表面粘结固体润滑涂层摩擦学性能研究

论文摘要

本论文运用喷涂方法制备了粘结固体润滑涂层,探讨了涂层组分与制备工艺对其摩擦学性能和承载能力的影响,并对粘结固体润滑涂层在干摩擦条件下的摩擦学特性与机理进行了分析研究。文章首先通过划格强度检测和摩擦磨损性能试验结果,确定了本文系列粘结固体润滑涂层的固化剂用量、最终固化温度以及偶联剂处理方法。通过油润滑规律变载荷条件下的摩擦磨损性能试验,分别探讨了单组分石墨、二硫化钼涂层及其石墨、二硫化钼复合涂层的摩擦磨损性能和承载能力,获得相应涂层的最优配方组合;在此基础上进一步研究了各涂层在干摩擦条件下的摩擦磨损性能和承载能力,并获得相应涂层的最优配方组合;当石墨与二硫化钼比例恰当时,两者之间有明显的协同效应,复合涂层的摩擦磨损性能和承载能力明显优于单组分涂层;同时,在规律变载荷油润滑条件下与规律变载荷干摩擦条件下,体现协同效应的石墨与二硫化钼比例并不相同,油润滑条件下,复合涂层中的石墨稍多,对涂层摩擦学性能有利;干摩擦条件下,二硫化钼稍多对涂层有利。其次,对粘结固体润滑涂层在干摩擦条件下摩擦磨损特性与机理做了进一步研究,涂层在热应力和接触应力的共同作用下,首先在涂层表面形成润滑保护薄膜以及在对偶件表面形成转移层,并逐渐使得对偶件与涂层的摩擦转变为润滑薄膜间的摩擦,涂层能显示出优异的减摩润滑性能,其中适当增加速度与载荷有利于润滑保护薄膜以及转移层的形成,但当速度与载荷较大时,又易于促使涂层表面微裂纹萌生、扩展导致涂层摩擦学性能与承载能力下降,在较高载荷与较低速度或在较低载荷与较高速度条件下,系列粘结固体润滑涂层具有较好的摩擦磨损特性和耐久性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 粘结固体润滑涂层的研究现状
• 1.2.1 胶黏剂
• 1.2.2 减摩剂
• 1.2.3 其他助剂
• 1.2.4 涂层的制备工艺
• 1.2.5 粘结固体润滑涂层的评价手段
• 1.3 本课题的研究的意义和工作重点
• 第二章 材料制备与试验方法
• 2.1 材料配方设计
• 2.1.1 胶粘体系配方的设计
• 2.1.2 减摩剂组元的设计
• 2.2 材料的制备
• 2.2.1 涂层制备工艺
• 2.2.2 偶联剂的使用
• 2.3 摩擦磨损实验及性能评价方法
• 2.4 强度检测试验
• 第三章 粘结固体润滑涂层摩擦磨损性能分析
• 3.1 固化温度对涂层的性能的影响
• 3.2 固化剂含量对涂层摩擦学性能的影响
• 3.3 硅烷偶联剂的使用对涂层性能的影响
• 3.4 减摩剂组元对涂层摩擦学性能的影响
• 3.4.1 定速定载条件下摩擦磨损性能试验分析
• 3.4.2 定速变载条件下摩擦磨损性能试验分析
• 3.5 复合涂层在油润滑和干摩擦条件下的摩擦性能对比分析
• 3.6 涂层在不同摩擦速度条件下的摩擦学性能
• 3.7 本章小结
• 第四章 粘结固体润滑涂层摩擦磨损机理分析
• 4.1 摩擦磨损理论
• 4.1.1 存在表面膜的金属粘附理论
• 4.1.2 固体润滑摩擦理论
• 4.1.3 边界润滑理论
• 4.2 涂层减摩润滑层的形成过程
• 4.3 定载定速条件下转移膜生成的过程
• 第五章 总结和展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文