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摩擦系数最大降低约39%,同一时间具有高强度和

来源:http://www.ricardocortezcruz.com 作者:nba投注 时间:2019-09-23 15:29

随着高新技术的发展,航空航天发动机等系统装备的服役温度越来越高,很多运动零部件处于800 ℃以上的高温环境,从而使其润滑、耐磨和高温防护问题日益突显。因此,发展在高温下具有优异抗氧化性能、低磨损率的润滑涂层成为表面工程技术领域的研究热点。

在国家重点基础研究发展计划“973”项目、国家自然科学基金项目和中科院“西部之光”人才培养计划项目标支持下华夏汽配网编辑,中国科学院兰州化学物理研究所润滑与防护材料研究发展中心胡丽天研究员带领的课题组在新型仿生结构纳米复合陶瓷润滑材料研究方面获得了新进展。

摩擦磨损现象普遍存在于机械系统的运动部件中,其会导致巨大的能量消耗并引起机械部件的损坏,降低机械装备运行的可靠性和安全性。水基润滑剂具有成本低廉、安全可靠性高、冷却性好、无毒性和不易燃等特点,是一种环境友好型润滑剂,可应用到矿井等高温、严禁明火的环境中。但是其实际应用却因较低的运动粘度、有限的润滑性能和易腐蚀性而具有一定的局限性。石墨烯是一种具有优异力学性能的二维碳基纳米材料,且片层之间滑动为摩擦系数极低的超滑滑动,发展石墨烯基水润滑添加剂有望突破现有水润滑介质的性能极限,大幅提升先进水润滑系统的寿命和可靠性。

中国科学院兰州化学物理研究所研究员周惠娣课题组利用热喷涂技术制备了一种微/纳双尺寸硬质颗粒增强的CoCrAlY基复合涂层,该涂层不仅力学性能优异,与底材结合牢固,而且涂层的抗高温氧化性能突出,经TG测试其室温到1000℃的氧化增重低于1mg/cm2。独特的配方设计使涂层在高温摩擦过程中,受“摩擦釉化”的驱动作用,在摩擦表面生成了由氧化物组成的致密润滑膜,1000℃下的摩擦系数仅为0.25左右,磨损率为10-6mm3/Nm数量级,表明该涂层是一种优异的高温抗氧化耐磨润滑涂层。该涂层在1000℃下优异的摩擦学性能使其有望在高技术领域获得应用。这一研究工作近期发表在Acta Materialia, 2015, 95, 164-175上。

高性能结构陶瓷具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀、高强度、抗氧化等多种优异性能,是制造高温润滑耐磨元件的理想材料。从将来的发展来分析,高温结构陶瓷是可在1000℃以上长时间工作,同一时间具有高强度和耐腐蚀性能的低密度结构材料。这时由于陶瓷材料的本征脆性以及由摩擦学设计所带来的材料力学性能的减少,在很大程度上限制了它在高温润滑领域更为多的使用华夏汽配网了解。

中国科学院宁波材料技术与工程研究所海洋功能材料团队通过对石墨烯进行功能化修饰使其可稳定分散于水中,从而开发出了一种环境友好型的水基润滑剂,可有效降低摩擦副的摩擦系数和磨损。通过甲苯二异氰酸酯作为桥联剂制备出了单端带有氨基的聚乙二醇衍生物,利用其上的氨基与羧基化石墨烯上的羧基发生酰胺化反应得到聚乙二醇共价键功能化修饰的石墨烯,修饰后的石墨烯在水中的溶解度提高了62%。PEG提高了石墨烯的水分散性和对摩擦副的润湿性,使其在摩擦副表面形成润滑保护膜,避免了摩擦副之间的直接接触,从而降低了摩擦系数和磨损率,摩擦系数最大降低约39%,磨损率最大降低约81%。相关研究内容发表在Carbon,2018,137,41-48,并申请了国家发明专利(CN108130159A)。

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研究人员以微-纳米复合粉体为原料,通过材料的仿生结构设计,构成具有优异性能的氧化铝/钼层状复合材料,在保持陶瓷优秀力学性能的同一时间,达到了材料的结构/润滑功能一体化设计。Al2O3/Mo仿生层状复合材料中,存在厚度不大于65m的弱界面金属层华夏汽配网显示,高温摩擦时生成的润滑性氧化膜改进了材料的高温摩擦学性能,800℃和Al2O3陶瓷栓对摩时的摩擦系数可减少至0.25。同一时间,材料具有较大的断裂韧性,其形变曲线在一定程度上具有非线性断裂特征或假“塑性”特征,以便可能改变陶瓷的脆性破坏特征,为陶瓷材料在摩擦学领域更为多的使用奠定了主要的基础。

另外,该团队利用具有吸附性的β-乳球蛋白作为剥离剂和分散剂修饰还原氧化石墨烯,蛋白质可与RGO残余的氧化基团产生氢键,其憎水基团可与RGO表面产生相互作用,亲水基团朝向水相从而促使还原氧化石墨烯可在水中稳定分散达8个月。由于蛋白质在金属表面固有的吸附性能,BLG-RGO可在摩擦副表面形成稳定的吸附层,在摩擦前期阻碍摩擦副的接触并阻止水和水中溶解的氧气对摩擦副的腐蚀。在摩擦过程中,石墨烯的片层结构使其具有较低的摩擦系数,并且吸附层嵌入磨痕中,形成摩擦膜,降低其磨损率。BLG-RGO作为水基润滑添加剂具有优异的润滑性能和缓蚀性能,其摩擦系数降低37%,磨损率降低45%,缓蚀效率达92%。相关工作发表在nba投注,Tribology International, 2019, 135, 277-286,并申请了国家发明专利(CN 108517238A)。

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