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溫度對電沉積純銀鍍層和純銀/銀石墨復合鍍層磨損性能和行為的影響

發(fā)布時間:2020-12-10 22:14
  本文中使用電沉積方法在銅基表面分別制備了純銀鍍層和純銀/銀石墨復合鍍層,研究了不同溫度下兩種鍍層的磨損性能和行為.研究表明:室溫至120℃,純銀鍍層磨損機理為輕微的黏著磨損,摩擦系數(shù)穩(wěn)定在0.350.45左右,磨損率為3×10-14 m3/(N·m)左右;240480℃,鍍層磨損機理為明顯的黏著磨損,磨損率急劇增加,摩擦系數(shù)不穩(wěn)定.純銀/銀石墨復合鍍層在室溫至240℃的磨損機理為輕微的黏著磨損,平均摩擦系數(shù)在0.1左右,磨損率增加緩慢;當溫度超過240℃時,由于抗高溫石墨膜的破裂,出現(xiàn)了嚴重的塑性變形;480℃時,復合鍍層磨損機理主要表現(xiàn)為明顯的磨粒磨損,摩擦系數(shù)不穩(wěn)定,磨損率達到46×10-14 m3/(N·m),耐磨性優(yōu)于純銀鍍層. 

【文章來源】:摩擦學學報. 2017年02期 第257-262頁 北大核心

【文章頁數(shù)】:6 頁

【部分圖文】:

溫度對電沉積純銀鍍層和純銀/銀石墨復合鍍層磨損性能和行為的影響


鍍層在不同溫度下摩擦系數(shù)隨時間變化的曲線

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變化,導致摩擦副改變,摩擦系數(shù)下降.圖1(b)為純銀/銀石墨復合鍍層在不同溫度下磨損1h摩擦系數(shù)隨時間變化的曲線.室溫至360℃區(qū)間內(nèi),純銀/銀石墨復合鍍層的摩擦系數(shù)都在0.1左右,到了480℃鍍層的摩擦系數(shù)增至0.44,說明鍍層的石墨自潤滑膜層可能發(fā)生了完全破壞,導致磨損性能下降.隨著溫度的升高,復合鍍層的摩擦系數(shù)出現(xiàn)了不同程度的波動,這是因為在加熱溫度過程中石墨吸附的水蒸氣發(fā)生脫附以及摩擦過程中瞬現(xiàn)高溫,石墨膜破裂,發(fā)生了“粉塵磨損”.Lancaster[21]發(fā)現(xiàn),當溫度超過150℃就會發(fā)生“粉塵磨損”.從圖2中可以看到石墨的面積分數(shù)隨溫度的升高逐漸降低,鍍層的潤滑層逐漸失去,發(fā)生了“粉塵磨損”,通!胺蹓m磨損”的磨損率數(shù)倍于室溫磨損,一般認為這是因為磨損時C原子懸空共價鍵之間的結(jié)果.就摩擦系數(shù)來看,360℃以下純銀/銀石墨復合鍍層的耐磨性比純銀鍍層更好.2.2鍍層磨損率的分析磨損率反應(yīng)了材料消耗的問題,磨損率越大,材料的使用壽命就越短.如圖3所示,兩種鍍層的磨損率整體隨溫度的上升而增加,240℃以后純銀鍍層的磨損率增加速率要明顯比復合鍍層大.這是因為純銀隨溫度增加硬度下降,導致磨損率增加,而復合鍍層中形成的石墨膜由于受加熱溫度過程中石墨吸附的水蒸氣發(fā)生脫附以及摩擦過程中瞬現(xiàn)高溫而破裂,發(fā)生“粉塵磨損”,耐磨性能下降,磨損率增加.其中,室溫至240℃,純銀鍍層和銀石墨復合鍍層的磨損率變化相對較緩且其磨損率相差不大,純銀鍍層的磨損率在3×10-14m3/(N·m)左右,而純銀/銀石墨復合鍍層的磨損率在10×10-14m3/(N·m)左右;在240~480℃區(qū)間內(nèi),純銀鍍層的磨損率增長速度明顯大于銀石墨復合鍍層.480℃時,純銀鍍層磨損率增大到229×10-14m3/(N·m);而復合鍍層內(nèi)由?

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溫下純銀鍍層在磨球的作用下發(fā)生了塑性變形,銀層受到擠壓,磨痕邊緣形成“山丘”狀結(jié)構(gòu),表現(xiàn)為輕微的黏著磨損[見圖4(a)].當溫度達到120℃時,由于受熱原因,純銀鍍層微微軟化致使塑性變形加重,磨痕現(xiàn)“凸”線性[見圖4(b)],此時摩擦表面溫度較高,Ag發(fā)生氧化形成氧化膜,摩擦系數(shù)和磨損率都有所降低,但其磨損機理仍然表現(xiàn)為輕微的黏著磨損.隨著溫度進一步增加,Ag高溫下的軟化以及氧化膜失效致使摩擦系數(shù)極度不穩(wěn)定,磨損率急速增加.240℃時,純銀鍍層的接觸峰點在磨損過程中瞬現(xiàn)高溫(局部高溫只持續(xù)幾個毫秒),然而由于摩擦副的體積遠遠大于接觸峰點,一旦脫離接觸,峰點溫度迅速下降,摩擦表面處于這種狀態(tài)下,氧化膜將發(fā)生破裂,使接觸峰點產(chǎn)生黏著,隨后在滑動中黏著結(jié)點破壞[22],塑性變形加劇[見圖4(c)],摩擦系數(shù)開始有輕微浮動.360和480℃時,純銀鍍層出現(xiàn)了嚴重的塑性變形和黏著剝落導致的鍍層遷移[如圖4(d~e)],這樣的存在狀態(tài)是不穩(wěn)定的,摩擦系數(shù)起伏波動和磨損率的驟增也印證了磨損過程的不穩(wěn)定性.復合鍍層在室溫、120和240℃的磨痕比較光滑平整,只出現(xiàn)少量黏著剝落坑、“凸”線性以及擦傷磨損的痕跡,摩擦系數(shù)非常穩(wěn)定,磨損率較低,其主要原因是石墨的加入形成了一層抗高溫的石墨膜,使鍍層的自潤滑效果很好[見圖4(a')、(b')和(c')].但當溫度超過240℃時,一方面由于受加熱溫度過程中石墨吸附的水蒸氣發(fā)生脫附,另一方面由于接觸峰點在磨損過程的瞬現(xiàn)高溫,石墨潤滑膜易發(fā)生破裂,所以復合鍍層的摩擦系數(shù)開始不穩(wěn)定,但磨損率增加不大.360℃時,復合鍍層出現(xiàn)了更為明顯的鍍層遷Fig.3Wearrateofthepuresilverandthesilver/silver-graphitecompositecoatingsafterslidingfor1hatelevatedtemperatures圖

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碩士論文
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本文編號:2909365

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