本文關鍵詞：醇水潤滑鋁鎂鈦硼涂層磨損機理及摩擦學行為研究

  更多相關文章： 醇水潤滑 磁控濺射 納米復合涂層 低摩擦 硼酸

【摘要】：傳統(tǒng)機械設備普遍采用油基潤滑,不僅浪費能源,而且潤滑油的泄露還污染環(huán)境。醇水潤滑劑具有無污染、來源廣泛、節(jié)省能源等特點,是一種理想的綠色環(huán)保潤滑介質。研究與醇水潤滑相匹配的新型摩擦材料或表面涂層已成為世界摩擦學研究領域的前沿課題。最近對Al-Mg-Ti-B納米復合涂層的摩擦學研究表明,在醇水潤滑的條件下,Al-Mg-Ti-B納米復合涂層表現(xiàn)出優(yōu)異的低摩擦行為。以往研究結果表明硼的氧化物B203和水反應的產(chǎn)物B(OH)3對涂層的低摩擦行為做出了主要貢獻。這是由于以范德華力結合的B(OH)3原子層具有較弱的抗剪切力,易滑動從而導致低摩擦系數(shù)。而以醇水為潤滑介質的摩擦過程中硼酸的來源,含硼硼化物涂層的低摩擦機制以及其摩擦行為尚不清楚。本文使用射頻或直流磁控濺射技術分別制備了AlMgB14涂層、TiB2涂層、Al-Mg-Ti-B納米復合涂層,隨后對涂層表面進行了700℃高溫熱處理。通過X射線衍射(XRD)、X射線光電子能譜(XPS)、接觸角測量、拉曼光譜等方法系統(tǒng)表征了三種含硼硼化物涂層表面硼元素的化學狀態(tài)和涂層表面水化行為。XPS結果表明只有TiB2和Al-Mg-Ti-B兩種涂層熱處理后表面發(fā)生氧化且生成硼酸,而熱處理后的AlMgB14涂層表面發(fā)生氧化僅生成氧化硼而不是硼酸。接觸角測量表明,三種含硼涂層的接觸角不同,這導致不同的表面親水性。研究表明,銳鈦礦型Ti02對含硼硼化物涂層的潤濕性起著重要的作用。為進一步研究醇水潤滑Al-Mg-Ti-B納米復合涂層的摩擦磨損行為,本文應用UMT-3多功能微摩擦磨損試驗機,通過球盤式單向滑動摩擦方法分別系統(tǒng)研究了Al-Mg-Ti-B納米復合涂層在不同載荷、不同線速度等摩擦條件下的摩擦性能及摩擦化學機制。以醇水為潤滑介質,Al-Mg-Ti-B納米復合涂層與摩擦副鋼球之間的摩擦系數(shù)最終可降至0.02。隨著施加載荷的增大,其摩擦系數(shù)下降很快。應用掃描電子顯微鏡(SEM)、掃描電子顯微鏡能譜(EDX)分析磨痕,結果表明摩擦過程是一個拋光過程。XPS分析表明,涂層在摩擦過程中發(fā)生了明顯的氧化,載荷越大,氧化越嚴重。然而,在不同載荷及不同線速度條件下,均沒有明顯的硼酸存在。這可能是因為硼酸本身不穩(wěn)定性,摩擦過程中需要原位實時監(jiān)測才能發(fā)現(xiàn)硼酸的存在。本文還研究了在醇水潤滑條件下,紫外輻照(UV)對Al-Mg-Ti-B納米復合涂層表面化學態(tài)及摩擦性能的影響。XPS結果表明,紫外輻照后的Al-Mg-Ti-B納米復合涂層在磨痕內(nèi)外都有明顯的H3B03生成,而未經(jīng)紫外輻照的涂層沒有H3B03生成。研究表明紫外輻照增強了涂層表面銳鈦礦型Ti02的親水性,提高了涂層的親水性,從而導致了涂層摩擦性能的不同。
【關鍵詞】：醇水潤滑 磁控濺射 納米復合涂層 低摩擦 硼酸
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-13
• 第1章 緒論13-24
• 1.1 摩擦學基礎13-14
• 1.2 潤滑介質14-15
• 1.3 耐磨材料15-18
• 1.3.1 類金剛石薄膜(DLC)簡介15-16
• 1.3.2 鋁鎂鈦硼材料簡介16-18
• 1.4 涂層技術18-22
• 1.4.1 真空蒸鍍20
• 1.4.2 離子鍍20
• 1.4.3 濺射鍍20-22
• 1.5 本論文主要研究內(nèi)容22-24
• 第2章 涂層的制備與表征24-29
• 2.1 涂層的制備24-26
• 2.1.1 制備方法24
• 2.1.2 襯底材料24-25
• 2.1.3 濺射靶材25
• 2.1.4 制備過程25-26
• 2.2 涂層的表征26-29
• 2.2.1 涂層微觀結構表征26-27
• 2.2.2 涂層表面形貌表征27-29
• 第3章 富硼硼化物涂層表面水化行為的研究29-39
• 3.1 概述29
• 3.2 涂層制備實驗29
• 3.3 結果與討論29-38
• 3.3.1 涂層結構分析29-31
• 3.3.2 涂層熱處理31-32
• 3.3.3 涂層表面化學狀態(tài)分析32-35
• 3.3.4 涂層表面潤濕性分析35-36
• 3.3.5 涂層表面拉曼測試分析36-38
• 3.4 本章小結38-39
• 第4章 醇水潤滑Al-Mg-Ti-B涂層摩擦磨損行為的研究39-57
• 4.1 概述39
• 4.2 摩擦磨損實驗39-40
• 4.3 涂層性能表征40-43
• 4.3.1 涂層厚度40-42
• 4.3.2 涂層納米硬度42
• 4.3.3 涂層形貌42-43
• 4.4 涂層摩擦磨損實驗結果分析43-55
• 4.4.1 醇水潤滑未鍍膜軸承鋼空白對照摩擦實驗43-44
• 4.4.2 不同載荷醇水潤滑Al-Mg-Ti-B涂層摩擦實驗44-51
• 4.4.3 不同線速度醇水潤滑Al-Mg-Ti-B涂層摩擦實驗51-55
• 4.5 本章小結55-57
• 第5章 紫外輻照對醇水潤滑Al-Mg-Ti-B涂層摩擦行為影響的研究57-65
• 5.1 概述57
• 5.2 摩擦磨損實驗57-58
• 5.3 涂層摩擦磨損結果分析58-64
• 5.3.1 摩擦系數(shù)(COF)曲線分析58
• 5.3.2 涂層掃描電子顯微鏡(SEM)分析58-59
• 5.3.3 涂層磨痕三維(3D)形貌分析59-60
• 5.3.4 涂層X射線光電子能譜(XPS)分析60-62
• 5.3.5 涂層表面潤濕性分析62-64
• 5.4 本章小結64-65
• 第6章 結論與展望65-67
• 6.1 結論65-66
• 6.2 展望66
• 6.3 創(chuàng)新性66-67
• 參考文獻67-72
• 致謝72-74
• 附錄Ⅰ 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果74-75
• 附件75

