al-MoS₂润滑层的微观组织与组成相研究
        5.2.1 热压过程中润滑层的微观组织与组成相变化
        5.2.2 连接后润滑层及与NiAl层界面处的微观组织与相组成
    5.3 NiAl层及连接界面处微观组织与形成机理
        5.3.1 NiAl层的微观组织与相组成
        5.3.2 连接界面的微观组织与相组成
        5.3.3 NiAl层与基体连接强度及断裂机理
    5.4 润滑层的摩擦学性能测试
    5.5 本章小结
结论
创新点
展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历



本文编号：4039064