摩擦表面无机保护膜摩擦学研究进展

就化学热处理表面无机化合物改性层以及润滑油添加剂在摩擦表面形成的摩擦化学反应膜的摩擦学研究现状进行了总结；分析了润滑油添加剂同化学热处理表面相互作用研究的重要性及其对低摩擦、长寿命复合材料制备科学和技术研究的促进作用；指出通过化学热处理可以在材料表面形成由无机化合物组成的表面改性层，从而有效地提高材料的承载和抗磨能力；而润滑油添加剂通过摩擦化学作用亦可在摩擦表面形成主要由无机化合物构成的表面保护膜，从而大幅度地提高摩擦副的减摩抗磨性能，并延长其服役寿命．从摩擦学特别是摩擦学表面改性领域的发展趋势来看，摩擦表面无机保护膜制备技术研究将成为减轻机械设备摩擦磨损和提高其使用寿命的主流热点．     

摩擦化学进展——化学的地位与作用

评述了化学在摩擦学和摩擦化学研究中的地位与作用 ,概述了摩擦化学发展中的若干化学问题 ,尝试应用化学硬度概念和硬软酸碱原理及其派生规则分析了摩擦化学表面膜的形成机制     

含氟硅油作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究

用SRV摩擦磨损试验机评价了2种含氟硅油在聚α烯烃基础油中作为添加剂时的摩擦学性能,用扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱仪（XPS）观察并分析了磨斑表面形貌和主要元素的化学状态,探讨了含氟硅油的摩擦化学机制。结果表明：含氟硅油具有优良的减摩和抗磨性能;含氟硅油在摩擦作用下发生分解,在摩擦副表面生成的含氟的摩擦化学产物是提高摩擦副抗磨减摩性能的关键因素。     

陶瓷填充聚苯硫醚复合材料的摩擦化学作用机理

用扫描电镜和Ｘ射线光电子能谱研究了聚苯硫醚－陶瓷复合材料／工具钢摩擦副的摩擦化学作用机理,结果发现,在摩擦过程中,ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３和Ｃｒ３Ｃ２填充聚苯硫醚复全材料中的聚苯硫醚基体均发生分解,分解产物同偶件铁发生化学瓜生成有利于提高转移膜偶件表面结合强度的摩擦化学产物,从而使得复合材料的耐磨性得以提高。     

陶瓷摩擦学I．陶瓷的摩擦与磨损

根据大量文献调查结果，从影响陶瓷材料摩擦磨损性能的内因（主要包括陶瓷材料的力学性能及微观结构）和外因（主要包括载荷、速度、温度、环境气氛及偶件的化学活性等）出发，讨论了陶瓷材料的摩擦磨损行为及机制，以促进正确选择、设计和使用陶瓷材料，在对陶瓷摩擦学研究现状分析评论的基础上，提出了陶瓷摩擦磨损今后研究工作中值得重视的发展方向．     

环氧树脂在干摩擦过程中的表面化学效应研究

研究了环氧树脂在干摩擦下载荷为49 N和98 N时的摩擦磨损性能及其表面化学效应,利用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪和傅立叶变换红外光谱仪对环氧树脂磨损表面的形貌和官能团进行观察与分析.结果表明:在载荷49 N下环氧树脂表现出良好的耐磨性能;在载荷98 N下,环氧树脂表面磨损较严重且呈脆性剥落;环氧树脂在干摩擦过程中发生的表面化学效应主要是其分子链的断裂和氧化降解,其磨损形式主要为疲劳磨损.     

钢-铜摩擦副在边界润滑条件下的减摩抗磨机理研究

用SRV摩擦磨损试验机分别考察了聚α烯烃基础油含磷氮添加剂和两种含氟硅油添加剂在钢-铜摩擦副滑动下的摩擦学性能,用扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)观察并分析了铜磨斑表面形貌和磨斑表面主要元素的化学状态.结果表明:含磷氮添加剂和含氟硅油添加剂均具有优良的减摩和抗磨性能;磷、氮和氟等在摩擦表面生成的摩擦化学产物是提高摩擦副抗磨减摩性能的根本原因.     

