固体自润滑材料及其研究趋势
自润滑技术研究现状与发展趋势
自润滑技术的研究现状及发展趋势1.自润滑技术的研究现状1.1固体润滑技术1.2自润滑刀具1.3自润滑轴承1.4自润滑砂轮2.自润滑材料3.自润滑技术的发展趋势1自润滑技术的研究现状本文在分析固体润滑机理的基础上，归纳评述国内外自润滑技术的研究进展，阐明了各种润滑技术的优缺点和相关应用，如自润滑刀具，自润滑轴承，自润滑砂轮等的应用，还介绍了一些润滑效果优异的材料，希望对以后学习和实践过程遇到的润滑问题有一定的指导作用。
1.1固体润滑技术润滑就是用润滑剂减少(或控制)两摩擦表面之间的摩擦力或其他形式的表面破坏的作用。
润滑剂包括润滑油、润滑脂、润滑性粉末、薄膜材料(粘结干膜、电镀、电泳、溅射、离子镀固体润滑膜、陶瓷膜等)和整体材料(金属基、无机非金属基或塑料基自润滑材料等)。
润滑剂根据其物质状态可以分成四类，即气体、油类、脂类和固体润滑剂。
固体润滑是将固体物质涂或镀于摩擦界面，以降低摩擦，减少磨损的措施。
利用固体润滑剂进行润滑的方法称为固体润滑。
利用固体润滑剂对摩擦界面进行润滑的技术统称为固体润滑技术。
当前，可作为固体润滑剂的物质有石墨和二硫化钼等层状固态物质、塑料和树脂等高分子材料、软金属及其各种化合物等。
固体润滑技术最早应用于军事工业，后来应用于一些高科技领域解决了一些液体润滑剂难以解决的困难，现在逐渐推广到常规生产领域中，取得了良好的效果。
因而，固体润滑技术越来越受到人们的重视；加之当前全球性能源紧迫，因此将固体润滑逐渐代替液体润滑的呼声日见高涨。
目前，虽然从理论上研究固体润滑机理日益增多，应用固体润滑技术解决日常遇到的润滑问题所取得的成效也日益显著。
但各种物质的润滑机理还有待深入研究，许多制备工艺还有待完善，固体润滑技术的效果和经济效益还有待提高。
1.1.1固体润滑机理固体润滑的主要目的是用镀、涂等方法将固体润滑剂粘着在摩擦表面上形成固体润滑膜，摩擦时在对偶材料表面形成转移膜，使摩擦发生在润滑剂内部，从而减少摩擦，降低磨损。
2024年润滑材料市场前景分析
2024年润滑材料市场前景分析摘要本文通过对润滑材料市场进行深入研究和分析，综合考虑了国内外经济状况、产业政策、技术进步等因素，对润滑材料市场的发展趋势进行了前瞻性探讨。
我们预计润滑材料市场将继续保持稳定增长，面临的机遇和挑战并存。
在此基础上，提出了相关建议，以便企业和投资者能够更好地把握市场机遇，获得更大的发展空间。
1. 引言润滑材料是工业生产中不可或缺的重要物质，在机械设备的正常运转和寿命延长中起着关键作用。
随着工业化进程的加速和技术的不断进步，润滑材料市场也迅速发展，呈现出巨大的潜力和发展空间。
本文将结合相关数据和市场信息，对润滑材料市场的前景进行深入分析。
2. 市场现状目前，全球润滑材料市场规模巨大，市场竞争激烈。
主要国家和地区如美国、日本、中国等都是润滑材料市场的重要参与者。
据统计数据显示，全球润滑材料市场总产值连续多年保持稳定增长。
其中，工业机械领域是润滑材料市场的主要需求领域，占据了市场的绝大部分份额。
此外，汽车、航空、船舶等领域的需求也在逐步增长。
3. 市场机遇润滑材料市场的发展机遇主要源于以下几个方面：3.1 技术进步随着先进制造技术的不断推进，润滑材料的性能和质量得到了显著提升。
新型润滑材料具有抗磨损、抗腐蚀、高温耐受等特点，能够满足复杂工况下的需求。
这为润滑材料市场的发展带来了更多的机会。
3.2 增长型经济的崛起发展中国家的经济快速增长，推动了润滑材料市场的需求。
特别是一些新兴工业国家，在不断引进技术和设备的同时，对润滑材料的需求也在不断上升。
3.3 环保意识的提升随着全球环保意识的不断提高，对于环保型润滑材料的需求也在增加。
环保型润滑材料具有低污染、高效节能等特点，受到市场的广泛认可。
4. 市场挑战润滑材料市场面临以下几个挑战：4.1 市场竞争激烈润滑材料市场竞争激烈，存在着来自国内外企业的竞争压力。
市场竞争加剧可能导致价格下降和利润空间的压缩。
4.2 市场需求多样化随着各行业的发展，润滑材料市场需求呈现出多样化的特点。
金属基固体自润滑复合材料的研究进展
金属基固体自润滑复合材料的研究进展王常川;王日初;彭超群;冯艳;韦小凤【摘要】介绍固体润滑技术和固体润滑材料的应用背景和优势,总结难熔金属基、铜基、铝基、铁基和镍基等金属基固体自润滑复合材料各自的特点,讨论金属基固体自润滑复合材料的自润滑机理,指出金属基固体自润滑复合材料在研究与开发中出现的问题,介绍近年来金属基固体自润滑复合材料制备方法和研究内容方面的进展.%The backgrounds and advantages of solid lubricating technology and materials were introduced. The characteristics of refractory metal-based, copper-based, aluminum-based, iron-based and nickel-based solid self-lubricating composites were summarized. The lubrication mechanism of metallic solid self-lubricating composite was discussed. The problems in the research and development of metallic solid self-lubricating composite were pointed out. The progresses in the preparation and research of metallic solid self-lubricating composite were introduced.