【摘要】：每年因摩擦引起的能源損耗、機器壽命縮短等現(xiàn)象,給全世界帶來了巨大的經(jīng)濟損失。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工作的機械零部件,極大地滿足了現(xiàn)代工業(yè)對節(jié)能延壽的迫切需求。隨著機器運載負荷和速度的急劇增加,以及在嚴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注。本文采用大氣等離子噴涂技術在兩種工藝參數(shù)條件下制備了鎳包石墨涂層,采用SEM和XRD分別對涂層結構和相組成進行表征,并采用稱重法、維氏硬度計和拉伸法分別對涂層孔隙率、硬度和結合強度進行了測定�；诖�,研究了噴涂參數(shù)對涂層微觀結構、孔隙率、硬度和結合強度的影響。另外,對各項性能較好的涂層進行摩擦磨損測試,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制及潤滑機理。實驗結果表明: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合處無明顯縫隙,結合較好,且涂層孔隙率小,結合強度高,硬度分散性小,涂層性能更穩(wěn)定,結構更均勻,涂層整體質量更優(yōu)。室溫時,蠕墨鑄鐵基體在載荷4N、8 N、20 N,轉速200 r/min時,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,尤其在高載荷時增加顯著。無論是室溫還是200℃時,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℃時磨損率比室溫時的磨損率大。在室溫條件下,載荷4N時,石墨潤滑相隨石墨的露出逐漸鋪展,此時未形成完整的石墨潤滑膜,磨損較小,磨損機制為粘著磨損;載荷8 N時,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時顯著,磨損機制為粘著磨損和磨粒磨損;載荷20 N時,涂層表面開始出現(xiàn)裂紋,并有少量剝落現(xiàn)象,磨損機制為磨粒磨損。在200℃條件下,載荷4N時,石墨潤滑膜逐漸形成,但石墨發(fā)生輕微氧化,潤滑效果比室溫時弱,磨損機制為粘著磨損和氧化磨損;載荷8 N時,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,磨損機制為磨粒磨損和氧化磨損;載荷20 N時,隨著摩擦的進行,石墨因微區(qū)溫度升高導致氧化加劇,不斷減少,潤滑相的不足及應力的增加,最終使涂層大面積剝落,磨損機制為磨粒磨損和氧化磨損。鎳包石墨涂層的潤滑機理為隨著摩擦的進行,石墨不斷露出到達涂層表面,在切應力和壓應力的作用下,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,從而達到潤滑減磨的效果。
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【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG174.45

【參考文獻】

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本文編號：2327828