凹凸棒石增强聚酰亚胺复合材料的干摩擦性能研究

本文中研究制备了聚酰亚胺(PI)多元纳米复合材料，系统考察了多元纳米复合材料在干摩擦条件下的摩擦学性能，并通过扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜(OM)、X射线光电子能谱(XPS)、红外光谱(ATR-FTIR)和拉曼光谱(Raman)对转移膜的微观形貌和化学成分进行系统分析.摩擦学试验结果表明，与传统碳纤维/石墨(CF/Gr)增强的聚酰亚胺复合材料相比，凹凸棒石(ATP)增强的聚酰亚胺多元纳米复合材料具有更佳的减摩抗磨性，其磨损率降低约69%.结果分析表明在摩擦热和摩擦应力作用下，ATP的摩擦化学产物MgO、SiO_x和Al₂O₃与PI分子链段以及石墨碳在摩擦界面发生摩擦烧结，在金属对偶表面形成含有陶瓷微晶的高质量转移膜，显著提升PI复合材料在干摩擦条件下的减摩抗磨性能.本研究为制备耐高温和长寿命高端摩擦部件提供研究基础.     

Ni—B—SiC化学复合镀层的结构及其摩擦磨损性能研究

本文通过摩擦磨损试验、X射线衍射分析和电子探针微区分析等对Ni-B-SiC化学复合镀层的结构及其摩擦磨损性能作了研究。结果表明,Ni-B-SiC化学复合镀层为非晶态结构,分散相SiC微粒的嵌入没有改变Ni-B基质合金原有的结构,SiC微粒在Ni-B合金中呈均匀弥散分布状态;热处理后,复合镀层向晶体结构转变;Ni-B-SiC化学复合镀层具有优异的耐磨性,该镀层与45~#钢(淬火)在干摩擦下于磨损初期有轻度的磨粒磨损,但在短时间跑合后则主要表现为氧化磨损。     

表面修饰硼酸盐润滑油添加剂的摩擦化学作用机制

采用X射线光电子能谱仪研究了表面修饰硼酸盐润滑油添加剂在钢球表面形成的表面膜的元素组成和化学状态,并考察了摩擦化学反应膜的结构和化学作用机制,结果表明：在不同油润滑条件下,硼酸盐润滑油添加剂均与钢球磨损表面发生了相互作用,并形成主要由吸附膜和摩擦化学反应膜组成的复杂表面膜;摩擦化学反应膜中所含元素的化学状态及其含量的试验负荷有关,且沿反应膜深度方向而变化,即由表及里,Fe与B、N及O等形成的无机化合物的含量逐渐增加,而有机化合物的含量逐渐降低。     

Mo／2Si混合粉末的摩擦化学效应

利用 ZJM10 T型搅拌机和 X射线衍射仪研究了 Mo/ 2 Si混合粉末在机械球磨过程中的摩擦化学效应 .结果表明 :在球磨初期 ,晶粒尺寸明显减小 ,显微应变和有效温度系数明显增加 ;在球磨 3h后 ,Mo和 Si粉末的晶粒尺寸和显微应变变化幅度减小 ;球磨 10 h后 ,有效温度系数趋于极限值 ,晶粒尺寸和显微应变几乎保持不变 .塑性 Mo颗粒的机械活化以变形或晶格畸变加剧为主 ,而脆性 Si颗粒的机械活化以细化或比表面积增加为主 .球磨过程中未检测到摩擦化学变化     

膦酸酯离子液体作为两种碳氢润滑油添加剂的摩擦学行为及机理研究

合成了三种膦酸酯离子液体,在微动微振摩擦磨损试验机SRV-IV上评价其作为两种碳氢润滑油(矿物油和聚α-烯烃)的添加剂对钢/钢摩擦副的摩擦学性能.采用扫描电子显微镜(SEM)及X射线光电子能谱仪(XPS)对磨斑表面进行了分析.结果表明:膦酸酯离子液体能够有效改善这两种碳氢润滑油的摩擦学性能,离子液体分子的极性性质使其能够从基础油中不断吸附到金属表面,形成有效的吸附润滑膜,并且膦酸酯离子液体与金属基底发生了摩擦化学反应,形成了摩擦化学反应膜,从而使该离子液体表现出优异的减摩抗磨性能.     