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2012(022)007【总页数】11页(P1945-1955)【关键词】金属基复合材料;固体润滑剂;自润滑;润滑机理【作者】王常川;王日初;彭超群;冯艳;韦小凤【作者单位】中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;中南大学材料科学与工程学院,长沙410083【正文语种】中文【中图分类】TF125.9Abstract:The backgrounds and advantages of solid lubricating technology and materials were introduced. The characteristics of refractory metal-based, copper-based, aluminum-based, iron-based and nickel-based solid selflubricating composites were summarized. The lubrication mechanism of metallic solid self-lubricating composite was discussed. The problems in the research and development of metallic solid self-lubricating composite were pointed out.The progresses in the preparation and research of metallic solid self-lubricating composite were introduced.Key words:metallic composite; solid lubricant; self-lubricating; lubrication mechanism全世界每年消耗的各类燃油总计约15亿t，但能源有效利用率只有30%左右。
润滑材料技术路线
润滑材料技术路线润滑材料技术路线是指在润滑材料领域中，为了满足市场需求和技术发展趋势而制定的一系列技术发展方向和发展策略。
润滑材料的主要作用是减少摩擦和磨损，保护机械设备的正常运转，延长使用寿命。
本文将从润滑材料的种类、性能要求和技术发展方向三个方面来探讨润滑材料技术路线。
一、润滑材料的种类润滑材料主要分为固体润滑材料和润滑油两大类。
1.固体润滑材料：包括石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯（PTFE）等。
这些材料具有良好的润滑性能和耐磨性，广泛应用于高温、高压和重负荷等恶劣工况下的润滑。
2.润滑油：包括矿物油、合成油和生物基润滑油等。
润滑油具有低摩擦系数、较高的粘度、良好的抗氧化性和抗腐蚀性等特点。
润滑油广泛应用于工业设备、汽车、航空航天等领域。
二、润滑材料性能要求润滑材料的性能要求主要包括以下几个方面：1.摩擦和磨损性能：润滑材料需要具有较低的摩擦系数和磨损率，以减少机械设备的摩擦损失和磨损。
2.温度和压力适应性：润滑材料应具有较高的抗高温、高压性能，以适应各种恶劣的工况环境。
3.耐腐蚀性和抗氧化性：润滑材料应具有较好的耐腐蚀性，不受酸碱等介质的侵蚀；同时应具有较好的抗氧化性，不易氧化变质，保持长期稳定的性能。
4.生态环保性：润滑材料应符合环保要求，不对环境造成污染；同时应具有可再生性，减少资源的浪费。
三、润滑材料技术发展方向为了满足不断发展的工业生产和技术需求，润滑材料技术需要不断创新和发展。
以下是润滑材料技术发展的几个方向：1.纳米润滑材料：利用纳米技术制备润滑材料，可以提高润滑材料的性能和使用寿命。
例如，纳米润滑添加剂可以在摩擦过程中填充摩擦表面的微小孔隙，减小摩擦系数，提高润滑性能。
2.基于润滑油的功能润滑材料：在润滑油中添加特定的功能材料，使其具有更好的抗磨损、抗腐蚀、抗氧化等性能。
例如，在润滑油中添加纳米二氧化硅可以提高润滑油的抗磨损性能。
3.新型润滑材料的开发：开发新型的润滑材料，如多层石墨烯、润滑涂层等，以提高润滑材料的性能。
2023年润滑材料行业市场分析现状
2023年润滑材料行业市场分析现状润滑材料是一种非常重要的工业原料，在现代工业生产中占有重要地位。
润滑材料能够减少机械设备之间的摩擦和磨损，提高设备的运转效率，延长使用寿命。
因此，润滑材料行业的市场需求一直保持稳定增长的态势。
