【摘要】： 自潤滑復(fù)合材料在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和簡化等方面具有先天的優(yōu)越性,在特殊條件下具有優(yōu)良的摩擦學(xué)特性,摩擦學(xué)和材料科學(xué)研究領(lǐng)域的重要研究熱點(diǎn)之一。本文采用LY12鋁合金為基體材料,利用微弧氧化(micro-arc oxidation MAO)技術(shù)和二次涂覆技術(shù)成功地制備出耐磨減摩的自潤滑陶瓷膜層。系統(tǒng)地研究了工藝參數(shù)、添加劑、層狀固體潤滑劑添加量以及二次涂覆PTFE對(duì)膜層摩擦磨損性能的影響。結(jié)合陶瓷膜組成、表面形貌和對(duì)摩擦副的形貌,探討了自潤滑陶瓷膜層的自潤滑工作過程。 利用X射線衍射儀(XRD)和紅外光譜分析(FT-IR)研究了膜層的物質(zhì)組成,采用電子探針(EPMA)和能譜(EDS)分析了元素組成及分布;利用掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)膜層和磨痕的形貌進(jìn)行觀察;通過球-盤式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)研究了膜層的滑動(dòng)摩擦性能,通過往復(fù)式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)研究了膜層的磨損性能;通過光學(xué)顯微鏡研究了對(duì)摩擦副的磨痕形貌。 研究表明在鋁酸鹽溶液中工藝參數(shù)對(duì)膜層的摩擦磨損性能有很大的影響,當(dāng)電流密度為8A/dm2,電解液濃度為8g/L,反應(yīng)時(shí)間為60min制備的陶瓷膜層綜合性能較好;向電解液中添加NaF能夠制備出表面較為平整、摩擦磨損性能較好的膜層,NaF的最佳添加量為2g/L;通過在電解液中均勻懸浮適量層狀固體潤滑劑能夠制備耐磨減摩的自潤滑陶瓷膜層,自潤滑陶瓷膜層能夠顯著降低陶瓷膜層的摩擦系數(shù)和磨損量。 對(duì)陶瓷膜層進(jìn)行PTFE超真空抽慮涂覆處理,能夠制得耐磨減摩的自潤滑陶瓷膜層,涂覆后的陶瓷膜層在5N低載荷下進(jìn)行20min磨損,其磨損量幾乎為0mg。 在大氣、常溫環(huán)境下,對(duì)于無潤滑劑固相沉積的陶瓷膜層能夠顯著降低其摩擦系數(shù)和磨損量,對(duì)于有潤滑劑固相沉積的陶瓷膜層能夠降低摩擦系數(shù)隨時(shí)間的增長趨勢(shì)。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論、磨痕形貌和對(duì)摩擦副表面形貌探討了自潤滑陶瓷膜層的自潤滑工作機(jī)制,分析了潤滑膜在摩擦過程中經(jīng)歷的生成、破損、脫落、再生的循環(huán)過程。
【圖文】：

圖 2-2 微等離子體氧化裝置圖Fig.2-2 Setting drawing of micro-arc oxidation(1) sample; (2) thermometer; (3) stirrer; (4) electrobath; (5) power source 涂覆工藝裝置制備的陶瓷膜層進(jìn)行二次涂覆處理，在處理的過程中使用上海大真空抽濾裝置和馬弗爐烘干裝置。制備膜層工藝 微弧氧化陶瓷膜層的制備于 LY12 鋁合金需要進(jìn)行前處理工藝，前處理方法得當(dāng)與否直接（鍍層、轉(zhuǎn)化膜、涂層等）的結(jié)合力、致密性、均勻性及顏色等標(biāo)。經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)摸索確定出鋁合金 LY12 表面微等離子體氧

通過觀察對(duì)摩擦副的磨損直徑，可以發(fā)現(xiàn)添加 NaF 后不僅能夠使 GCr15鋼球的磨損直徑變小，還能夠使在鋼球表面的犁溝減少。通過對(duì) NaF 添加量的系統(tǒng)的研究可以發(fā)現(xiàn)，在 8g/L 的 NaAlO2溶液中，添加 2g/L 的 NaF 能夠得到表面較為平整，摩擦系數(shù)較低、磨損量小的陶瓷膜層。3.3 NaAlO2—NaF—石墨溶液中形成的陶瓷膜的摩擦學(xué)性能在獲得了膜層平整的耐磨膜層后，本節(jié)開始研究在 8g/L NaAlO2，，2g/LNaF 溶液中添加層狀固體潤滑劑——石墨對(duì)膜層結(jié)構(gòu)和性能的影響。在反應(yīng)的過程中，控制電流密度為 8A/dm2，反應(yīng)時(shí)間為 60min，石墨添加量為 1、3、5、7g/L。圖 3-14 對(duì)摩擦副的表面形貌Fig. 3-14 Surface morphologies of the friction pairsa) 0g/L NaF b) 2g/L NaF
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：R783.1

【參考文獻(xiàn)】

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