滑動(dòng)摩擦副微織構(gòu)表面高溫自潤(rùn)滑性能及機(jī)理研究.pdf

1、隨著滑動(dòng)軸承等摩擦副在高溫、低速、重載等惡劣工況下的應(yīng)用變得越來越廣泛，傳統(tǒng)的油、脂潤(rùn)滑已難以滿足滑動(dòng)摩擦副表面的潤(rùn)滑需求，此時(shí)固體潤(rùn)滑技術(shù)正逐步成為滑動(dòng)摩擦副表面的一種重要自潤(rùn)滑途徑。本文將表面微織構(gòu)自潤(rùn)滑技術(shù)應(yīng)用于Cr4Mo4V高溫軸承鋼，并對(duì)滑動(dòng)摩擦副微織構(gòu)表面自潤(rùn)滑性能及機(jī)理展開了系統(tǒng)性研究。
　　首先，以分形幾何理論為依據(jù)，建立了一種微織構(gòu)自潤(rùn)滑表面分形接觸摩擦模型，推導(dǎo)了微織構(gòu)自潤(rùn)滑表面的法向接觸載荷、切向滑動(dòng)摩擦力與

2、實(shí)際接觸面積的關(guān)系。
　　其次，利用光纖激光打標(biāo)機(jī)對(duì)表面微織構(gòu)工藝展開了試驗(yàn)研究，研究了脈沖重復(fù)頻率、激光功率和持續(xù)時(shí)間對(duì)單個(gè)微凹坑形貌的影響，結(jié)果表明:微凹坑的直徑和深度都隨重復(fù)頻率的增大先增大后減小，隨激光功率和持續(xù)時(shí)間的增大先增大，然后增大趨勢(shì)逐漸放緩并最終趨于穩(wěn)定，且持續(xù)時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)影響微凹坑的內(nèi)表面質(zhì)量。采用兩種不同的填充方案在表面微凹坑織構(gòu)中填入MoS2-PI復(fù)合固體潤(rùn)滑劑，從填充后的單個(gè)微凹坑表面形貌圖與整體表面形貌圖

3、、單個(gè)微凹坑填充率、整個(gè)表面有效填充率、表面整體粗糙度參數(shù)以及表面滑動(dòng)摩擦特性等多方面綜合對(duì)比了兩種填充方案的填充效果。結(jié)果表明:保壓熱壓固化填充法要比模具熱壓固化填充法具有更加優(yōu)越的填充效果。
　　再次，以環(huán)-盤面接觸滑動(dòng)摩擦副為試驗(yàn)?zāi)Σ粮?，以MoS2-PI為復(fù)合固體潤(rùn)滑劑，分別研究了織構(gòu)密度、環(huán)境溫度、轉(zhuǎn)速與載荷對(duì)微織構(gòu)表面高溫自潤(rùn)滑性能的影響。結(jié)果表明:微織構(gòu)自潤(rùn)滑技術(shù)能夠有效地改善表面的摩擦磨損性能，最佳織構(gòu)密度為35％～

4、46％，且此時(shí)的摩擦系數(shù)為0.1左右;在環(huán)境溫度不高于300℃時(shí)，表面摩擦系數(shù)較小（約0.1），且高溫下的摩擦系數(shù)比常溫下的略低，而在400℃時(shí)，摩擦系數(shù)迅速增大至約0.4;在所有試驗(yàn)溫度下摩擦系數(shù)均隨轉(zhuǎn)速的增加先減小后增大;在環(huán)境溫度為常溫和100℃時(shí)，摩擦系數(shù)隨著載荷的增大而減小，在環(huán)境溫度為200℃時(shí)摩擦系數(shù)隨著載荷的增大先減小后增大。
　　然后，研究了潤(rùn)滑顆粒大小對(duì)微織構(gòu)表面高溫自潤(rùn)滑性能的影響，結(jié)果表明:填充含納米MoS

5、2的復(fù)合固體潤(rùn)滑劑的微織構(gòu)自潤(rùn)滑表面的摩擦系數(shù)要比填充含相同比重普通MoS2的低35％左右。
　　最后，研究了碳納米管含量對(duì)微織構(gòu)自潤(rùn)滑表面高溫自潤(rùn)滑性能的影響，結(jié)果表明:碳納米管含量為6wt％時(shí)表面具有最佳的摩擦磨損性能，其摩擦系數(shù)要比無碳納米管時(shí)的低37％左右。并以最優(yōu)潤(rùn)滑配方研究了微織構(gòu)納米復(fù)合自潤(rùn)滑表面在不同環(huán)境溫度下的滑動(dòng)摩擦性能，結(jié)果表明:添加6wt％碳納米管可將MoS2-PI復(fù)合固體潤(rùn)滑劑的使用溫度從300℃提高到4