目前，润滑材料行业市场呈现以下几个现状：一是市场规模不断扩大。
随着工业生产水平的提高和各行业领域的发展，润滑材料的应用范围越来越广泛。
工程机械、汽车制造、航空航天、能源等行业对润滑材料的需求不断增加，推动了润滑材料市场的发展。
二是产品结构越发复杂多样化。
随着科技进步和研发能力的提高，润滑材料的种类和性能得到了进一步提升。
传统的润滑油已经不再满足需求，而高性能润滑材料如润滑脂、固体润滑材料等不断涌现。
此外，还出现了具有特殊功能的润滑材料，如高温润滑材料、低摩擦润滑材料、环保型润滑材料等。
三是行业竞争格局较为激烈。
随着市场规模的扩大和产品种类的增多，润滑材料行业的竞争也日益激烈。
国内外润滑材料企业纷纷进入市场，形成了竞争格局。
为了提高市场占有率，润滑材料企业致力于提升产品质量和技术水平，加强研发创新，提供更多种类的润滑材料以满足市场需求。
同时，企业间的价格战也不可避免。
四是环保和可持续发展的要求越来越高。
随着环境保护意识的增强，润滑材料行业也逐渐向环保方向发展。
近年来，润滑材料行业加大研发投入，推出了多种环保型润滑材料，如水溶润滑剂、生物润滑剂等。
同时，润滑材料的绿色制造和可持续发展也成为行业关注的重点。
总的来说，润滑材料行业市场正处于快速发展的阶段。
随着工业生产水平的提高和市场需求的不断扩大，润滑材料行业有很大的发展潜力。
同时，行业竞争也越来越激烈，企业需要不断提高技术水平和产品质量，创新润滑材料，开拓市场。
在绿色环保和可持续发展的大背景下，润滑材料企业还需要加大研发投入，推动行业向更加环保可持续方向发展。
固体自润滑材料研究进展
固体自润滑材料研究进展摘要：综述了固体自润滑材料的种类、性能、组织、应用以及自润滑机理。
指出为了满足科技的日益发展，迫切需要研制从添加润滑剂到无须添加润滑剂而具有自润滑的材料。
关键词：自润滑摩擦磨损组织机理前言固体润滑是指利用固体材料来减少构件之间接触表面的摩擦与磨损的润滑方式。
而自润滑材料是具有固体润滑的性能。
固体润滑技术的发展,主要是从二战以后的航空工业、空间技术等高技术领域开始的。
在某些不能或者无法使用润滑油和润滑油脂的高温、超低温、强辐射、高负荷、超高真空、强氧化、海水以及药物等介质的条件下,固体自润滑技术显示出良好的适应性能,被广泛应用于冶金、电力、船舶、桥梁、机械、原子能等工业领域,因而在欧美工业发达国家受到相当的重视。
1固体自润滑材料的性能1.1铝、铅及石墨的含量对铝铅石墨固体自润滑复合材料性能的影响固体润滑剂的加入对材料的摩擦学性能有较大的影响，采用常规的粉末冶金方法制备了铝铅石墨固体自润滑复合材料,并对其力学性能和摩擦磨损性能进行了研究。
早在20世纪60年代初期,人们就已经发现,两种或者多种固体润滑剂混合使用时,会产生一种料想不到的协同润滑效应。
其润滑效果比任何一种单独使用时都好[1]。
考虑将石墨和铅作为组合固体润滑剂同时使用。
多元固体润滑剂的复合使用是固体自润滑材料的一个发展方向。
实验通过不同的成分配比，采用常规的粉末冶金方法。
将各种原料粉末按实验需要的配比称好后置于V型混料机中干混4~6h,在钢模中进行压制,压制压力为0.5Gpa,然后在高纯氮气保护气氛下烧结60 min。
得到的样品，对其进行性能测试。
主要是对其样品进行力学性能、物相分析、金相分析及摩擦学性能的测试。
通过实验的测试结果可得到以下结论[2]：1)在铅和石墨总含量不变的情况下,随着石墨含量的增加,铝铅石墨固体自润滑复合材料的力学性能下降,但石墨含量对强度的影响不如对硬度的影响程度大。
2)铅和石墨有着良好的协同润滑效应,随着石墨含量的增加,复合材料的摩擦因数减小,同时材料的磨损量也明显下降。
金属基自润滑复合材料固体润滑剂研究进展
第47卷第5期燕山大学学报Vol.47No.52023年9月Journal of Yanshan UniversitySept.2023㊀㊀文章编号:1007-791X (2023)05-0398-13金属基自润滑复合材料固体润滑剂研究进展邹㊀芹1,2,王㊀鹏1,徐江波1,李艳国2,∗(1.燕山大学机械工程学院,河北秦皇岛066004;2.燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,河北秦皇岛066004)㊀㊀收稿日期:2022-05-25㊀㊀㊀责任编辑:唐学庆基金项目:丹凤朝阳人才支持计划(丹人才办[2019]3号);河北省高等学校科学研究重点项目(ZD2021099)㊀㊀作者简介:邹芹(1978-),女,安徽淮北人,博士,教授,博士生导师,主要研究方向为超硬及特种陶瓷材料㊁摩擦磨损;∗通信作者:李艳国(1978-),男,河北唐山人,博士,副研究员,主要研究方向为金属基复合材料,Email:lyg@㊂摘㊀要:固体润滑剂在金属基自润滑复合材料中的应用正在迅速增加,特别是在极端环境(高温㊁高负载等)条件下工作的耐磨材料㊂目前,金属基自润滑复合材料中常使用的固体润滑剂主要有无机层状固体润滑剂㊁金属及其化合物㊁MAX 