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊文彬;張立同;成來飛;華云峰;張鈞;;金屬有機物化學氣相沉積法制備銥涂層的形貌與結構分析[J];稀有金屬材料與工程;2006年03期

2 勾昱君;劉中良;;優(yōu)化抑霜涂層的實驗研究[J];陶瓷研究與職業(yè)教育;2006年01期

3 朱佳;冀曉鵑;揭曉武;史明;;封嚴涂層材料及應用[J];材料開發(fā)與應用;2008年04期

4 斯蒂芬·H·加里法里尼;羅恩·巴納斯;J·克里唐;龍克昌;;航天飛機用的高粘性涂層的研制[J];稀有金屬合金加工;1981年04期

5 繆興邦;水溶性織物涂層膠的合成[J];化學世界;1985年03期

6 陳斌,易茂中;封嚴涂層的抗沖蝕性與沖蝕速度的關系[J];中南工業(yè)大學學報;1998年04期

7 鄭有新;淺談涂層表面顆粒不良現(xiàn)象[J];材料保護;2001年04期

8 閆穎,石子源,劉國偉;鋅鉻膜涂層的制備研究[J];大連鐵道學院學報;2002年04期

9 張瓊,蔡傳榮;鈦陽極涂層溶蝕失效的研究[J];電子顯微學報;2003年06期

10 劉夙偉;李曙;劉陽;;封嚴涂層材料及其可刮削性的評價[J];中國表面工程;2009年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張瓊;蔡傳榮;;鈦陽極涂層溶蝕失效的研究[A];第三屆全國掃描電子顯微學會議論文集[C];2003年

