固体润滑剂在激光熔覆中的应用
发布时间：2021-01-06 19:10
本文综述了目前激光熔覆自润滑复合涂层中以软金属、硫化物、氟化物、石墨、无机含氧酸盐等材料作为涂层固体润滑剂的研究进展;总结了润滑材料的性质、润滑机制、适用范围及其对激光熔覆制备涂层摩擦学性能的影响,概括了固体润滑材料包覆技术、纳米技术、协同润滑技术在激光熔覆应用中的现状及发展前景,以期为激光熔覆自润滑耐磨涂层材料的发展提供参考借鉴。
【文章来源】：应用激光. 2020,40(03)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
WS2颗粒化学镀Ni-P前后的形貌
WS2颗粒化学镀Ni-P前后的形貌
当WS2与CaF2一起作为涂层的润滑剂时,在一定条件下,W和Ca会反应生成新型的润滑相CaWO4,600 ℃时表现出良好的润滑性能[23]。在高能激光的作用下,导致熔覆层中的WS2和CaF2几乎完全分解和上浮。碱土金属氟化物CaF2,500 ℃时因发生脆-韧转变而使涂层具备自润滑性能,CaF2的密度不高(3.18 g/cm3),可以提升熔池的流动性,CaF2较强的原子键和较好的热力学稳定性(分解温度1 270～1 350 ℃)使得它常被用作高温润滑剂[24-25]。Yan等[26]测试400 ℃下CaF2自润滑涂层的摩擦系数时发现,随时间的推移,涂层摩擦系数呈现出先急剧增加后缓慢减小的趋势,这是因为CaF2在物理上有着可以防止粘附的作用,化学上有着较好的稳定性限制了其他有害新相的产生,图2为400 ℃下涂层干摩擦表面的形貌图[26]。作者所在课题组[27] 也发现在600 ℃下γ-NiCAlTi/TiC/CaF2涂层在高温下表现出平稳的耐磨减摩性能。CaF2固有的陶瓷相导致其润湿性较差,因此,采用化学镀包覆的方法不仅能提升其与基体的相容性,同时也能抑制CaF2在熔池中的分解、蒸发和上浮,均布于涂层中的CaF2能有效提升涂层的摩擦学性能。BaF2是另一种碱土金属氟化物,其性质大致与CaF2相同。与单一CaF2和BaF2相比,CaF2与BaF2的共晶物在超过400 ℃时就会有润滑效果[28]。Ming-Chang Jeng等[29]以BaF2/CaF2-Ag为固体润滑材料在低碳钢表面制备的Ni基自润滑涂层时发现,随着测试温度的升高对偶件的磨损量和磨损半径增加,随着载荷的增加,摩擦系数降低。Ma等[30]发现纳米级LaF3比LaF3具有更好的自润滑耐磨性能。除此之外,稀土氟化物CeF3等也具有一定的润滑性能,张杰[31]制备的Ni基MoS2/LaF3·CeF3涂层也具有较好的耐磨减摩性能。图2 激光熔覆涂层磨损表面形貌的SEM图片
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光熔覆复相自润滑涂层的性能研究[J]. 赵华洋,付宇明,郑丽娟,杨晓良. 热加工工艺. 2019(18)
[2]激光熔覆原位自生碳化物增强自润滑耐磨复合涂层的高温摩擦学性能[J]. 王勇刚,刘和剑,回丽,职山杰,刘海青. 材料工程. 2019(05)
[3]热处理对激光熔覆涂层影响的研究进展及发展趋势[J]. 史方俊,王志文,宋天麟,刘海青,王爽,杨楠. 应用激光. 2018(05)
[4]激光熔覆自润滑复合涂层研究进展及发展趋势[J]. 王志文,庄宿国,刘海青,刘和剑,职山杰,李东亚,刘秀波. 表面技术. 2018(05)
[5]熔渗型宽温域复合固体润滑剂设计及其摩擦学性能研究[J]. 王静静,王砚军,王振,李超. 润滑与密封. 2018(01)
[6]氧化物润滑材料的研究进展[J]. 王蕊,高东强,何乃如,王哲. 表面技术. 2017(09)
[7]氧化铝/钼自润滑结构陶瓷表面三维复合润滑层的制备与摩擦学性能研究[J]. 方媛,樊恒中,张永胜,宋俊杰,胡丽天. 摩擦学学报. 2017(03)
[8]Effect of rare earth elements and their oxides on tribo-mechanical performance of laser claddings: A review[J]. M.M.Quazi,M.A.Fazal,A.S.M.A.Haseeb,Farazila Yusof,H.H.Masjuki,A.Arslan. Journal of Rare Earths. 2016(06)
[9]Ti-6Al-4V合金激光熔覆γ-NiCrAlTi/TiC+TiWC2/CrS+Ti2CS高温自润滑耐磨复合涂层研究[J]. 刘海青,刘秀波,孟祥军,孙承峰,王明娣,石皋莲,吴少华. 中国激光. 2014(03)
