硫酸鹽固體潤滑材料的制備與高溫潤滑機(jī)理研究.pdf

1、硫酸鹽高溫穩(wěn)定性與潤滑性良好，是一種性能優(yōu)異的環(huán)境友好型高溫固體潤滑劑，具有廣闊的應(yīng)用前景（如導(dǎo)彈、太空飛行器、燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)、核工業(yè)等）。系統(tǒng)的研究硫酸鹽固體潤滑材料的摩擦學(xué)性能并揭示其高溫自潤滑機(jī)理，可為其實(shí)際應(yīng)用提供理論支持，同時(shí)對豐富固體潤滑劑體系也具有重要意義。
　　本文采用熱壓燒結(jié)法制備了致密的SrSO4塊體材料。材料在中低溫時(shí)摩擦學(xué)性能較差，磨損機(jī)理以脆性斷裂和剝層磨損為主。高溫下SrSO4塊體材料的

2、摩擦系數(shù)和磨損率大大降低。從室溫到800℃，材料的平均摩擦系數(shù)從0.65下降為0.37，磨損率從10-3mm3/(Nm)數(shù)量級降低到10-4mm3/(Nm)數(shù)量級。結(jié)合高溫磨痕截面的TEM觀察與分析，得出了硫酸鹽固體潤滑材料的高溫自潤滑機(jī)理：高溫下SrSO4材料本身滑移系易于開動(dòng)，塑性變形能力增強(qiáng)，并在磨損表面形成了一層低剪切強(qiáng)度的潤滑膜，其主要是由納米細(xì)晶構(gòu)成。同時(shí)在對磨Al2O3球表面也形成了連續(xù)光滑的SrSO4相轉(zhuǎn)移膜，故有效地緩

3、解了摩擦副間的摩擦應(yīng)力，使材料具有良好的高溫自潤滑性能。
　　SrSO4固體潤滑劑具有優(yōu)異的高溫自潤滑性能，本文采用放電等離子燒結(jié)制備了不同粒度的SrSO4自潤滑涂層，該涂層材料可在高溫環(huán)境下應(yīng)用。不同粒度涂層在600℃條件下的摩擦系數(shù)和磨損率均比室溫條件下降低。其中納米尺度SrSO4自潤滑涂層在不同溫度下的摩擦學(xué)性能比另外兩種粒度涂層更好。為改善SrSO4固體潤滑材料的燒結(jié)性能，采用放電等離子燒結(jié)法制備了不同Ag含量的納米SrS

4、O4-Ag復(fù)合材料自潤滑涂層。納米SrSO4-Ag復(fù)合材料涂層在不同溫度下的平均摩擦系數(shù)隨著Ag含量的增加不斷降低，磨損率隨著Ag含量的增加先上升后下降。其中，20wt.％Ag含量的納米SrSO4-Ag復(fù)合材料涂層具有最優(yōu)的摩擦學(xué)性能。室溫時(shí)，材料的平均摩擦系數(shù)為0.57，磨損率在10-3mm3/(Nm)數(shù)量級。600℃時(shí)摩擦系數(shù)降低為0.22，磨損率降低了一個(gè)數(shù)量級。所以SrSO4和Ag潤滑劑的協(xié)同作用能夠顯著改善SrSO4-Ag復(fù)合