金属陶瓷㊁有机物固体润滑剂㊁碳纳米材料固体润滑剂㊁多元复合固体润滑剂等,其种类很多,且各自有其适用的环境和基体㊂根据基体材料以及工况环境选择相匹配的固体润滑剂,可以保证金属基自润滑复合材料具有良好的减摩耐磨效果㊂针对上述内容,本文综述了金属基自润滑复合材料采用的固体润滑剂种类㊁基本性质㊁优缺点㊁润滑机理,总结了固体润滑剂的适用温度及其在金属基自润滑复合材料中的应用情况,并对金属基自润滑复合材料固体润滑剂的发展趋势进行了展望㊂关键词:金属基自润滑复合材料;固体润滑剂;润滑机理;研究进展;展望中图分类号:TB331㊀㊀文献标识码:A㊀㊀DOI :10.3969/j.issn.1007-791X.2023.05.0030㊀引言固体润滑剂[1]是金属基自润滑复合材料的重要组成部分,在金属基自润滑复合材料中的应用具有很长的历史㊂早在19世纪初期[2-3],石墨和Pb 已经作为润滑剂用于低速运转的机器上㊂20世纪30年代,添加固体润滑剂的铁基自润滑轴承在德国出现㊂20世纪60年代,添加MoS 2的金属基自润滑复合材料逐渐产生,并对超音速飞机的问世起到了重要的推动作用[4]㊂到目前为止,由于固体润滑剂可在一些特殊工况下(见表1)起润滑作用,这对高新技术的发展起到了重要的推动作用[5]㊂金属基自润滑复合材料固体润滑剂种类很多,包括无机层状固体润滑剂㊁金属及其化合物㊁MAX 金属陶瓷㊁有机物固体润滑剂㊁多元复合固体润滑剂等,其各有优缺点,且仍处于不断发展阶段㊂表1㊀固体润滑剂的适用场景Tab.1㊀Applicable scenaries of solid lubricants适用场景具体应用高负载滑动场景重型机械中的摩擦部件高温环境下磨损场景航空航天发动机㊁导弹燃油泵等摩擦部件强辐射环境下摩擦场景核电站㊁卫星等设备上的裸露活动部件强腐蚀性介质中摩擦场景化学反应器轴承,压缩机螺丝等部件摩擦接触表面导电场景电刷㊁受电弓滑板等灰尘或碎片环境中工作场景矿山机械和织机机械中的摩擦部件需要保证清洁的摩擦场景食品机械㊁纺织机械等摩擦部件微颤环境下的摩擦场景汽车和飞机上的摩擦部件1㊀无机层状固体润滑剂1.1㊀石墨石墨价格低廉,在潮湿环境中由于水的氢离第5期邹㊀芹等㊀金属基自润滑复合材料固体润滑剂研究进展399㊀子和氢氧根离子的饱和导致层间范德华键减弱,从而促进了层间分裂,在金属表面形成一层具有减摩作用的润滑膜[6],使得其可在潮湿环境提供有效润滑㊂目前,石墨作为金属基自润滑复合材料固体润滑剂的研究主要集中在改善不同钢种在不同工业应用中的摩擦磨损性能上,而制备时石墨与部分金属基体(Cu㊁Al等)润湿性较差,导致两者界面结合变差,影响复合材料的力学性能以及摩擦学性能,另外使用过程中产生的高温会导致石墨氧化和烧蚀,严重影响润滑效果[6-8]㊂对石墨进行金属化改性,如采用金属(Ni㊁Cu等)包覆石墨的办法,能有效改善石墨与基体的界面结合,同时防止石墨氧化和腐蚀,改善石墨高温润滑效果,从而提高复合材料摩擦学性能,扩大使用范围㊂张鑫等[9]采用Cu包覆石墨制备了Cu基粉末冶金摩擦材料,其材料表面形成的摩擦膜主要为氧化膜,而采用普通石墨时,由于材料表面较多的石墨会抑制氧化反应,会形成石墨膜,其对材料表面的保护效果不及氧化膜㊂但相对于原基体,两种材料摩擦性能均有明显提高㊂Zhao等[10]证明了石墨与青铜无法充分润湿,而加入Ni或Cu包覆石墨的复合材料可以明显提高石墨与基体的结合性,Ni包覆石墨青铜基材料具有更稳定的摩擦系数㊁更低的磨损率㊁更高的维氏硬度,包覆石墨的Ni也可以提高复合材料的耐蚀性㊂牛志鹏等[11]发现加入镀Ni石墨可以降低石墨与Al的润湿角,提高基体的力学性能,降低复合材料的摩擦系数和磨损率,使金相组织变得更加致密㊂但石墨表面光滑且亲水性差,难以实现完全包覆㊂罗虞霞等[12]发现,采用机械化整形处理石墨表面,可以获得更为完整的Ni包覆层㊂冀国娟等[13]发现,在石墨表面进行微氧化以及在化学包覆反应溶液中加入醇类表面活性剂,均可提高包覆率㊂综上,采用金属包覆石墨作为固体润滑剂可显著提高其高温润滑特性㊂然而,石墨表面包覆金属层的完整性是决定其润滑性能的关键因素㊂故进一步提高石墨表面包覆金属层的完整性以及连续性将继续成为研究的重点㊂1.2㊀BNBN导电性能强㊁热稳定性高,在大气环境中适用温度为500~800ħ,是高温自润滑材料的优良润滑剂㊂其润滑机理为[14-15]:高于500ħ时,BN 会在摩擦过程中剥落而转移到摩擦表面形成润滑膜,起减摩作用㊂蒋冰玉等[16]以Ni-Cr合金为基体材料,BN为固体润滑剂,制备出燃气轮机中减摩耐磨用的高温自润滑复合材料㊂目前,尽管BN 是一种人们熟知的高温固体润滑剂,但由于其存在有效性差㊁不可润湿等问题,使得人们对于BN 单独应用在金属基自润滑复合材料上的报道较少,其常与其他固体润滑剂协同润滑[17]㊂2㊀金属及其化合物2.1㊀金属常见的金属固体润滑剂有Pb㊁Al㊁Ag㊁Au㊁Sn㊁Bi㊁In等,其具有纯度高㊁原料易得㊁低温环境不会丧失润滑性能等优点㊂金属固体润滑剂在强辐射㊁真空㊁低温等极端工作条件非常适合作为金属基自润滑复合材料的固体润滑剂使用,常与Cu㊁Al㊁TiAl等金属基体组成复合材料㊂其润滑机理为:在摩擦热的作用下,由于热膨胀系数不同,金属逐渐从基体内扩散到摩擦表面形成润滑膜,起减摩作用,但其适用环境受温度限制严重㊂Yao等[18]发现,在200ħ时,Ag在剪切应力作用下扩散到摩擦表面,起减摩耐磨作用㊂但在600ħ时Ag完全失去润滑作用(图1)㊂Dong 等[19]发现,Cu-24Pb-x