TiN涂层摩擦磨损的研究

发布时间：2017-10-13 22:11

  本文关键词：TiN涂层摩擦磨损的研究

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【摘要】：缸套—活塞环作为内燃机中一对最重要的摩擦副,对发动机的动力性、可靠性、耐久性有极大的影响。缸套—活塞环的磨损直接影响着发动机的工作,常常由于该摩擦副的磨损造成部分燃油未经燃烧直接排出,增加了汽车尾气的污染程度。缸套—活塞环的摩擦情况也影响着发动机的机械效率。因此本文旨在通过研究缸套的摩擦磨损性能,选出耐磨性好的材料用于未来发动机缸套—活塞环的制造,从而提高发动机的效率,节能减排。本文在摩擦学系统的指导下,模拟内燃机缸套—活塞环试验,采用实验室自主研发制的往复式摩擦磨损试验机,分别在不同载荷(20MPa,30MPa,40MPa,50MPa,60Mpa)不同温度(120℃,150℃,180℃)条件下,以TiN缸套与PVD活塞环为配对副进行分析研究得到如下结论：1、随着载荷的升高,40Cr基底的TiN涂层缸套与PVD氮化铬活塞环之间的摩擦系数都是呈现20MPa-30MPa升高,30MPa-50MPa下降的趋势,50MPa-60MPa趋于平稳,摩擦系数第一次升高最为明显,下降比较平稳。2、摩擦力随着载荷的增加几乎呈线性增长。而且每个温度下都是这个规律。3、40Cr基底的TiN涂层缸套在摩擦前后表面高度变化不明显,磨损量很小几乎不能表示。在20MPa载荷下表面均未被破坏,在60MPa载荷下有小部分涂层被破坏,载荷再增加PVD活塞环极为容易出现拉缸现象。4、40Cr基底的TiN涂层缸套在温度升高摩擦系数出现少量的下降,低温摩擦系数最大,温度越高摩擦系数越小。5、摩擦系数的整体的变化不是很大不管是温度的变化还是载荷的变化,其中载荷的改变,摩擦系数微小的变化是有规律的。6、该涂层的磨损量极小,优于大部分涂层,在高温载荷不高的工作环境中本材料性能比较完美。
【关键词】：内燃机 缸套-活塞环 磨损量 摩擦磨损
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK407
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 缸套-活塞环润滑研究10-12
• 1.2 摩擦磨损12-13
• 1.2.1 摩擦磨损的基本概念12
• 1.2.2 摩擦磨损的基本类型12-13
• 1.3 复合渗镀处理13-18
• 1.3.1 渗氮处理13-15
• 1.3.2 离子氮化发展概况15-17
• 1.3.3 电弧等离子镀17-18
• 1.4 课题研究的意义18-20
• 第2章 实验内容20-30
• 2.1 试验材料及样品制备20-25
• 2.1.1 缸套与活塞环的制备20-23
• 2.1.2 缸套渗氮+电弧离子镀处理23-24
• 2.1.3 润滑油24-25
• 2.2 实验设备25-28
• 2.2.1 往复式试验机工作示意图25-26
• 2.2.2 加热系统26-27
• 2.2.3 供油系统27
• 2.2.4 摩擦力采集系统27-28
• 2.3 试验方案28
• 2.4 检测设备28-30
• 2.4.1 X射线衍射仪28
• 2.4.2 金相显微镜28-29
• 2.4.3 扫描电子显微镜29
• 2.4.4 三维共聚焦激光扫描显微镜29-30
• 第3章 缸套与活塞环的摩擦性能30-36
• 3.1 PVD活塞环和TiN缸套表面摩擦情况30-31
• 3.2 PVD活塞环和TiN缸套的摩擦系数、摩擦力的分析31-34
• 3.2.1 试样在120℃下摩擦系数与摩擦力随载荷的变化31-33
• 3.2.2 试样在150℃下摩擦系数与摩擦力随载荷的变化33-34
• 3.2.3 试样在180℃下摩擦系数与摩擦力随载荷的变化34
• 3.3 实验小结34-36
• 第4章 磨损量与表面分析36-56
• 4.1 三维共聚焦实验结果与分析36-38
• 4.1.1 120℃材料表面磨损分析36-37
• 4.1.2 150℃材料表面磨损分析37-38
• 4.1.3 180℃材料表面磨损分析38
• 4.2 缸套的扫描电镜结果与分析38-55
• 4.2.1 120℃下试样表面成分变化分析39-43
• 4.2.2 150℃下试样表面成分变化分析43-48
• 4.2.3 180℃下试样表面成分变化分析48-53
• 4.2.4 活塞环的表面成分变化分析53-55
• 4.3 缸套表面金相图55
• 4.4 实验小结55-56
• 结论56-57
• 参考文献57-59
• 致谢59

【参考文献】

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1 张馥硕;乳化炸药基质输送螺杆泵定子寿命研究[D];南京理工大学;2009年

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本文编号：1027347