固体润滑材料在我国空间技术中的应用研究

固体润滑材料在我国的发展已有二十多年的历史。从我国第一颗人造地球卫星发射开始,已经使用固体润滑材料来解决人造卫星中的有关润滑问题。本文介绍了各种固体润滑材料——干膜润滑剂、金属和非金属基自润滑材料、多组元复合镀层等在人造卫星的轴承、齿轮、天线、输送泵、绞链等机构中的应用研究。文中详细叙述了各种润滑材料在大气、真空(10~(-9)乇),超低温、特殊介质以及强辐射条件下的性能和摩擦磨损评价数据。还对各种润滑材料的制备工艺作了简要描述。     

固体润滑的研究——国家科委自然科学三等奖获奖项目简介

固体润滑就是用固体粉末,薄膜或组合材料代替润滑油脂来隔离相对运动的摩擦面,以达到减少摩擦和磨损的作用。随着现代科学技术的进步,为解决在高低温、高真空、高负荷、强腐蚀、强辐射等特殊工作环境下的机械润滑,固体润滑材料及其作用与使用方法的研究得到了迅速的发展。就材料的种类来说,它已从单一的粉末、粘结膜或整体材料如石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯等进而发展成为多种成分组成的各类复合材料,並且吸取了现代科学技术的某些最     

固体润滑及其研究的重要性

所谓固体润滑是指“利用固体粉末、薄膜或某些整体材料来减少两承载表面之间的摩擦、磨损或其他形式的表面破坏的作用”。它是摩擦学的重要组成部分之一。固体润滑的现象很复杂,影响因素也很多,稍许改变其中某一因素就可能导致润滑效果的急剧变化。正因为如此,不少专家认为,固体润滑材料的摩擦学特性与材料的强度、硬度等固有性能不同,它是工作条件及材料的机械、物理与化学等性能的综合结果。固体润滑的研究一般包括固体润滑剂和固体润滑材料的研制,以及它们的性能评价,试验设备和测试方法,表征参数,生产经验和质量控制指标,产品规格,使用经验,润滑作用机理和失效机理,及其结构与性能的关系等方面的探索。     

不同固体润滑下人字闸门底枢摩擦特性的销盘试验研究

人字闸门底枢长期在水下的低速重载下运行,易出现由磨损导致的故障,为此,三峡五级船闸的闸门已采用油脂和固体润滑剂混合润滑方式以减少摩擦磨损. 为了研究石墨、二硫化钼和聚四氟乙烯固体粉末对底枢摩擦副材料(45钢和锡青铜)摩擦学性能的影响,以三峡人字闸门底枢为研究对象,依据计算结果设计销/盘配对副面结构,在MMW-1A立式万能摩擦磨损试验机上开展磨损试验研究,并结合表面三维形貌测试和铁谱测试对摩擦磨损结果进行分析,结果表明:在试验条件下,聚四氟乙烯的摩擦系数最小,石墨次之,二硫化钼的摩擦系数最大;磨损量从小到大依次为石墨、聚四氟乙烯和二硫化钼;石墨润滑条件下磨损形式仅为单一的黏着磨损,二硫化钼和聚四氟乙烯润滑条件下磨损形式为黏着磨损和疲劳磨损,且石墨润滑产生的磨粒粒径要小于二硫化钼和聚四氟乙烯润滑产生的磨粒粒径,综上认为石墨是三者中性质较优的固体润滑剂. 在此基础上开展了石墨润滑下的13 h连续磨损试验,得到其摩擦系数和磨损量的变化规律,为人字闸门底枢摩擦副的固体润滑设计提供理论依据.      

空间技术用固体润滑的发展现状与展望

本文对固体润滑在宇宙飞行器、人造卫星、空间站及空间运载系统中的应用进行了概述,并就其在降低空间机械部件的摩擦磨损、延长使用寿命、提高材料的耐高低温性和对宇宙气体或真空及储存环境的适应性等方面的研究工作发展现状作了评述,还对其未来的发展前景作了展望,指出其研究工作很有可能朝着润滑剂专业化的方向发展,预料固体润滑剂的复合效应将在解决许多新的空间机械润滑问题上发挥有效作用。作者认为,近几十年来在空间技术用固体润滑方面取得了长足的进步,但也还有大量的问题需要研究。     

空间技术用固体润滑的发展现状与展望

本文对固体润滑在宇宙飞行器、人造卫星、空间站及空间运载系统小的应用进行了概述,并就其在降低空间机械部件的摩擦磨损、延长使用寿命、提高材料的耐高低温性和对宇宙气体或真空及储存环境的适应性等方面的研究工作发展现状作了评述,还对其未来的发展前景作了展望,指出其研究工作很有可能朝着润滑剂专业化的方向发展,预科固体润滑剂的复合效应将在解决许多新的空间机械润滑问题上发挥有效作用。作者认为,近几十年来在空间技术用固体润滑方面取得了长足的进步,但也还有大量的问题需要研究。     

