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《金屬基復(fù)合材料涂層摩擦學(xué)地研究進(jìn)展》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、http://www.paper.edu.cn*金屬基復(fù)合材料涂層摩擦學(xué)的研究進(jìn)展馬紅玉，張嗣偉石油大學(xué)(北京)機(jī)電工程學(xué)院，北京102200Email:mahongyu77@163.com摘要：在簡要回顧表面涂層技術(shù)發(fā)展歷程的基礎(chǔ)上，對金屬基復(fù)合材料涂層的減摩抗磨性能和制動(dòng)摩擦性能以及涂層的摩擦磨損機(jī)理和影響涂層摩擦磨損性能的若干因素的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，并指出了今后在金屬基復(fù)合材料涂層摩擦學(xué)方面值得進(jìn)一步研究的一些問題。關(guān)鍵詞：金屬基復(fù)合材料涂層，減摩抗磨，制動(dòng)摩擦，涂層摩擦學(xué)1.前言金屬基復(fù)合材料涂層具有耐高溫、耐磨損、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好、不吸濕、不放氣、尺
2、寸穩(wěn)定、不老化等優(yōu)良特性，而其優(yōu)異的摩擦學(xué)性能更使它在摩擦學(xué)領(lǐng)域倍受青睞，因此，有關(guān)金屬基復(fù)合材料涂層的摩擦磨損性能的研究方興未艾。本文僅就金屬基復(fù)合材料涂層摩擦學(xué)的研究進(jìn)展作一綜述。2.表面涂層技術(shù)的發(fā)展歷程Subramanian等根據(jù)涂層的發(fā)展歷程把涂層技術(shù)分為3代：第一代涂層指傳統(tǒng)的單組分涂層，即運(yùn)用單一表面工程技術(shù)制備的單組分單層涂層。如TiN涂層，已廣泛應(yīng)用于刀具、模具、量具及軸承；第二代指二元復(fù)合涂層，如Ti-C-N、Ti-B-N、Ti-Al-N，已初步應(yīng)用于某些耐磨部件上；第三代指新近出現(xiàn)的多層涂層及多組元復(fù)合涂層，即運(yùn)用一種或多種表面工程技術(shù)
3、將具有不同性能的材料組合到同一體系中以得到單一材料無法具備的新的性能,因而[1,2]成為目前涂層中極具應(yīng)用潛力的研究對象。3.金屬基復(fù)合材料涂層減摩抗磨性能的研究現(xiàn)狀3.1單一涂層單一涂層是指傳統(tǒng)的單組分單層涂層，主要包括金屬涂層、金屬化合物涂層、陶瓷涂層等。金屬涂層中，采用各種金屬離子注入的方法，可提高注入金屬表面的硬度，降低表面的[3]摩擦系數(shù)，提高表面抗磨損性能，如H13鋼表面注入Ti離子。另外，如鍍鉻層，它具有耐磨、減摩、耐熱、耐腐蝕、摩擦系數(shù)低、防咬合等特點(diǎn)，能改善模具表面性能，提高模具壽[4][5-7]命。陶瓷涂層中最典型的代表是TiN涂層，研究
4、表明，TiN涂層與基材結(jié)合良好，與基體相比，其力學(xué)性能優(yōu)異，摩擦系數(shù)小，耐磨性好，已廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域，特別是工模具方[8]面。其它陶瓷涂層如Al2O3涂層、Cr2O3涂層等也都具有良好的減摩抗磨性能。金屬化合物*本課題得到高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金(項(xiàng)目編號：20020425005)資助-1-http://www.paper.edu.cn減摩抗磨涂層主要是一些具有自潤滑性能的硫化物涂層、氧化物涂層和氟化物涂層，如MoS2[9][10][8][8]涂層、FeS涂層、PbO涂層、CaF2涂層等。3.2復(fù)合涂層用單一的或復(fù)合的表面工程技術(shù)將金屬與一種或多種非金
5、屬微粒共同沉積于材料表面[4]所獲得的涂層稱為復(fù)合涂層。上面提到的第二代二元復(fù)合涂層以及第三代多層涂層和多組元復(fù)合涂層均在復(fù)合涂層的范疇內(nèi)。[1,2]Ti-C-N，Ti-Al-N，Ti-Si-N及Ti-B-N涂層都是典型的二元復(fù)合涂層，在切削刀具及工模具領(lǐng)域倍受關(guān)注。這類涂層大多采用氣相沉積方法制備，微觀組織呈現(xiàn)多相結(jié)構(gòu)，例如[11][11-13]Ti-B-N涂層中存在TiN相、TiB相、BN相及TiBN相。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，Ti-C-N、Ti-B-N、Ti-Al-N涂層的減摩抗磨性能均優(yōu)于TiN涂層。多組元復(fù)合涂層技術(shù)試圖對涂層組成進(jìn)行設(shè)計(jì)，期望各組分協(xié)同作用，從
6、而獲得性能更為優(yōu)異的涂層。這類涂層主要包括：合金涂層、金屬基耐磨復(fù)合涂層、自潤滑復(fù)合涂層和金屬－高分子材料復(fù)合涂層等。金屬合金以其良好的耐高溫、耐磨損及與金屬底材的粘結(jié)性而常用作涂層材料。目前廣為關(guān)注的合金涂層主要是一些自熔性合金，如Ni基合金、Co基合金、Fe基合金、Zr基合金[14]等。研究證實(shí)，在不同的基體表面激光熔覆鎳基合金NiCrBSiC涂層、Zr基非晶合金[15][16]Zr-Al-Ni-Cu涂層，以及電弧噴涂鐵基合金7Cr13涂層，其硬度及減摩抗磨性能與基體相比均有明顯改善。在金屬合金涂層中添加適當(dāng)?shù)牟牧希ㄈ缂{米微粒、稀土）將會(huì)進(jìn)一步提高涂層的
7、減摩抗磨性能。例如將鉬粉、自熔性合金粉及Al2O3陶瓷粉進(jìn)行混合，可以獲得耐磨、減摩鉬基偽[17]合金等離子弧噴涂涂層；在真空熔結(jié)鎳基合金涂層中加入0.8%～1.0%的納米金剛石粉，[18]可顯著提高涂層的硬度和耐磨性，摩擦系數(shù)可減小60%。在激光熔覆鎳基合金NiCrBSi和[19]NiCrBSi-WC復(fù)合合金中添加稀土氧化物CeO2（氧化鈰），以及在Fe基合金涂層中引入稀[20]土氧化物L(fēng)a2O3，均可可促進(jìn)晶粒細(xì)化，提高涂層組織均勻性及表面硬度，從而改善涂層的摩擦磨損性能。另外如Ni-SiC、Ni-P-SiC、Ni-B-B4C等復(fù)合電鍍層都是良好的Ni基
8、耐磨減[3]摩涂層。在合金涂層中添加潤滑材料可獲得自
