【摘要】： 自潤滑復合材料在機械結構設計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)良的摩擦學特性,摩擦學和材料科學研究領域的重要研究熱點之一。本文采用LY12鋁合金為基體材料,利用微弧氧化(micro-arc oxidation MAO)技術和二次涂覆技術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、添加劑、層狀固體潤滑劑添加量以及二次涂覆PTFE對膜層摩擦磨損性能的影響。結合陶瓷膜組成、表面形貌和對摩擦副的形貌,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)對膜層和磨痕的形貌進行觀察;通過球-盤式摩擦磨損試驗機研究了膜層的滑動摩擦性能,通過往復式摩擦磨損試驗機研究了膜層的磨損性能;通過光學顯微鏡研究了對摩擦副的磨痕形貌。 研究表明在鋁酸鹽溶液中工藝參數對膜層的摩擦磨損性能有很大的影響,當電流密度為8A/dm2,電解液濃度為8g/L,反應時間為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和磨損量。 對陶瓷膜層進行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低載荷下進行20min磨損,其磨損量幾乎為0mg。 在大氣、常溫環(huán)境下,對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和磨損量,對于有潤滑劑固相沉積的陶瓷膜層能夠降低摩擦系數隨時間的增長趨勢。 根據實驗結論、磨痕形貌和對摩擦副表面形貌探討了自潤滑陶瓷膜層的自潤滑工作機制,分析了潤滑膜在摩擦過程中經歷的生成、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 鋁合金需要進行前處理工藝，前處理方法得當與否直接（鍍層、轉化膜、涂層等）的結合力、致密性、均勻性及顏色等標。經過大量的實驗摸索確定出鋁合金 LY12 表面微等離子體氧

通過觀察對摩擦副的磨損直徑，可以發(fā)現添加 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 NaF 添加量的系統(tǒng)的研究可以發(fā)現，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——石墨對膜層結構和性能的影響。在反應的過程中，控制電流密度為 8A/dm2，反應時間為 60min，石墨添加量為 1、3、5、7g/L。圖 3-14 對摩擦副的表面形貌Fig. 3-14 Surface morphologies of the friction pairsa) 0g/L NaF b) 2g/L NaF
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：R783.1

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 呂亞非;馬玉寧;韓翎;李偉著;趙玉娟;張忠波;;石墨在半金屬摩擦材料中的作用及其對摩擦性能的影響[J];北京化工大學學報(自然科學版);2006年05期

2 趙文軫,蘇勛加,王漢功;鋁表面激光熔覆硬質合金層的結合強度[J];兵器材料科學與工程;1997年01期

3 張永忠,孫克寧,姚枚;化學鍍Ni-P-PTFE的工藝及性能[J];功能材料;1999年01期

4 曹同坤,鄧建新,楊秋菊;陶瓷自潤滑材料及其實現自潤滑的方式[J];硅酸鹽通報;2004年02期

5 許越,紀紅,陳湘;一種激光—稀土復合處理金屬表面改性的新方法[J];高技術通訊;2000年12期

6 鄧建新,丁澤良,趙軍,王景海,艾興;自潤滑刀具材料研究綜述[J];工具技術;2002年12期

7 趙新,金杰,姚建銓;激光表面改性技術的研究與發(fā)展[J];光電子.激光;2000年03期

8 薛文斌,杜建成,吳曉玲,鄧志威,來永春,張通和;LY12合金表面微弧放電沉積陶瓷膜的抗磨損性[J];北京師范大學學報(自然科學版);2005年04期

9 鄒洪慶,劉愛民,吳厚昌,李國紅,張春雁;鋁及鋁合金含氟聚合物協(xié)合涂層技術研究[J];材料保護;2002年10期

10 賀子凱,唐培松;不同基體材料微弧氧化生成陶瓷膜的研究[J];材料保護;2002年04期

本文編號：2711515