摩擦学研究中的固体表面

本文叙述了从表面科学的角度研究摩擦学的发展概况。着重从相对运动相互接触的固体表面的轮廓、化学组成、结构、表面热力学性质以及表面膜的形成对摩擦、磨损与润滑的影响之研究,阐明固体表面性能的研究在摩擦学研究中的重要性。作者认为,利用表面科学仪器研究摩擦磨损的微观过程和研究相对运动表面的化学物理变化对于揭示摩擦学现象的本质,指导润滑材料的研制和应用,以及控制摩擦磨损都会起到重要的作用。所以,在摩擦学研究中表面现象是一个值得重视的研究领域。     

空间技术与固体润滑材料

在发展空间技术的同时,世界各先进工业国家的固体润滑材料的研究十分活跃,发展也相当迅速。由于固体润滑材料可在高温、高负荷、超低温、超高真空、强氧化或还原、强辐射等环境条件下有效地润滑,突破了油脂润滑的有效极限,为人造卫星、宇宙飞船、星际探测器等空间飞行器的发展所不可缺少。本文简要地叙述了空间环境中的固体润滑问题;介绍了国外有关固体润滑材料在空间飞行器的天线驱动系统、太阳电池帆板机构、滑动电接点、光学仪器驱动机构、温控机构等具体零部件上的应用情况。说明了固体润滑材料在解决空间技术中的润滑问题,以保证空间飞行器上的仪器和设备能完成必要的机械动作中的重要作用。     

工程导向固体超滑(超低摩擦)研究进展

实现“零”摩擦磨损是润滑的终极目标,是保障机械系统高精度、高可靠、长寿命稳定运行和促进节能减排的关键之一.超滑,工程上称之为“超低摩擦”,从理论模拟计算开始,人们对超滑的认识和理解日益加深,但工程导向的固体超滑实现是极具挑战的技术问题.目前能够实现工程尺度固体超滑的材料候选者主要有有序二维材料和碳薄膜.本文作者从原理、试验到工程应用分别综述了这些材料的研究发展现状,并总结了工程导向超滑存在的问题,并对其未来的发展方向做出展望.     

高温用镶嵌型固体润滑材料的研制及其摩擦磨损性能的考察

研制了几种可以在大气中直至300℃下使用的镶嵌型固体润滑材料,考察了胶粘剂、添加剂、湿度和温度等对固体润滑剂热膨胀性能及镶嵌材料摩擦磨损性能的影响。作者采用的“栓(球)-盘”试验方法,可以定性地比较固体润滑剂对金属的转移性能,加快了镶嵌用固体润滑剂配方的筛选进程。试验结果表明,3号配方的镶嵌试样在250和300℃时的比磨损分别为7.8×10~(-13)mm/Pa·m和16.2×10~(-13)mm/Pa·m,最大摩擦系数为0.42。通过X-射线衍射分析认为,这种材料在高温下的高摩擦现象应归因于摩擦表面氧化产生的Cu_2O。     

固体-油脂复合润滑I：二硫化钼膜在干摩擦及空间用油脂润滑下的摩擦学性能

本文采用溅射技术制备了MoS2薄膜,用UMT-2MT摩擦试验机考察了MoS2膜/钢球摩擦副分别在干摩擦、氟丙基氯苯基硅油（115#油）和KK-5脂（由115#润滑油经聚四氟乙烯粉稠化制成）润滑条件下的摩擦学性能,并分析了其润滑和失效机制。结果表明：脂润滑状态下,MoS2+ KK-5复合膜处于不连续的边界润滑,其摩擦学性能得到改善但不明显;115#油润滑条件下,由于连续、有效的边界润滑,使得MoS2+115#固体-油复合体系的摩擦系数低而平稳,其耐磨损寿命与单独MoS2薄膜相比提高了至少8倍;相对于上述2种情况,干摩擦条件下的MoS2膜磨损明显。     

固体-油脂复合润滑Ⅰ:二硫化钼膜在干摩擦及空间用油脂润滑下的摩擦学性能

本文采用射频溅射技术制备了MoS2薄膜,用UMT-2MT摩擦试验机考察了MoS2膜/钢球摩擦副分别在干摩擦、氟丙基氯苯基硅油(115#油)和KK-5脂(由115#润滑油经聚四氟乙烯粉稠化制成)润滑条件下的摩擦学性能,并分析了其润滑和失效机制.结果表明:脂润滑状态下,MoS2+KK-5复合膜处于不连续的边界润滑,其摩擦学性能得到改善但不明显;115#油润滑条件下,由于连续、有效的边界润滑,使得MoS2+115#固体-油复合体系的摩擦系数低而平稳,其耐磨损寿命与单独MoS2薄膜相比提高了至少8倍;相对于上述2种情况,干摩擦条件下的MoS2膜磨损明显.     

