摩圣摩擦再生表面分析技术

Element CK OK Si K Mn K Fe K Cu K Totals
Weight% 2.29 6.34 10.38 1.86 74.47 4.65 100.00
Atomic% 7.95 16.54 15.42 1.41 55.62 3.05
圆柱销表面的Raman光谱 (划痕)
Intensity
球-盘
销-盘
摩擦系数显著下降，达到 0.01以下
加摩圣前
加摩圣后
钢/铸铁球盘快速磨损试验结果
Real-time weight loss / mg
20
(b) base oil / 245N
15
with additive / 245N
10
base oil / 98N
5
with additive / 98N
0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
-5
t/h
销盘300小时试验结果 磨损率趋近于零，并出现负磨损
试验机上的磨损曲线（钢/钢）
摩圣修复作用机理的探讨
五个阶段:
1.超精研磨 2.激活能量,润滑油裂解出碳原子 3.碳原子与铁磨屑反应生成Fe3C和Fe3O4 4.反应生成物返回磨损部位,实现修复 5.修复层完全形成
摩圣摩擦再生表面分析技术
清华大学 刘 家 浚
摩擦再生表面的宏观特征
胜利油田柴油发动机缸套加 摩圣后运行2000小时
哈密机务段机车水泵齿轮加摩 圣后运行40万公里
南京自来水公司供水泵巴氏合金轴瓦
未用摩圣
使用摩圣
表面硬度测量
硬度显著增加，达到陶瓷 或类金刚石的水平
需要用显微硬度计和纳米压痕仪测量
14.5Gpa 16.7Gpa
15
(压入深度20nm)
12
10.2Gpa
(压入深度50nm)
圆
9
圆
盘
盘
磨
6
磨
痕
痕
小 圆 柱 磨 痕
齿 面 磨 痕
3
0 1
2
3
4
摩擦副种类
17Gpa
缸 套 磨 痕
5
表面光洁度测量
再生层表面的光洁度显著提高，达到 镜面水平
需要用表面形貌仪和 原子力显微镜测量
缸套表面三维形貌仪测量结果
平均
硬度
7.9 8.8 18.1 16.7 20.5 13.1 9.7 6.4 4.6 8.2 5.8 7.6 7.3 15.8 7.8
10.2
(GPa)
取点编号 硬度 (GPa)
20nm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
13.6 16.5 14.6 15.8 10.7 12.5 12.2 15.0 15.8 16.5
三个区域的表面粗糙度数据nm
测试 区域
1
Ra 23.67
2
29.39
3
27.14
平均值 26.73
Rq
Rz
Rt
36.26 38.94
732.7 473.3
928.99 830.6
40.2 934.15 2030
38.47 713.38 1263.20
表面再生层的结构分析
再生层为透明无色薄膜，厚度 随摩擦条件而异，在0nm-几 个m之间，基本结构为类金 刚石型
平均 14.5
纳米硬度
取点编号
1
纳米硬度(Gpa)
17.5
300h 圆 柱 销 摩 擦 表 面
50nm
2
3
4
5
均值
16.5
16.4
17.3
14.9
16.7
Nano Hardness/Gpa
17.5 17.0 16.5 16.0 15.5 15.0 14.5
0
压痕深度 50nm
1
2
3
4
Number
平均值 16.7
5
纳米硬度
取点编号
1
纳米硬度(Gpa)
17.1
缸 套 摩 擦 表 面
50nm
2
3
4
5
均值
10.6
16.0
19.0
18.4
17.2
Nano Hardness/Gpa
18
16
14
12
10 8
压痕深度 50nm
平均值 17.2
6
4
2
0
1
2
3
4
5
Number
纳米硬度
纳 米 硬 度 /Gpa
18
17Gpa
磨痕表面硬度的测量
5gf
500
HV Hardness / MPa
圆
400
盘
300
显
20gf
200
微
硬
100
度
0
对
1
2
比
1--before test 2--after test
图
纳米硬度
300h小时圆盘
Nano Hardness
Nano Hardness/Gpa
22
20
18
压痕深度 50nm
16
14
超 精 研 磨
激 活 能 量
碳 原 子 扑 获 铁 屑
局 部 修 复
修复层完全形成
动画过 程
2000
圆柱销表面的Raman光谱 (综合比较)
Intensity
缸套的Raman光谱图
5500 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500
1000 1200 1400 1600 1800 2000 Wavenumber / cm-1
摩擦磨损试验
摩擦副试样的两种接触形式
12
平均值
10
10.2
8
6
4
2
0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Number
18
16
平均值
14
14.5
12
10
8
压痕深度 20nm
6
4
2
0 0 1 2 3 4 5 6Βιβλιοθήκη 7 8 9 10Number
50nm
取点编号 1 2 3 4
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
需要用扫描电子显微镜,能谱仪和 激光拉曼谱仪进行测量
缸套能谱分析
7.09% 7.95%
C
C
Element CK NK Si K Mn K Fe K Cu K Totals
Weight% 2.16 9.36 6.28 1.04 78.71 2.45 100.00
Atomic% 7.09 26.33 8.81 0.75 55.51 1.52
9000
2划痕
8000
7000
6000
5000
4000
1000
1200 1400 1600 1800 Wavenumber / cm-1
2000
圆柱销表面的Raman光谱 (坑)
Intensity
12000 11000
3坑
10000
9000
8000
7000
6000
5000
1000
1200 1400 1600 1800 Wavenumber / cm-1