Sn合金的自润滑性能和力学性能随Sn含量的增加而增加,Pb含量的增加有效地削弱了以摩擦系数变化为特征的粘滑现象㊂李聪敏等[20]以Al-Cu-Mg合金为基体,添加低熔点组元Bi后合金抗咬合能力明显提升,发现带状富Bi 相涂覆在磨损表面,起到减摩自润滑作用㊂金属在强辐射㊁真空㊁低温等极端环境仍具有润滑特性,但是也存在着一些缺点,如:Pb本身有毒,对人体和环境都有危害,Ag㊁Au㊁In等金属作为固体润滑剂时成本太高;金属在空气中暴露的时间过长时,易发生氧化反应,影响润滑效果㊂2.2㊀金属氧化物常见的金属氧化物固体润滑剂有PbO㊁CuO㊁MoO3㊁SnO㊁ZnO等㊂金属氧化物是最早应用的高温固体润滑剂,常与Fe㊁Ni㊁NiAl等金属基体组成复合材料㊂由于金属氧化物具有较低的剪切强度,可有效避免摩400㊀燕山大学学报2023擦过程中的咬合现象㊂Peterson 等[21]考察了大量氧化物的高温摩擦学特性,发现PbO 等少数氧化物可实现较宽温度范围内的有效润滑㊂但是,由于PbO 危害环境,国外已限制其应用㊂Zhu 等[22]通过PM 制备了添加氧化物(ZnO /CuO)的NiAl-C-Mo 自润滑材料,发现氧化物在低温时几乎不起减摩作用㊂但当温度达到600ħ时,磨损表面形成了ZnO㊁CuO 和MoO 3层,表现出了良好的减摩耐磨效果㊂结果表明,金属氧化物在高温时润滑效果显著㊂但是,目前关于二组元氧化物的润滑机理还未得到统一㊂图1㊀TiAl 基自润滑复合材料磨损表面的微观结构演变示意图Fig.1㊀Schematic diagram of microstructure evolution of wear surface of TiAl based self-lubricating composite2.3㊀金属氟化物常见的金属氟化物固体润滑剂有CaF 2㊁BaF 2㊁LaF 3等㊂金属氟化物热稳定性良好,从500ħ到1000ħ的温度范围都能起到良好的减摩耐磨作用,其原因主要为金属氟化物在500ħ时经历了由脆性到塑性的转变㊂Longson [23]发现,CaF 2和BaF 2具有良好润滑性的原因是其在摩擦过程中由脆性向塑性转变以及氟元素与金属表面发生化学反应的共同作用㊂尽管对CaF 2和BaF 2润滑机理进行了大量研究,但是对于其转移润滑机理的全面认识还有赖于进一步研究㊂综上,由于金属氟化物特殊的润滑机制导致其在低温时不提供润滑,故单独采用金属氟化物作为金属基自润滑复合材料固体润滑剂的报道很少,其多与石墨㊁Ag 等固体润滑剂复合使用,达到宽温度范围有效润滑的目的㊂2.4㊀金属硫化物常见的金属硫化物固体润滑剂有MoS 2㊁WS 2㊁FeS㊁CrS 等㊂MoS 2属于六方晶系,具有层状结构,常与Fe㊁Al㊁Ag 等金属基体组成复合材料㊂MoS 2在大气环境中适用温度可达350ħ,润滑机理与石墨相似,由于具有低摩擦㊁低接触电阻等优点,广泛用作航空㊁航天机构中的滑动电接触材料[24]㊂WS 2因其良好的热稳定性和抗氧化性而广泛应用于高温环境㊂研究表明[25-27],在大气环境中通过在金属基体中掺入MoS 2或WS 2颗粒可显著提高Ni [25]㊁Al [26]㊁Fe [27]等金属基复合材料的摩擦学性能,使其满足使用要求㊂但是,MoS 2和WS 2会因大气湿度高㊁氧气的存在以及高温而导致润滑性能降低㊂通过掺杂金属或无定形碳可以保护MoS 2边缘位置免受氧化,从而提高MoS 2和WS 2在潮湿或较高温度条件下的摩擦学性能㊂Rigato 等[28]发现在MoS 2层状结构中掺杂Ti 增加了MoS 2层间距离,从而改善了其摩擦学性能㊂此外,研究发现,在MoS 2层状结构中掺杂Ni [29]㊁Cu [30]等金属可提高复合材料在潮湿环境和真空条件下的摩擦磨损性能㊂FeS 与MoS 2相比,具有优异的耐高温特性,因其较疏松的鳞片状结构能储存润滑油,可进一步提升润滑性能㊂尹延国等[31]发现FeS /Cu 基复合材料在在干摩擦过程中,FeS 颗粒聚集在摩擦表面形成一层硫化物固体润滑膜,具有较好的减摩㊁抗粘着作用,在油润滑条件下,润滑油膜和FeS 固体润滑膜可以起协同润滑作用㊂Lu 等[32]采用NiCr /Cr 3C 2和WS 2粉末在Ti 6Al 4V 基体上激光熔覆制备了Ti 2SC /CrS 自润滑耐磨复合涂层,由于原位合第5期邹㊀芹等㊀金属基自润滑复合材料固体润滑剂研究进展401㊀成的自润滑Ti2SC和CrS的存在,自润滑抗磨复合涂层显示出比不添加WS2粉末的抗磨复合涂层更好的摩擦学性能㊂综上,MoS2和WS2在高温真空条件下具有优良的润滑特性,被认为高温真空条件下的首选固体润滑剂㊂在大气环境中,温度低于350ħ时,金属基-MoS2自润滑材料表现出优异的摩擦学性能㊂但是,MoS2在大气环境中高温时容易发生氧化[29-30],限制了其应用环境㊂故如何进一步提高MoS2在潮湿和较高温度条件下的摩擦学性能将继续成为研究的重点㊂2.5㊀金属硒化物常见的金属硒化物固体润滑剂有NbSe2㊂NbSe2导电性能优异,相对摩擦系数低,常与Ag㊁Cu[33-34]等金属基体组成复合材料,广泛应用于电接触领域㊂早在20世纪80年代,美国NASA便采用Ag-NbSe2自润滑材料来制作卫星上的电刷,并取得良好效果㊂Ag-