利用氪化技术测量固体润滑材料的表面工作温度

文章阐述了氪化技术测温的原理、方法和精度,报道了以其对CO_2压缩机无油润滑活塞环表面工作温度的测量结果。作者指出,利用这种技术测量固体润滑材料表面工作温度是可行的,其测温范围是从室温到1000℃,测温精度±5℃;氪化技术测温是一种在线原位测量方法,可以应用于各种摩擦副的表面工作温度测量。     

苏联的固体润滑研究简况

本文简要地介绍了苏联的科学院系统等十个研究机构关于固体润滑材料的研究工作概况,从一个侧面反映出苏联固体润滑的基础研究和应用基础研究的简况。     

固体润滑透平轴承 第三部分:在316℃下与陶瓷对摩的复合材料的发展

将以前与M-50钢对摩进行过评价的三维石墨纤维编织物增强的聚酰亚胺基自润滑保持架复合材料,在316℃下与热压氮化硅对摩进行了摩擦磨损试验,以确定其与陶瓷材料对摩时在摩擦学性能方面的变化。这些材料将应用在固体润滑的采用高比强度陶瓷滚动元件的高速透平轴承中。试验结果表明,这些复合材料与热压氮化硅对摩时的摩擦和磨损都急剧增大。这是由于从氮化硅环上发生了细小磨屑的物理和(或)化学转移,以及这些磨屑转移到复合材料表面上的缘故。调整复合材料中纤维和聚合物基体的比例,以及用所研究过的两种固体润滑剂混合物之一都可以降低摩擦与磨损。     

粘结固体润滑膜及其应用

粘结固体润滑膜是固体润滑材料的主要类型之一，因其性能优异而获得了从民用机械到空间技术等各个方面的广泛应用，几乎可以用到工程实际中所有的摩擦部件上．近年来，我国粘结固体润滑膜的应用除在航空航天等尖端技术方面继续保持原有的优势外，其在民用机械中的应用也在逐年增多．但是，由于大多数工程技术人员目前对粘结固体润滑膜还不够了解，实际使用中尚有一定的困难．针对这种情况，并且为了推动国内粘结固体润滑膜之研究与应用的更快发展，系统地对这类固体膜的分类、性能特点、制备工艺和典型应用等进行了综合介绍与评述，指出要充分发挥粘结固体润滑膜的优势，利用其创造更大的社会效益和经济效益，就应当重视开展对这种固体润滑材料与技术的工业应用研究．     

核环境下的摩擦、磨损与润滑

理解核环境下材料的摩擦、磨损与润滑问题对建设商用第三代核反应堆、发展新型四代堆以及验证未来先进聚变核能系统至关重要. 服役于核岛尤其是核反应堆一回路的机械部件及材料,不仅承受运动过程中循环应力及摩擦磨损,而且还要面对高温、腐蚀和辐射等极端环境,本文中针对反应堆中核环境下结构材料摩擦磨损问题,以及核环境下润滑材料特殊需求,总结了本领域研究进展及面临的挑战,并对推进及解决核环境下材料的摩擦、磨损与润滑研究提出了展望.      

兰州固体润滑材料厂生产多种优质固体润滑材料

中国科学院兰州化学物理研究所从事固体润滑材料的研究已达廿五年之久,曾应石油、化工、航空、机械、冶金、矿山、交通、纺织等部门的研究机构与工矿企业的要求,研制了各种固体润滑材料,解决了科研与生产的急需并获得国家科委、国防科委和部级科研成果奖四十多项。     

含二硫化钼、石墨和三氧化二锑的水性环氧树脂粘结固体润滑涂层的摩擦磨损性能

以水作为分散介质,制备了含MoS2、石墨和Sb2O3等组分的水性环氧树脂粘结固体润滑涂层;其具有价格低廉、无毒、不燃等优点,并且不含挥发性有机化合物（VOC）,是一类具有很好发展前景的环保型固体润滑涂层。采用MFT-R 4000型往复摩擦磨损试验机考察了所制备的水性环氧树脂粘结固体润滑涂层的摩擦磨损性能;利用扫描电镜和X射线光电子能谱仪分析了涂层磨损表面和转移膜的形貌,以及涂层磨损表面典型元素的化学状态,进而探讨了其润滑失效机理。结果表明：所制备的水性环氧树脂粘结固体润滑涂层具有良好的减摩抗磨性能;Sb2O3与MoS2之间,以及石墨与MoS2之间具有一定的协同减摩抗磨作用。相应的协同减摩抗磨作用分别源于机械相互作用以及水蒸气吸附导致的石墨层间吸引力减弱;而涂层发生润滑失效的主要原因为疲劳磨损和微断裂。     

陶瓷摩擦学Ⅱ．陶瓷材料的润滑

继陶瓷的摩擦与磨损的评述和讨论之后，又从液体润滑、固体润滑、气相润滑、自润滑复合陶瓷、陶瓷表面改性和协同润滑技术几个方面，系统地讨论了陶瓷材料的润滑问题，阐明了这些润滑技术的优缺点，指出了陶瓷润滑研究中几个值得重视的发展方向