球轴承滚动体表面处理技术的研究

论文摘要

随着微纳米技术的发展,微纳米材料不断应用于表面工程之中,纳米表面工程应运而生。本文利用行星式球磨机与蛇纹石和二硫化钼的微纳米粒子对球轴承滚动体进行了表面处理,形成了一层表面改性膜,大大提高了滚动体的抗摩擦磨损能力。本文具体的技术路线和结论如下：(1)采用行星式球磨机制备微纳米粒子,随后,利用行星式球磨机对滚动体表面进行处理,初步确定了两种处理方案,一是采用蛇纹石微纳米粒子作为处理原料,球磨机转速设定为428r/min,球料比为10：1。二是采用二硫化钼微纳米粒子作为处理原料,球磨机转速设定为315r/min,球料比为10：1。(2)利用能谱仪、扫描电镜以及金相显微镜分析了滚动体表面改性膜层的形成机理,采用蛇纹石为原料的表面处理试验的机理为在物理吸附的基础上,在滚动体表面发生了化学吸附,形成了铁硅酸盐新晶体,而以二硫化钼为原料的表面处理试验的机理为在物理吸附的同时,随着球磨时间不断延长,在滚动体表面发生了摩擦化学反应,形成了一层含有Mo元素的保护膜层。并利用扫描电镜分析了滚动体样品横截面的表面形貌,最终测得采用蛇纹石为原料的滚动体表面改性膜层的厚度可以达到4μm,而以二硫化钼为原料的滚动体表面改性膜层的厚度为2.5μm。(3)对两种处理方案得到的滚动体样品,利用扫描电镜、显微维氏硬度计和摩擦磨损试验机对滚动体表面改性膜层的性能进行了分析对比。在滚动体表面改性膜层与基体结合强度的分析中得到,以蛇纹石微纳米颗粒作为处理原料的滚动体样品表面改性膜层的结合状态优于以二硫化钼微纳米颗粒作为处理原料所得到的滚动体样品。通过滚动体横截面硬度梯度的分析试验中发现,两种处理方案所得到的滚动体表面硬度都有了一定程度的提高。在对摩擦磨损试验结果的分析中得到,以蛇纹石微纳米颗粒为处理原料的滚动体抗摩擦磨损性能优于以二硫化钼微纳米为处理原料的滚动体样品。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 表面工程与纳米表面工程
• 1.3 国内外研究现状和意义
• 1.3.1 表面形变强化
• 1.3.2 表面热处理强化
• 1.3.3 化学热处理强化
• 1.3.4 表面冶金强化
• 1.3.5 表面薄膜强化
• 1.4 钢球表面强化工艺
• 1.4.1 机械冲压强化法
• 1.4.2 光饰强化法
• 1.4.3 离子注入
• 1.5 本课题的主要研究工作
• 第2章 微纳米粒子的制备
• 2.1 蛇纹石的组成和结构
• 2.2 蛇纹石的化学性质及用途
• 2.3 蛇纹石微纳米粒子的制备
• 2.4 二硫化钼的结构、性质及应用
• 2.5 二硫化钼微纳米粒子的制备
• 第3章 滚动体表面改性的过程和机理
• 3.1 概述
• 3.2 试验材料及设备
• 3.3 试验过程
• 3.3.1 采用蛇纹石处理后的滚动体表面成膜过程和机理分析
• 3.3.2 采用二硫化钼处理后的滚动体表面成膜过程和机理分析
• 3.3.3 滚动体表面改性膜层厚度分析
• 3.4 小结
• 第4章 滚动体表面改性膜层性能的分析
• 4.1 概述
• 4.2 试验部分
• 4.2.1 试验材料及设备
• 4.2.2 试验过程
• 4.3 试验结果与分析
• 4.3.1 滚动体表面成膜结合强度的分析
• 4.3.2 滚动体横截面硬度梯度的分析
• 4.3.3 滚动体表面抗摩擦磨损能力的分析
• 4.4 小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