高温固体自润滑涂层的制备及可靠性的研究进展

发布时间：2021-08-14 06:46

　　高温固体自润滑涂层能够在高温环境为摩擦副界面提供高性能的固体润滑膜,解决了高温环境下传统润滑油脂失效的问题,确保摩擦副在高温环境中可靠工作,并降低了能量损耗,近年来成为摩擦学领域研究的热点问题之一,并得到了快速发展。但是,在30～400℃时,诸多高温固体自润滑剂的减摩性能弱,摩擦系数较高。因此,国内外该领域科学家期望获得在30～1 000℃范围内摩擦学系数低、性能良好的高性能复合型固体自润滑涂层,其主要由基础相、润滑相和增强相组成,且它们的共同作用提供涂层在高温环境下的润滑能力。最近的研究显示,金属三元氧化物基高温自润滑涂层——主要以过渡族金属三元氧化物为基础相,由含有Magnéli同源相的二元和三元氧化物润滑材料发展而来的新型高温固体自润滑材料,逐渐成为解决高温域自润滑问题的首选材料。对此,围绕高温固体自润滑涂层的工程应用,发现其面临三个方面的挑战:（1）高性能复合固体自润滑涂层的体系设计;（2）适应复杂结构的可靠制备工艺;（3）服役期间的寿命可靠性评估。针对以上三个方面的问题,本文从高温自润滑涂层的设计体系、制备工艺发展、可靠性评估三个层面进行了综述,期望为高可靠性高温自润滑涂层的... 

【文章来源】：材料导报. 2020,34(05)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

高温自润滑涂层的成膜机制[5]

此类高温自润滑涂层的高温自润滑机制不仅是各润滑相发挥了作用,更重要的是在800 ℃高温环境下磨损表面形成连续光滑的金属酸盐类釉质层。图2为笔者课题组研究NiCr基高温自润滑涂层时对高温摩擦区域的XPS分析。从图2可以看出,在两类涂层中都生成了BaCr2O4陶瓷类釉质层,这使得在高温环境下涂层的摩擦系数和磨损率大幅降低,因此其在航天结构件中应用较多。但在高低温周期性变化时,涂层表面会产生新相而导致疲劳接触失效,一旦消耗则无法再生的不足。1.2 陶瓷基高温自润滑涂层

CVD涂层与基体的结合强度较高,薄膜厚度可达7～9 μm。Thakur等[46]研究了化学气相沉积(CVD)法制得薄膜的摩擦学性能。陈新春[47]制备了自润滑金刚石/类金刚石多层复合薄膜,其由晶形发育良好的 PCD厚膜(150 μm)和sp3键含量高达73.93%的Ta-C表层(0.3 μm)组成,可有效降低复合薄膜的表面粗糙度,增强薄膜在干摩擦条件下的减摩抗磨性能,薄膜在与Si3N4球的对摩过程中摩擦系数为0.05。2.4 激光熔覆技术

【参考文献】：
期刊论文
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[3]基于微观结构的热喷涂WC/Co涂层裂纹生长模拟[J]. 袁晓静,查柏林,姚春江,陈小虎,郑燃,王新军.  材料科学与工艺. 2019(02)
[4]采用端面带孔电极进行电火花沉积制备自润滑涂层[J]. 曹同坤,孙何,王晓明.  材料工程. 2017(10)
[5]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)
[6]激光熔覆自润滑复合涂层研究进展[J]. 房刘杨,姚延松,闫华,张培磊,秦阳,高秋实.  应用激光. 2017(03)
[7]等离子沉积Ni-WSe2-BaF2·CaF2-Y-Ag-hBN涂层的抗Al熔滴粘蚀特性[J]. 袁晓静,查柏林,陈小虎,阳能军,姚春江.  摩擦学学报. 2017(01)
[8]宽温域固体自润滑涂/覆层材料的研究进展[J]. 陈建敏,卢小伟,李红轩,周惠娣.  摩擦学学报. 2014(05)
[9]自润滑关节轴承磨损寿命模型[J]. 张详坡,尚建忠,陈循,张春华,汪亚顺.  国防科技大学学报. 2013(06)
[10]超音速等离子喷涂PZT涂层及其表征[J]. 顾林松,李国禄,王海斗,邢志国,徐滨士.  粉末冶金材料科学与工程. 2013(04)

硕士论文
[1]基于固相反应设计高性能的NiCr-Al2O3基高温润滑材料[D]. 柳红豆.西安石油大学 2018
[2]基于声发射的轴承滚动接触疲劳量化诊断技术研究[D]. 裴桃林.燕山大学 2016
[3]超音速等离子喷涂NiCr-Cr3C2涂层磨损/疲劳竞争性失效规律研究[D]. 许中林.河北工业大学 2015



本文编号：3341987