2 王穎;顧卡麗;李健;;智能變色涂層及其應用[A];第六屆全國表面工程學術會議暨首屆青年表面工程學術論壇論文集[C];2006年

3 單凱軍;余文莉;徐四清;;家電環(huán)保涂層表面性能檢測的研究[A];2007中國鋼鐵年會論文集[C];2007年

4 李金桂;;無機富鋅涂層的誕生和應用[A];第二屆全國重防腐蝕與高新涂料及涂裝技術研討會論文集[C];2004年

5 王允夫;陳小英;王紅玲;;高溫合金抗熱震涂層研究[A];中國硅酸鹽學會搪瓷分會2003年學術研討會論文集[C];2003年

6 劉建華;李蘭娟;李松梅;;鋁合金早期腐蝕預警光基敏感涂層的研制[A];2004年材料科學與工程新進展[C];2004年

7 林達仁;;梅雨期涂層表面泛白現(xiàn)象及其防治[A];中國電子學會生產(chǎn)技術學會第三屆化工學術年會論文匯編（下）[C];1991年

8 龐佑霞;劉厚才;郭源君;;有機復合彈性涂層材料的抗磨蝕實驗研究[A];第七屆全國摩擦學大會論文集（二）[C];2002年

9 付前剛;李賀軍;黃劍鋒;史小紅;史波;李克智;;炭/炭復合材料磷酸鹽涂層的抗氧化性能研究[A];第19屆炭—石墨材料學術會論文集[C];2004年

10 王興原;苗曉;胡志強;光紅兵;顧祥宇;;改善無取向硅鋼環(huán)保涂層表面特性的方法研究[A];高性能電工鋼推廣應用交流暨第五次全委工作（擴大）會專題報告及論文[C];2013年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 趙志玲;帶卷粉末涂層新技術[N];世界金屬導報;2012年

2 趙艷濤 曹壘 陳剛 孫亞娜;沙鋼無取向硅鋼涂層調試改進工藝[N];世界金屬導報;2014年

3 華凌;美開發(fā)出智能過濾涂層[N];科技日報;2012年

4 莫文鑄;防止衣服變臟科學家研制超疏液材料[N];中國紡織報;2013年

5 ;建筑幕墻用鋁塑復合板[N];中國建材報;2008年

6 王爍 王奇 陳運法;玻璃幕墻專用納米自清潔涂層的研究[N];中國建材報;2006年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 蒲澤林;電熱爆炸噴涂法制備亞微米晶涂層的研究[D];華北電力大學（北京）;2005年

2 檀琳;非共價鍵合聚合物抗污涂層的制備及應用研究[D];中國科學技術大學;2015年

3 黃群武;耐候性太陽選擇性吸收涂層的研究[D];天津大學;2007年

4 劉紅兵;等離子復合滲技術制備氧化物阻氚涂層及其性能研究[D];南京航空航天大學;2010年

5 陳春燕;新型固相微萃取涂層的制備及其在環(huán)境分析中的應用[D];湖南大學;2013年

6 吳王平;<110>織構銥涂層結構與性能研究[D];南京航空航天大學;2013年

7 石永敬;鎂合金表面磁控濺射沉積Cr基涂層的結構與特性研究[D];重慶大學;2009年

8 劉愛華;PVD氮化物涂層的高溫摩擦磨損特性及機理研究[D];山東大學;2012年

9 江凡;銅合金基體上電沉積鎢涂層及其性能研究[D];北京科技大學;2015年

10 馬克娜;純鈦種植體表面殼聚糖/明膠功能性涂層的構建及性能研究[D];武漢大學;2014年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳喜娟;兩種耐磨涂層的組織結構表征及性能研究[D];西安石油大學;2015年

2 段晉輝;WS_2-TiB_2固體潤滑涂層的制備及性能研究[D];昆明理工大學;2015年

3 王昊;連續(xù)高頻感應真空熔覆技術研究[D];青島理工大學;2015年

4 趙亞窮;聚碳酸酯透明件/納米TiO_2涂層的耐紫外老化及環(huán)境應力開裂行為研究[D];鄭州大學;2015年

5 王有維;鋁電解槽TiB_2陰極涂層的制備及其性能研究[D];昆明理工大學;2015年

6 辛欣;Ti(Cr)SiC(O)N涂層表面改性硬質合金及熱處理對其機械性能的影響[D];西南交通大學;2015年

7 劉玉潔;銅介導的多酚涂層用于心血管材料表面改性的研究[D];西南交通大學;2015年

8 姚竟迪;土壤模擬液中三種涂層的腐蝕電化學行為研究[D];大連海事大學;2015年

9 牛永輝;結晶器CuCrZr銅板表面超音速等離子噴涂Cr_2O_3-TiO_2涂層的組織與性能[D];西安建筑科技大學;2015年

10 薛繪;聚酰亞胺涂層膠的制備與性能[D];南京理工大學;2015年

，

本文編號：862763