石墨、二硫化钼润滑涂层制备及其摩擦性能研究

发布时间：2017-05-27 23:06

  本文关键词：石墨、二硫化钼润滑涂层制备及其摩擦性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：粘结固体润滑涂层具有优良的固体润滑特性，它能够在常规油脂不宜使用的特殊环境下有效润滑，因此在真空、高低温、易燃易爆和强氧化环境中广泛使用。采用粘结固体润滑涂层可以使固体润滑剂牢固地黏结在基体表面，从而有效地防止金属偶件的黏着。黏结固体润滑涂层种类较多，其中以石墨涂层和二硫化钼涂层最为常见。本文用静电喷涂方法在45#钢表面喷涂石墨/二硫化钼涂层，然后分别在全接触运动，垂直冲击运动，水平往复摆动三种工况下进行滚动与滑动复合疲劳磨损试验，并对磨损后的表面形貌进行观察，分析其摩擦磨损机理。 试验结果表明：（1）全接触运动条件下，石墨/二硫化钼涂层平均摩擦系数随载荷的增加出现先降低后升高的趋势，载荷为180N时降低到最小值为0.067；在水平往复摆动条件下，平均摩擦系数随载荷的增加出现先升高后降低最后逐渐稳定的趋势，最终稳定在0.083左右；在垂直冲击运动条件下，石墨/二硫化钼涂层的平均摩擦系数随载荷的增加出现先升高后降低的趋势，载荷从100N增加到180N时，平均摩擦系数增长了约39.8%，载荷从180N增加到260N时，平均摩擦系数降低了约29.2%。涂层的磨损率与载荷呈正相关的增长趋势，180N之前增加缓慢，180N之后迅速增大，磨损率最小为26mg/万转，最大为85mg/万转。（2）“干滑动摩擦”条件下，涂层试样的平均摩擦系数比未涂层试样的平均摩擦系数降低了约6%-70%。随着载荷的增加石墨/二硫化钼涂层试样减摩作用体现的越来越明显，载荷300N时，石墨/二硫化钼涂层减摩作用体现不太明显；载荷为400N时，涂层试样比未涂层试样的磨损量减少了32.5%；载荷为600N时，涂层试样减摩作用较400N时提高了30.8%。（3）比较石墨/二硫化钼涂层在三种工况下平均摩擦系数和磨损率随载荷的变化曲线，，可得出垂直冲击运动条件下的摩擦磨损要远高于全接触运动与水平往复摆动运动工况下的摩擦磨损。 在实验基础上研究了石墨/二硫化钼涂层在不同工况下的疲劳磨损机理：（1）在全接触条件下，低载荷时涂层表面比较光滑，有少量的疲劳点蚀麻坑；高载时涂层磨损比较严重，出现较大面积的涂层剥落。（2）在水平往复摆动条件下，涂层的磨损情况比较复杂，低载时涂层表面比较光滑，有少量片状磨屑涂层主要呈层状剥落；高载时涂层裂纹清晰可见，并在滚滑摩擦过程中在对偶件表面产生摩擦化学转移膜，使摩擦系数和磨损大大降低。（3）在垂直冲击运动的条件下，石墨/二硫化钼涂层为撞击磨损，低载时涂层表面形貌较光滑，塑性变形不大，有很多微裂纹；高载时涂层表面塑性变形严重，同时还有因变形产生的堆积台阶。(4)在Herz公式基础上推导并分析载荷与接触应力、接触变形之间的关系。（5）根据涂层在不同载荷下疲劳磨损破坏循环次数，绘制石墨/二硫化钼涂层在三种工况下的疲劳磨损F-N曲线，并求出其数学表达式。
【关键词】：粘结润滑涂层 石墨 二硫化钼 疲劳磨损 机理
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH117.2
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 目录6-8
• 第一章 绪论8-17
• 1.1 引言8
• 1.2 课题的研究背景及意义8-9
• 1.3 二硫化钼、石墨的性质及其运用9-11
• 1.4 粘结固体润滑涂层的研究现状11-12
• 1.4.1 粘结剂11-12
• 1.4.2 固体润滑剂12
• 1.5 材料摩擦磨损的研究12-15
• 1.5.1 磨损的基础理论12-15
• 1.5.2 摩擦化学转移膜技术15