NbSe2自润滑材料具有良好润滑性能的原因[33]为在摩擦热和变形挤压的共同作用下,部分NbSe2转移到摩擦表面,形成了NbSe2润滑膜,起减摩作用㊂孙建荣等[34]发现,高负载㊁真空条件下,添加纤维状NbSe2的Cu-石墨复合材料摩擦系数远低于原复合材料㊂因此, NbSe2常作为真空条件下的固体润滑剂使用㊂3㊀MAX金属陶瓷MAX金属陶瓷因为其原子结构和独特的化学键特性,使MAX金属陶瓷兼具金属和陶瓷的优点,如高硬度㊁高弹性模量,具有良好的抗氧化性㊁耐腐蚀性㊁导电导热性㊁辐照性能㊁高温机械和摩擦学性能等[35]㊂理论计算约有600余种能稳定存在的三元MAX金属陶瓷,如今可以通过实验合成80多种[36],如Ti3SiC2㊁Ti3AlC2㊁Ti2AlC㊁Ti2AlN㊁Ta2AlC等㊂目前,除Ti3SiC2和Ti3AlC2外,对于其他MAX金属陶瓷应用于金属基自润滑复合材料的研究鲜有报道㊂在材料基体中添加一定量的Ti3SiC2/Ti3AlC2颗粒润滑相能够显著提升金属基体的摩擦学性能㊂研究表明[37-39]不同温度下的微观结构以及反应产物对Ti3SiC2㊁Ti3AlC2的润滑性能有重要的影响㊂Zou等[38]用放电等离子烧结制备Ti3SiC2增强TiAl基复合材料,Ti3SiC2均匀分布在TiAl基质中,部分分解形成Ti5Si3和TiC,室温摩擦时复合材料表面形成Ti3SiC2润滑膜,550ħ摩擦时形成Fe-Ti-Al-Si-氧化物润滑膜,起润滑作用㊂朱咸勇等[39]发现,当试验温度低于400ħ在轻载条件下难以形成稳定氧化物润滑膜,其润滑特性主要依赖于特殊的层状形貌,而试验温度超过500ħ会促使材料表面形成氧化物润滑膜,起到减摩耐磨的作用㊂同时,MAX金属陶瓷添加量对复合材料摩擦学性能影响较为显著㊂陈海吉[40]使用放电等离子烧结制备Ti3AlC2/Cu复合材料,研究表明,随着Ti3AlC2添加量增加,复合材料摩擦磨损性能得到提高㊂研究发现当含量过高时会导致其致密度降低,影响摩擦学性能㊂烧结温度对MAX金属陶瓷自润滑复合材料性能也有重要影响㊂Zhou等人[41]发现烧结温度在900ħ以上时,在Cu和Ti3SiC2界面会形成Cu㊁TiC x㊁Ti3SiC2和Cu x Si y混合区从而提高系统的润湿性和耐磨性㊂综上,MAX金属陶瓷应用在摩擦材料的大多数情况下,由于摩擦过程中形成的氧化物润滑膜具有特殊的层状结构,使复合材料润滑效果更好㊂另外,表面改性以及较高的烧结温度可进一步提高其润滑效果㊂4㊀有机固体润滑剂除上述固体润滑剂外,还有一类性能优越㊁可用于极端环境(真空㊁强辐射)条件下的单一固体润滑剂-有机固体润滑剂㊂有机固体润滑剂种类很多,如聚四氟乙烯(PTFE)㊁三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)等,但较低的适用温度(-270~275ħ)限制了其在金属基复合材料中的应用㊂PTFE是所有聚合物中摩擦系数最低的[42]㊂其抗剪切强度较低,受剪切力时聚合物链脱开,可提供润滑作用㊂同时,由于含F外壳的存在,其抗咬合性优异,常采用电沉积法与Ni[43]㊁Fe[44]等金属基体组成复合材料㊂MCA润滑特性与MoS2相似,滑动面间极易受力断裂,提供润滑作用㊂Tang 等[43]发现,由于润滑转移层的存在,Ni-Co-PTFE 复合材料显示出良好的摩擦学性能(摩擦系数0.08)㊂Xiang等[44]则指出PTFE的低摩擦系数以及40Cr钢的高强度是40Cr钢-PTFE复合材料具有良好摩擦学性能的重要原因㊂但是PTFE的力402㊀燕山大学学报2023学性能较差,线膨胀系数大,故将PTFE用作固体润滑材料时通常要添加填充物对其进行改性或对金属基体进行阳极氧化处理[45]㊂魏羟等[46]用Pb 粉㊁石墨㊁玻璃纤维填充PTFE制成Cu基镶嵌型关节轴承材料,显示出较好的摩擦磨损性能㊂但李同生等[47]发现,与含铅PTFE镶嵌轴承相比,无铅PTFE镶嵌轴承在工作时所形成的润滑膜最为完整㊁均匀,耐磨性更好㊂同时,对金属基体进行阳极氧化处理改性可进一步提高PTFE与基体金属基体的附着性[45]㊂综上,添加填充物对PTFE进行改性或对金属基体进行阳极氧化处理可大大提高复合材料的机械和摩擦学性能㊂5㊀碳纳米材料固体润滑剂近年来,纳米技术的快速发展推动了金属基自润滑复合材料的开发,出现了新型碳纳米材料固体润滑剂,例如碳纳米管(CNTs)㊁石墨烯(GPLs)等㊂由于其尺寸小,容易进入摩擦接触区域,形成保护摩擦膜,产生自润滑效应㊂同时,界面以下的新型碳纳米材料还可以防止应力集中而引发的严重磨损㊂5.1㊀碳纳米管CNTs具有良好的润滑特性,被认为是金属基自润滑复合材料中石墨的替代品㊂在这方面,有相关报道称已经成功开发了用于汽车工业的CNTs-金属基自润滑复合材料[48]㊂Orowan环化机制以及CNTs与金属基体之间热膨胀失配所产生的位错在增强Al/Cu-CNTs复合材料中起着重要作用[49]㊂为达到预想的润滑效果,CNTs在基体中的均匀分布以及界面调控就显得尤为重要㊂对此,研究者们做了大量的工作㊂2004年,Noguchi等[50]开发了一种新方法制备复合材料,首先让CNTs均匀分布在弹性体基体内,然后用Al来置换弹性体基体,从而保证CNTs均匀分布在