本文關(guān)鍵詞：醇水潤(rùn)滑鋁鎂鈦硼涂層磨損機(jī)理及摩擦學(xué)行為研究

  更多相關(guān)文章： 醇水潤(rùn)滑 磁控濺射 納米復(fù)合涂層 低摩擦 硼酸

【摘要】：傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備普遍采用油基潤(rùn)滑,不僅浪費(fèi)能源,而且潤(rùn)滑油的泄露還污染環(huán)境。醇水潤(rùn)滑劑具有無(wú)污染、來(lái)源廣泛、節(jié)省能源等特點(diǎn),是一種理想的綠色環(huán)保潤(rùn)滑介質(zhì)。研究與醇水潤(rùn)滑相匹配的新型摩擦材料或表面涂層已成為世界摩擦學(xué)研究領(lǐng)域的前沿課題。最近對(duì)Al-Mg-Ti-B納米復(fù)合涂層的摩擦學(xué)研究表明,在醇水潤(rùn)滑的條件下,Al-Mg-Ti-B納米復(fù)合涂層表現(xiàn)出優(yōu)異的低摩擦行為。以往研究結(jié)果表明硼的氧化物B203和水反應(yīng)的產(chǎn)物B(OH)3對(duì)涂層的低摩擦行為做出了主要貢獻(xiàn)。這是由于以范德華力結(jié)合的B(OH)3原子層具有較弱的抗剪切力,易滑動(dòng)從而導(dǎo)致低摩擦系數(shù)。而以醇水為潤(rùn)滑介質(zhì)的摩擦過(guò)程中硼酸的來(lái)源,含硼硼化物涂層的低摩擦機(jī)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(shù)分別制備了AlMgB14涂層、TiB2涂層、Al-Mg-Ti-B納米復(fù)合涂層,隨后對(duì)涂層表面進(jìn)行了700℃高溫?zé)崽幚�。通過(guò)X射線衍射(XRD)、X射線光電子能譜(XPS)、接觸角測(cè)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(xué)狀態(tài)和涂層表面水化行為。XPS結(jié)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(cè)量表明,三種含硼涂層的接觸角不同,這導(dǎo)致不同的表面親水性。研究表明,銳鈦礦型Ti02對(duì)含硼硼化物涂層的潤(rùn)濕性起著重要的作用。為進(jìn)一步研究醇水潤(rùn)滑Al-Mg-Ti-B納米復(fù)合涂層的摩擦磨損行為,本文應(yīng)用UMT-3多功能微摩擦磨損試驗(yàn)機(jī),通過(guò)球盤式單向滑動(dòng)摩擦方法分別系統(tǒng)研究了Al-Mg-Ti-B納米復(fù)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(xué)機(jī)制。以醇水為潤(rùn)滑介質(zhì),Al-Mg-Ti-B納米復(fù)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(yīng)用掃描電子顯微鏡(SEM)、掃描電子顯微鏡能譜(EDX)分析磨痕,結(jié)果表明摩擦過(guò)程是一個(gè)拋光過(guò)程。XPS分析表明,涂層在摩擦過(guò)程中發(fā)生了明顯的氧化,載荷越大,氧化越嚴(yán)重。然而,在不同載荷及不同線速度條件下,均沒(méi)有明顯的硼酸存在。這可能是因?yàn)榕鹚岜旧聿环�(wěn)定性,摩擦過(guò)程中需要原位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)才能發(fā)現(xiàn)硼酸的存在。本文還研究了在醇水潤(rùn)滑條件下,紫外輻照(UV)對(duì)Al-Mg-Ti-B納米復(fù)合涂層表面化學(xué)態(tài)及摩擦性能的影響。XPS結(jié)果表明,紫外輻照后的Al-Mg-Ti-B納米復(fù)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(méi)有H3B03生成。研究表明紫外輻照增強(qiáng)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(dǎo)致了涂層摩擦性能的不同。
【關(guān)鍵詞】：醇水潤(rùn)滑 磁控濺射 納米復(fù)合涂層 低摩擦 硼酸
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-13
• 第1章 緒論13-24
• 1.1 摩擦學(xué)基礎(chǔ)13-14
• 1.2 潤(rùn)滑介質(zhì)14-15
• 1.3 耐磨材料15-18
• 1.3.1 類金剛石薄膜(DLC)簡(jiǎn)介15-16
• 1.3.2 鋁鎂鈦硼材料簡(jiǎn)介16-18
• 1.4 涂層技術(shù)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?jī)?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(guò)程25-26
• 2.2 涂層的表征26-29
• 2.2.1 涂層微觀結(jié)構(gòu)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(shí)驗(yàn)29
• 3.3 結(jié)果與討論29-38
• 3.3.1 涂層結(jié)構(gòu)分析29-31
• 3.3.2 涂層熱處理31-32
• 3.3.3 涂層表面化學(xué)狀態(tài)分析32-35
• 3.3.4 涂層表面潤(rùn)濕性分析35-36
• 3.3.5 涂層表面拉曼測(cè)試分析36-38
• 3.4 本章小結(jié)38-39
• 第4章 醇水潤(rùn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果分析43-55
• 4.4.1 醇水潤(rùn)滑未鍍膜軸承鋼空白對(duì)照摩擦實(shí)驗(yàn)43-44
• 4.4.2 不同載荷醇水潤(rùn)滑Al-Mg-Ti-B涂層摩擦實(shí)驗(yàn)44-51
• 4.4.3 不同線速度醇水潤(rùn)滑Al-Mg-Ti-B涂層摩擦實(shí)驗(yàn)51-55
• 4.5 本章小結(jié)55-57
• 第5章 紫外輻照對(duì)醇水潤(rùn)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(shí)驗(yàn)57-58
• 5.3 涂層摩擦磨損結(jié)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(jué)射線光電子能譜(XPS)分析60-62
• 5.3.5 涂層表面潤(rùn)濕性分析62-64
• 5.4 本章小結(jié)64-65
• 第6章 結(jié)論與展望65-67
• 6.1 結(jié)論65-66
• 6.2 展望66
• 6.3 創(chuàng)新性66-67
• 參考文獻(xiàn)67-72
• 致謝72-74
• 附錄Ⅰ 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果74-75
• 附件75

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