丁氧基二硫代碳酸-S-乙酸酯类化合物的合成、表征和摩擦学性能初步研究

合成了3个丁氧基二硫代碳酸-S-乙酸酯新型化合物,采用核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、红外光谱、紫外光谱、质谱和元素分析对添加剂分子结构进行了表征.同时采用热失重分析(TGA)对其热稳定性进行了评价,利用四球摩擦磨损试验机考察了其在液体石蜡中的摩擦学行为,并采用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)分析了钢球的磨损表面形态.结果表明:3种添加剂具有比ZDDP更好的抗磨性能和承载能力;其良好的抗磨和极压性能归因于含添加剂的液体石蜡在摩擦过程中发生摩擦化学反应,并生成了主要由FeSO₄、FeS₂及铁的氧化物等组成的边界膜.     

碳化硼-碳化硼摩擦副的摩擦磨损特性研究

考察了热压碳化硼-碳化硼摩擦副在室温下的摩擦磨损特性,并采用X射线衍射仪测定了磨损表面的物相组成。结果表明：碳化硼-碳化硼摩擦副的摩擦系数随滑行距离和载荷的增加而减小,最低摩擦系数为0．09;在低载荷下初始阶段摩擦系数较高(0．3～0．4),磨损率极低,无法用表面轮廓仪测得,磨损表面X射线衍射分析表明,在摩擦过程中接触表面发生了摩擦化学反应,生成了B2O3和H3BO3等物质,从而使摩擦系数降低。     

膦酸酯类离子液体作为钢/铜锡合金润滑剂的摩擦学性能及其机理研究

合成了三种膦酸酯类离子液体,在微动摩擦磨损试验机SRV-IV上评价其作为钢/铜锡合金润滑剂的摩擦学性能,并与全氟聚醚及传统离子液体1-甲基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐对比.采用扫描电子显微镜(SEM)及X射线光电子能谱仪(XPS)对磨斑表面进行了分析.结果表明:所合成的膦酸酯类离子液体在常温及高温下均表现出优于全氟聚醚及1-甲基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐离子液体的摩擦学性能.离子液体分子的极性使其形成有效的吸附润滑膜,并且膦酸酯类离子液体与金属基底发生了摩擦化学反应,形成了摩擦化学反应膜,从而使该离子液体表现出优异的摩擦学性能.     

ZDDP作用下钨/钼膜的摩擦化学润滑机理研究

利用SRV高温磨损试验机考察了钨膜、钼膜以及钨-钼合金膜与ZDDP的交互作用规律,并使用XPS和SEM等表面分析技术分析摩擦反应膜的成分与化学态.结果表明:不同材料的薄膜在加入ZDDP后,其表面的摩擦系数的变化趋势与基础油润滑作用下相同,均从0.11降到0.08左右.而磨损量表现出不同的变化规律:钨膜表面的磨损量在加入ZDDP前后均保持在3.7×10-13m3左右;钼膜和钨-钼膜表面的磨损量在加入ZDDP后明显降低,而且钨-钼膜表面的磨损量降低幅度最大,达74.5%.这与不同材料表面的硬度值和生成的表面摩擦反应膜有关.     

二烷基二硫代磷酸镧与硼酸酯的协同减摩抗磨作用机理

用四球摩擦磨损试验机考察了油溶性二烷基二硫代磷酸镧(LaDDP)和有机硼酸酯(OB)的减摩抗磨性能，探讨了LaDPP与有机硼酸酯的协同减摩抗磨作用及其协同摩擦化学反应机理；采用X射线光电子能谱仪和俄歇电子能谱仪对比分析了磨斑表面典型元素组成、化学状态和深度分布。结果表明，LaDDP和有机硼酸酯具有优良的减摩抗磨性能，且二者具有优异的协同减摩抗磨作用，其主要原因在于稀土元素镧促进了有机硼酸酯的分解及硼的渗透，生成了由La、La2O3、B2O3、FeS、硫酸盐和磷酸盐等组成的边界润滑膜，形成了镧与硼的渗透层。