Al基体内㊂2019年,周川等[51]采用混酸处理㊁分子水平法结合行星球磨两步混合工艺成功制备出Cu-CNTs复合粉末㊂混酸处理将含O官能团成功引入CNTs表面,提高了CNTs与基体的界面结合㊂以上研究均表明,均匀分布的CNTs可显著提高材料的机械和摩擦学性能㊂5.2㊀石墨烯片GPLs是目前已知最薄㊁最硬㊁导电性能最好的材料,具有良好的润滑特性,同时,可以通过晶粒细化㊁位错强化和应力转移来提高复合材料强度[52]㊂在过去的十多年里,绝大多数报道均表明在基体中均匀分布且结合良好的GPLs能够明显改善金属基复合材料的摩擦学性能㊂但是,聚集状态的GPLs增强效果较差,与石墨薄片几乎无差别㊂研究表明[53-55],不同的因素(例如GPLs的类型㊁含量㊁基体材料㊁混料方法和球磨时间等)会显著影响GPLs在金属基体中的分散性㊂为了保证GPLs均匀地分散在基体中,部分研究者在粉体混合工艺中采用氧化石墨烯代替石墨烯,先得到均匀混合的氧化石墨烯/合金粉体,再通过氧化石墨烯的热还原性质得到高度均匀的还原石墨烯/合金粉体[56]㊂Bastwros等[53]则研究了球磨时间对GPLs增强Al基复合材料的影响㊂发现经过10 min球磨后的材料综合性能反而降低,而60min 球磨后GPLs均匀分散在到Al基体内,在摩擦学性能上,GPLs显示出了良好的增强效果㊂另一方面,化学镀和电化学沉积法制备金属包覆型碳纳米材料,也可以确保GPLs均匀地分散在基体中㊂李远军[55]通过化学镀将纳米铜颗粒负载于还原氧化石墨烯表面的方法来确保其在Cu基体上均匀分布㊂但研究表明,化学镀和电化学沉积法一般仅适用于Cu㊁Ni㊁Ag等电负性较低的金属基体㊂综上,碳纳米材料可显著提高材料摩擦学和机械性能㊂但是,CNTs严重团聚以及与基体结合不牢固会减弱增强效果,甚至导致材料失效㊁降低使用寿命,从而进一步增加制造成本,限制其在金属基自润滑复合材料上的广泛应用㊂这就对制造方法㊁材料尺寸大小以及空间分布提出来更为苛刻的要求,但是,由于弱的层间相互作用,碳纳米管㊁石墨烯在实现超滑方面有很大的潜力[57]㊂因此,目前研究者们对于碳纳米材料固体润滑增强金属基自润滑复合材料的研究也主要集中在这四方面:1)提高碳纳米材料在金属基复合材料中分散的均匀性;2)对碳纳米材料与金属形成的界面组织进行调控;3)掺杂其他固体润滑剂,进一步提高金属的减摩耐磨性能;4)微观尺度上,研第5期邹㊀芹等㊀金属基自润滑复合材料固体润滑剂研究进展403㊀究石墨烯对材料性能的作用机理㊂综上,单一固体润滑剂对使用环境具有选择性,无法实现宽温度范围(25~800ħ)以及多种环境下的有效润滑㊂常见单一固体润滑剂的性能及优缺点见表2[1-57]㊂表2㊀单一固体润滑剂性能及优缺点Tab.2㊀Performance and relative merits of single solid lubricant固体润滑剂适用温度/ħ摩擦系数μ优点存在的问题最新解决方法石墨-270~5500.05~0.3(大气中)廉价㊁减震性良好㊁可在潮湿环境提供有效润滑强度较低,仅在大气环境提供有效润滑对石墨粉末进行表面改性,如镍包覆石墨MoS2-270~3500.006~0.25(大气中)0.001~0.2(真空中)高温真空条件下稳定性优异大气环境易氧化失效掺杂金属或无定形碳BN500~8000.15~0.25(大气中)良好的高温固体润滑剂成本较高,低温润滑性差与低温固体润滑剂协同润滑Ag㊁Au-270~4000.08~0.2(大气中).0.08~0.15(真空中)导电性能优异在酸碱条件下无效,成本高与其他固体润滑剂协同润滑PbO200~6500.1~0.3(大气中)可实现宽温度范围有效润滑有毒物质,摩擦系数较高㊁且形成润滑膜易脱落已被其他固体润滑剂替代CaF2㊁BaF2㊁LaF3500~9000.2~0.4(大气中)可实现高温有效润滑低温润滑性差与低温固体润滑剂协同润滑MAX金属陶瓷400~8000.005(大气中)高温机械和摩擦学性能优异,导电性能良好与Fe等基体复合时,界面结合差,易脱落1)添加增强相;2)对Ti3SiC2㊁Ti3AlC2进行表面改性,如镀铜PTFE-270~2750.04~0.2(大气中)0.04~0.15(真空中)真空润滑性能优异,抗咬合性好300ħ以上失效,不耐高温㊁力学性能较差,线膨胀系数大1)添加填充物对PTFE进行改性;2)对金属基体进行阳极氧化处理碳纳米材料-270~5000.05~0.2(大气中)轻质,可显著提高复合材料机械学㊁摩擦学性能团聚以及界面结合严重影响润滑效果,生产成本高昂1)氧化石墨烯代替石墨烯;2)混酸处理;3)金属包覆碳纳米材料;4)掺杂其他固体润滑剂6㊀多元复合固体润滑剂早在20世纪60年代初,人们就已经发现,两种或者多种固体润滑剂混合使用时,由于不同固体润滑剂之间的协同作用,使得其润滑效果好于其中任何一种固体润滑剂单独作用㊂6.1㊀Ni基自润滑材料的多元复合固体润滑剂在过去的20年中,已经成功开发了一系列Ni 基的高温自润滑复合材料[58-62]㊂该类由Ni基体与固体润滑剂(Ag-BaF2/CaF2/LaF3-金属氧化物/无机盐)组成的自润滑复合材料,在很宽的温度范围(25~800ħ)和高强度(800ħ,500MPa的抗压强度)并存的情况下表现出优异的润滑性能(图2[59])㊂其良好的润滑特性(摩擦系数(0.23~ 