• 1.6 课题的主要研究内容15-17
• 第二章 涂层制备及性能研究17-23
• 2.1 涂层材料配方设计17
• 2.1.1 环氧树脂、固化剂及稀释剂17
• 2.1.2 环氧胶粘涂层的制备工艺17
• 2.2 固化温度对涂层性能的影响17-18
• 2.2.1 固化温度对涂层材料的粘结强度影响17-18
• 2.2.2 固化温度对涂层材料的摩擦磨损影响18
• 2.3 固体润滑剂对涂层性能的影响18-19
• 2.4 固化剂含量对涂层摩擦性能的影响19-20
• 2.5 涂层厚度、表面粗糙度、硬度的测定20-21
• 2.6 石墨/二硫化钼涂层形貌的观测分析21-22
• 2.7 本章小结22-23
• 第三章 石墨/二硫化钼涂层滚动与滑动复合运动疲劳磨损实验23-42
• 3.1 疲劳磨损试验设计23-25
• 3.1.1 试验仪器23
• 3.1.2 实验条件及方法23-25
• 3.2 石墨/二硫化钼涂层在全接触运动条件下摩擦磨损特性25-29
• 3.2.1 载荷与摩擦系数的关系26-27
• 3.2.2 载荷与平均摩擦系数的关系27-28
• 3.2.3 载荷与磨损率的关系28-29
• 3.3 石墨/二硫化钼涂层在水平往复摆动条件下摩擦磨损特性29-31
• 3.3.1 载荷与摩擦系数的关系29-30
• 3.3.2 载荷与平均摩擦系数的关系30-31
• 3.3.3 载荷与磨损率的关系31
• 3.4 石墨/二硫化钼涂层在垂直冲击运动条件下摩擦磨损特性31-34
• 3.4.1 载荷与摩擦系数的关系31-33
• 3.4.2 载荷与平均摩擦系数的关系33
• 3.4.3 载荷与磨损率的关系33-34
• 3.5 石墨/二硫化钼涂层在三种不同工况下的平均摩擦系数与磨损率的比较34-35
• 3.6 石墨/二硫化钼涂层疲劳磨损机理研究35-40
• 3.6.1 石墨/二硫化钼涂层在全接触运动条件下疲劳磨损形貌及机理研究36-37
• 3.6.2 石墨/二硫化钼涂层在水平往复摆动运动条件下疲劳磨损形貌及机理研究37-39
• 3.6.3 石墨/二硫化钼涂层在垂直冲击运动条件下疲劳磨损形貌及机理研究39-40
• 3.7 本章小结40-42
• 第四章 石墨/二硫化钼涂层滑动摩擦过程中摩擦磨损性能42-50
• 4.1 疲劳磨损试验设计42-43
• 4.1.1 试验仪器42
• 4.1.2 实验条件及方法42-43
• 4.2 滑动摩擦过程中石墨/二硫化钼涂层摩擦磨损特性43-49
• 4.2.1 载荷与摩擦系数的关系43-45
• 4.2.2 载荷与平均摩擦系数的关系45
• 4.2.3 石墨/二硫化钼涂层温度与摩擦系数的关系45-47
• 4.2.4 载荷与磨损率的关系47
• 4.2.5 试样磨损后表面形貌分析47-49
• 4.3 本章小结49-50
• 第五章 石墨/二硫化钼涂层疲劳磨损 F-N 曲线50-57
• 5.1 存在表面膜剪切和固体润滑摩擦理论50-51
• 5.2 载荷与接触应力、接触变形之间的关系51-53
• 5.3 石墨/二硫化钼涂层疲劳磨损F-N曲线53-56
• 5.3.1 材料的疲劳曲线53-54
• 5.3.2 石墨/二硫化钼涂层疲劳磨损 F—N 曲线54-56
• 5.4 本章小结56-57
• 第六章 结论与展望57-59
• 6.1 结论57-58
• 6.2 展望58-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-62
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文62

【参考文献】

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本文编号：401375