45鋼表面mos2復(fù)合固體潤滑表面摩擦學(xué)性能研究

激光表面活性劑。以往的激光織構(gòu)表面固體潤滑摩擦特性的研究主要是采用單一二硫化鉬或石墨等作為潤滑劑本工作基于激光表面織構(gòu)化技術(shù)在45鋼表面加工出微凹腔形貌,以MoS1實(shí)驗(yàn)1.1潤油采用MoS1.2樣品的加工和準(zhǔn)備選用45鋼作為試樣基材,經(jīng)拋光處理后表面粗糙度R按不同質(zhì)量比將MoS1.3上下試樣織構(gòu)面采用MMW-1A萬能摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)對試樣的摩擦磨損性能進(jìn)行評價(jià)。實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示,上試樣裝夾在試驗(yàn)機(jī)主軸上,下試樣固定在工作臺(tái)上,采用銷子圓柱面與上下試樣織構(gòu)面線接觸的方式。實(shí)驗(yàn)時(shí),載荷100~500N,轉(zhuǎn)速100~500r/min,溫度10℃,濕度55%。采用電子熱場發(fā)射掃描電鏡JSM-7001F(Ther-malFieldEmissionSEM)對試樣進(jìn)行表面形貌觀測和X射線能譜分析(EDS)。2結(jié)果與分析2.1復(fù)合潤滑的自潤滑膜的形成圖4為填充了不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)PI的復(fù)合固體潤滑劑的織構(gòu)表面摩擦因數(shù),由圖4可知,盡管織構(gòu)表面的PI含量不同,但其摩擦因數(shù)變化趨勢大體一致,均呈現(xiàn)先快速上升后逐漸趨于穩(wěn)定的規(guī)律。在實(shí)驗(yàn)初始階段,摩擦因數(shù)上升較快,隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行,對磨面的微凸體與微孔中的復(fù)合潤滑劑接觸,由于潤滑劑硬度低,對磨面的擠壓和摩擦熱的共同作用使其析出微凹腔,從而在織構(gòu)表面形成自潤滑膜,在對偶表面形成轉(zhuǎn)移膜。機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力的共同作用使得摩擦副之間形成自潤滑膜的生成、破損、脫落與再生的循環(huán)過程,當(dāng)磨損進(jìn)入穩(wěn)定階段時(shí),摩擦因數(shù)也隨之保持穩(wěn)定。圖5為織構(gòu)表面摩擦因數(shù)隨PI質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化曲線,由圖5可知,不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的PI對織構(gòu)表面摩擦因數(shù)的影響是不同的。當(dāng)PI質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低時(shí),隨著PI質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加織構(gòu)表面的摩擦因數(shù)有所減小,但當(dāng)PI含量超過20%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)后,隨著PI質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加表面摩擦因數(shù)反而增大了。這主要是因?yàn)镻I質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低時(shí)(小于10%),MoS2.2不同載荷對織物減摩性能的影響圖6為100r/min的轉(zhuǎn)速條件下,載荷對填充了20%PI的復(fù)合潤滑劑織構(gòu)表面摩擦因數(shù)的影響。結(jié)果表明:隨著載荷的增大,織構(gòu)面的摩擦因數(shù)呈減小趨勢,這說明PI復(fù)合固體潤滑劑在較高載荷下減摩性能更顯著。這主要是因?yàn)殡S著載荷的增大,更多的固體潤滑劑被擠出,而形成的固體潤滑轉(zhuǎn)移膜也更加致密;另外,由赫茲彈性接觸區(qū)的半寬公式可知,載荷增大則接觸區(qū)半寬增大,滾動(dòng)摩擦副實(shí)際接觸區(qū)域也隨之增大,從而潤滑膜對金屬表面的吸附增強(qiáng),使其能更好地實(shí)現(xiàn)潤滑性能。2.3旋轉(zhuǎn)速度對減摩效果的影響圖7為100N的載荷條件下,轉(zhuǎn)速對填充了20%PI的復(fù)合潤滑劑織構(gòu)表面摩擦因數(shù)的影響。結(jié)果表明:隨著轉(zhuǎn)速的增大,織構(gòu)面的摩擦因數(shù)呈減小趨勢。這是因?yàn)橐环矫?圓柱銷的滾動(dòng)速度隨著轉(zhuǎn)速的增大而加快了,這使得微凹坑內(nèi)復(fù)合固體潤滑劑更快地被擠出,固體潤滑膜的轉(zhuǎn)移更頻繁,從而可以更快地修補(bǔ)試樣表面破損的潤滑轉(zhuǎn)移薄膜,使減摩效果更好;另一方面,轉(zhuǎn)速的增加對滾動(dòng)摩擦副表面有一定的升溫效果,由二硫化鉬的性質(zhì)決定,復(fù)合固體潤滑劑溫度的上升也會(huì)使得織構(gòu)表面的摩擦因數(shù)有所減小;再者,轉(zhuǎn)速的增加也使得固體潤滑劑具有更好的晶粒取向,從而更易成膜。2.4試驗(yàn)表面磨痕分析觀察織構(gòu)表面磨損形貌,發(fā)現(xiàn)當(dāng)PI質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%時(shí),由于MoS2.5表面元素類化合物由圖9(b)可知,在摩擦磨損過程中,潤滑作用是由于分散在復(fù)合固體潤滑劑中的MoS對凹腔填充表面進(jìn)行能譜分析,如圖11所示,表面成分中有少量O,Fe元素存在。這可能是由于在摩擦過程中存在氧化磨損,有少部分二硫化鉬被氧化生成三氧化鉬,表面鐵元素也產(chǎn)生一定的氧化。圖12是凹腔之間表面的能譜分析,表面成分中含有Mo,S元素,這說明凹腔中的復(fù)合固體潤滑劑已經(jīng)發(fā)生了轉(zhuǎn)移,并形成了較致密的潤滑膜。3高速載氧體表面潤滑轉(zhuǎn)移膜的形成機(jī)理(1)填充PI含量為20%的MoS(2)填充復(fù)合固體潤滑劑的織構(gòu)表面,在線接觸滾動(dòng)條件下,摩擦因數(shù)隨著載荷和轉(zhuǎn)速的增加而減小,由此表