【摘要】：每年因摩擦引起的能源損耗、機(jī)器壽命縮短等現(xiàn)象,給全世界帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。作為有效降低摩擦和減少磨損的方法,潤滑可以減少因摩擦產(chǎn)生的能量消耗并保護(hù)工作的機(jī)械零部件,極大地滿足了現(xiàn)代工業(yè)對節(jié)能延壽的迫切需求。隨著機(jī)器運(yùn)載負(fù)荷和速度的急劇增加,以及在嚴(yán)酷工況下特別是高溫、高壓、高真空條件下苛刻的潤滑要求,固體自潤滑涂層受到了廣泛的關(guān)注。本文采用大氣等離子噴涂技術(shù)在兩種工藝參數(shù)條件下制備了鎳包石墨涂層,采用SEM和XRD分別對涂層結(jié)構(gòu)和相組成進(jìn)行表征,并采用稱重法、維氏硬度計(jì)和拉伸法分別對涂層孔隙率、硬度和結(jié)合強(qiáng)度進(jìn)行了測定。基于此,研究了噴涂參數(shù)對涂層微觀結(jié)構(gòu)、孔隙率、硬度和結(jié)合強(qiáng)度的影響。另外,對各項(xiàng)性能較好的涂層進(jìn)行摩擦磨損測試,考察載荷和溫度對該涂層摩擦磨損性能的影響,并探討鎳包石墨涂層的摩擦磨損機(jī)制及潤滑機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:相比低功率(25 kW)鎳包石墨涂層,大噴涂功率的鎳包石墨涂層與基體結(jié)合處無明顯縫隙,結(jié)合較好,且涂層孔隙率小,結(jié)合強(qiáng)度高,硬度分散性小,涂層性能更穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)更均勻,涂層整體質(zhì)量更優(yōu)。室溫時(shí),蠕墨鑄鐵基體在載荷4N、8 N、20 N,轉(zhuǎn)速200 r/min時(shí),摩擦系數(shù)分別為0.64、0.68、0.71;噴涂鎳包石墨涂層后,摩擦系數(shù)分別降為0.22、0.18、0.15。而在200℃時(shí)不同載荷鎳包石墨涂層的摩擦系數(shù)分別為0.23、0.2、0.36,較室溫有所增加,尤其在高載荷時(shí)增加顯著。無論是室溫還是200℃時(shí),噴涂鎳包石墨涂層后,蠕墨鑄鐵基體的摩擦系數(shù)明顯降低,說明鎳包石墨涂層減磨效果顯著。噴涂鎳包石墨涂層后,蠕墨鑄鐵基體的磨損率顯著降低。隨載荷的增大,蠕墨鑄鐵基體的磨損率呈直線上升的趨勢,磨損率較大,而噴涂鎳包石墨涂層后,在室溫和200℃的條件下,磨損率都明顯減小,但200℃時(shí)磨損率比室溫時(shí)的磨損率大。在室溫條件下,載荷4N時(shí),石墨潤滑相隨石墨的露出逐漸鋪展,此時(shí)未形成完整的石墨潤滑膜,磨損較小,磨損機(jī)制為粘著磨損;載荷8 N時(shí),磨痕增大,露出的石墨增多,石墨潤滑膜逐漸形成,減磨效果比4N時(shí)顯著,磨損機(jī)制為粘著磨損和磨粒磨損;載荷20 N時(shí),涂層表面開始出現(xiàn)裂紋,并有少量剝落現(xiàn)象,磨損機(jī)制為磨粒磨損。在200℃條件下,載荷4N時(shí),石墨潤滑膜逐漸形成,但石墨發(fā)生輕微氧化,潤滑效果比室溫時(shí)弱,磨損機(jī)制為粘著磨損和氧化磨損;載荷8 N時(shí),微區(qū)溫度的升高使石墨的氧化加劇,潤滑效果減弱,涂層出現(xiàn)少許微裂紋,磨損機(jī)制為磨粒磨損和氧化磨損;載荷20 N時(shí),隨著摩擦的進(jìn)行,石墨因微區(qū)溫度升高導(dǎo)致氧化加劇,不斷減少,潤滑相的不足及應(yīng)力的增加,最終使涂層大面積剝落,磨損機(jī)制為磨粒磨損和氧化磨損。鎳包石墨涂層的潤滑機(jī)理為隨著摩擦的進(jìn)行,石墨不斷露出到達(dá)涂層表面,在切應(yīng)力和壓應(yīng)力的作用下,鋪展于涂層表面,逐漸形成較為完整的石墨潤滑膜,隔斷摩擦副間的直接接觸,從而達(dá)到潤滑減磨的效果。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG174.45

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2327828