钨含量对CrWN涂层在不同润滑条件下的摩擦学性能影响研究

发布时间：2020-06-03 04:12

【摘要】：发动机关键部件活塞环常处于高温高压的恶劣工作环境中,与缸套间的摩擦磨损导致使用寿命降低、能耗增加。因此,利用表面改性技术提高活塞环材料的力学性能和选择合适的润滑油改善润滑环境是提高活塞环摩擦学性能的两个主要途径。CrN涂层被广泛用于活塞环及机械零部件的表面保护。为进一步提高其综合性能,本文采用IBAD技术在钢材表面制备了不同W含量的CrWN涂层,利用SRV-4摩擦磨损实验机考察了其分别在干摩擦、PAO、PAO+MoDTC/ZDDP/MoDTC+ZDDP五种润滑条件下的摩擦磨损行为。研究结果表明:(1)随着W含量增加,CrWN涂层的晶体结构由致密柱状晶变为粗大柱状晶、致密纤维状晶,硬度、H/E和H~3/E*~2先升高后降低,CrW_(9.96)N涂层的力学性能最好。(2)随着W含量增加,摩擦系数、CrWN涂层及其对磨球的磨损率在五种润滑条件下的变化规律分别为:干摩擦下,摩擦系数先减小后趋于不变,W掺杂对磨损率改善不大;PAO和PAO+ZDDP下,均为逐渐降低,高W含量涂层表现出较好的的摩擦学性能;PAO+MoDTC和PAO+MoDTC+ZDDP下,均为先减小后增大,CrW_(9.96)N涂层的摩擦磨损性能最好。(3)干摩擦条件下,掺W涂层的高硬度和H~3/E*~2,利于减摩;PAO下,掺W涂层表面的高活性、多微孔可促进油膜吸附,利于减摩抗磨;PAO+MoDTC下,减摩关键在于W元素促进MoDTC分解生成含高MoS_2/MoO_x比值的摩擦反应膜,抗磨关键在于涂层的高H~3/E*~2比值和摩擦反应膜;PAO+ZDDP下,掺W涂层的优异抗磨性在于其较高的表面活性,促进ZDDP吸附、分解和长链磷酸盐的解聚,此外高W含量下生成的钨酸盐摩擦反应膜也有助于涂层和对磨球的减摩抗磨;PAO+MoDTC+ZDDP下,随着W含量升高,摩擦学性能提高的原因包括:高表面活性、高硬度、高抗磨性的摩擦反应膜。
【图文】：

1由于摩擦造成造成的能量损失. (Taylol losses distribution in the engine. (Taylo抗磨性能主要有两种途径：一种涂覆一层具有优良耐磨性能的涂另一种是采用合适的润滑油配方来改变摩擦界面间的摩擦磨损形诗铸，2004）。二者相结合不仅其润滑环境，再加上特定的涂层

中国地质大学(北京)硕士学位论文性能，适宜作为硬质保护涂层（宋贵宏，2007）。CrN 涂层通常采用物理气相沉积（PVD）的方法来制备，主要包括：离子束增强沉积（IBAD）技术、多弧离子镀（mult-arc）、空心阴极法（HCD）、磁控溅射和反应离子镀等。其中，离子束增强沉积技术具有薄膜基底附着力良好、工艺参数控制容易、工艺重现性好等优点，受到业界的高度重视（席仕伟，，2002）。
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG174.4

【参考文献】

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本文编号：2694278