[10]镍包石墨对激光熔覆镍基合金涂层组织和性能的影响[J]. 马超,王存山. 中国激光. 2013(08)
本文编号：2961110
【文章来源】：应用激光. 2020,40(03)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
WS2颗粒化学镀Ni-P前后的形貌
WS2颗粒化学镀Ni-P前后的形貌
当WS2与CaF2一起作为涂层的润滑剂时,在一定条件下,W和Ca会反应生成新型的润滑相CaWO4,600 ℃时表现出良好的润滑性能[23]。在高能激光的作用下,导致熔覆层中的WS2和CaF2几乎完全分解和上浮。碱土金属氟化物CaF2,500 ℃时因发生脆-韧转变而使涂层具备自润滑性能,CaF2的密度不高(3.18 g/cm3),可以提升熔池的流动性,CaF2较强的原子键和较好的热力学稳定性(分解温度1 270～1 350 ℃)使得它常被用作高温润滑剂[24-25]。Yan等[26]测试400 ℃下CaF2自润滑涂层的摩擦系数时发现,随时间的推移,涂层摩擦系数呈现出先急剧增加后缓慢减小的趋势,这是因为CaF2在物理上有着可以防止粘附的作用,化学上有着较好的稳定性限制了其他有害新相的产生,图2为400 ℃下涂层干摩擦表面的形貌图[26]。作者所在课题组[27] 也发现在600 ℃下γ-NiCAlTi/TiC/CaF2涂层在高温下表现出平稳的耐磨减摩性能。CaF2固有的陶瓷相导致其润湿性较差,因此,采用化学镀包覆的方法不仅能提升其与基体的相容性,同时也能抑制CaF2在熔池中的分解、蒸发和上浮,均布于涂层中的CaF2能有效提升涂层的摩擦学性能。BaF2是另一种碱土金属氟化物,其性质大致与CaF2相同。与单一CaF2和BaF2相比,CaF2与BaF2的共晶物在超过400 ℃时就会有润滑效果[28]。Ming-Chang Jeng等[29]以BaF2/CaF2-Ag为固体润滑材料在低碳钢表面制备的Ni基自润滑涂层时发现,随着测试温度的升高对偶件的磨损量和磨损半径增加,随着载荷的增加,摩擦系数降低。Ma等[30]发现纳米级LaF3比LaF3具有更好的自润滑耐磨性能。除此之外,稀土氟化物CeF3等也具有一定的润滑性能,张杰[31]制备的Ni基MoS2/LaF3·CeF3涂层也具有较好的耐磨减摩性能。图2 激光熔覆涂层磨损表面形貌的SEM图片
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光熔覆复相自润滑涂层的性能研究[J]. 赵华洋,付宇明,郑丽娟,杨晓良. 热加工工艺. 2019(18)
[2]激光熔覆原位自生碳化物增强自润滑耐磨复合涂层的高温摩擦学性能[J]. 王勇刚,刘和剑,回丽,职山杰,刘海青. 材料工程. 2019(05)
[3]热处理对激光熔覆涂层影响的研究进展及发展趋势[J]. 史方俊,王志文,宋天麟,刘海青,王爽,杨楠. 应用激光. 2018(05)
[4]激光熔覆自润滑复合涂层研究进展及发展趋势[J]. 王志文,庄宿国,刘海青,刘和剑,职山杰,李东亚,刘秀波. 表面技术. 2018(05)
[5]熔渗型宽温域复合固体润滑剂设计及其摩擦学性能研究[J]. 王静静,王砚军,王振,李超. 润滑与密封. 2018(01)
[6]氧化物润滑材料的研究进展[J]. 王蕊,高东强,何乃如,王哲. 表面技术. 2017(09)
[7]氧化铝/钼自润滑结构陶瓷表面三维复合润滑层的制备与摩擦学性能研究[J]. 方媛,樊恒中,张永胜,宋俊杰,胡丽天. 摩擦学学报. 2017(03)
[8]Effect of rare earth elements and their oxides on tribo-mechanical performance of laser claddings: A review[J]. M.M.Quazi,M.A.Fazal,A.S.M.A.Haseeb,Farazila Yusof,H.H.Masjuki,A.Arslan. Journal of Rare Earths. 2016(06)
[9]Ti-6Al-4V合金激光熔覆γ-NiCrAlTi/TiC+TiWC2/CrS+Ti2CS高温自润滑耐磨复合涂层研究[J]. 刘海青,刘秀波,孟祥军,孙承峰,王明娣,石皋莲,吴少华. 中国激光. 2014(03)
[10]镍包石墨对激光熔覆镍基合金涂层组织和性能的影响[J]. 马超,王存山. 中国激光. 2013(08)
本文编号：2961110
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