0.34)和低磨损率(10-6~10-5mm3N-1m-1)解释为Ag㊁氟化物㊁无机盐的协同作用㊂当高于500ħ时,氟化物中的低共熔物从基体中逸出,发生由脆性到塑性的转变,可进一步提升润滑效果[60]㊂Zhen等[61]指出由于Ag膜的存在,真空环境中该类复合材料摩擦系数和磨损率均低于大气环境中的摩擦系数和磨损率,是一种很有潜力的航空㊁航天材料㊂此外Zhen等[62]的另一份研究表明,在Ag-BaF2-CaF2固体润滑剂的基础上再添质量分数为0.5%~1%的石墨可以使Ni基复合材料获得稳定的摩擦性能(摩擦系数(0.19~0.29)和磨损率(5.3ˑ10-6~2.3ˑ10-5mm3N-1m-1)㊂404㊀燕山大学学报2023图2㊀Ni 基自润滑复合材料的摩擦学性能Fig.2㊀Tribological properties of Ni basedself-lubricating composites6.2㊀Ni 3Al 基自润滑材料的多元复合固体润滑剂进一步研究表明[63-65],该类由Ni 3Al 基体与固体润滑剂(Ag-CaF 2-BaF 2)和增强材料(Cr,Mo 等金属元素)组成的自润滑复合材料,在从室温到1000ħ的宽温度范围内表现出低摩擦系数(μ<0.4)和低磨损率(10-6~10-4mm 3N -1m -1),且具有令人满意的机械性能(硬度>300HV,抗压强度>1000MP)㊂Zhu 等[65]采用热压烧结法制备的Ni 3Al-6.2BaF 2-3.8CaF 2-12.5Ag-20Cr 复合材料实现了室温到1000ħ的有效润滑(摩擦系数(0.24~0.37)和低磨损率(5.2ˑ10-5~2.3ˑ10-4mm 3N -1m -1))㊂Ni 3Al 基体良好的高温机械性能,Ag㊁氟化物㊁无机盐的协同润滑以及Cr 元素对基体的增强作用使得其可以实现更宽温度范围的有效润滑㊂与Ni 基自润滑复合材料相比,Ni 3Al 基自润滑复合材料则可实现更宽温度范围内的有效润滑,其润滑机理见图3[66]㊂6.3㊀TiAl 基自润滑材料的多元复合固体润滑剂近年来,由于航空㊁航天工业的需要,科研人员制备了一系列基于TiAl 基的高温自润滑复合材料[67-69]㊂该类由TiAl 基体与固体润滑剂(Ag-Ti 3SiC 2-BaF 2/CaF 2)组成的自润滑复合材料,具有硬度高(>500HV)㊁轻质(ρ<3.9g /cm 3)等优点㊂结果表明[66-68],Ag-Ti 3SiC 2-BaF 2-CaF 2润滑体系在宽温度范围内下具有良好的协同效应:低温时,银扩散到金属基体的摩擦表面形成了一层富Ag 的摩擦膜,高温时,由于BaF 2㊁CaF 2的挤压和Ti 的氧化,在摩擦表面形成了一层含氟化物和氧化物的摩擦膜㊂但是,从室温到800ħ的宽温度范围内其摩擦系数(μ>0.3)和磨损率(10-4mm 3N -1m -1)较高,摩擦学性能有待进一步提高㊂图3㊀宽温度范围内Ni 3Al 基自润滑复合材料的润滑机理Fig.3㊀Lubrication mechanism of Ni 3Al based self-lubricating composites in a wide temperature range㊀㊀综上,可得出:1)多元复合固体润滑剂的协同作用在宽温度范围内对改善复合材料的摩擦学性能起重要作用;2)选择高温机械性能优异的金属基体以及适当添加Cr㊁Mo 等金属元素可实现更宽温度范围的有效润滑;3)Ag 与氟化物/无机盐/MAX 金属陶瓷材料等高温固体润滑剂的组合具有极佳的协同润滑作用㊂6.4㊀Fe /Cu /Ag 等金属基自润滑材料的多元复合固体润滑剂㊀㊀人们对多元复合固体润滑剂对Fe [70-71]㊁Cu [72]㊁Ag [73]等金属基体性能影响也进行了大量研究㊂Li 等[71]发现以LaF 3和MoS 2作为润滑组元的Fe 基复合材料可显示出超低的摩擦系数(0.09),。
固体润滑材料在我国空间技术中的应用研究
固体润滑材料在我国空间技术中的应用研究随着人类对空间探索的深入和发展，对航天器材料的要求越来越高，要求其具有较好的耐高温性能、耐腐蚀性能等。
同时，由于航天器在空间中工作的环境十分恶劣，机械设备的运动润滑也对材料的要求提出了更高的要求。
固体润滑材料可以作为一种重要的润滑技术手段，广泛应用于航空航天领域中，以保障机械设备的稳定运行。
本文将讨论固体润滑材料在我国空间技术中的应用研究。
固体润滑材料在我国空间技术中应用研究的背景随着我国航天技术的不断发展，掌握更多先进的材料技术已成为我国航天事业迈向更高层次的必要条件。
在空间探索领域，一些重要装置，如扩展臂、降落伞、保护罩等，需要进行旋转或摩擦运动。
此时，润滑就是非常必要的，且对润滑材料的制备技术、质量、性能提出了更高的要求。
固体润滑材料的研究内容固体润滑材料的优点在于，与液体和气体润滑相比，它具有更长的使用寿命和更好的工作稳定性。
此外，它对润滑点周边的环境要求低，能够高温高压下仍能保持良好的润滑性能。
一般来说，固体润滑材料是指一种粉末状的纳米材料，它们可以添加到复合材料、金属涂层、液体润滑油、润滑脂中。
在我国空间技术应用中主要研究的有以下类别：1、纳米润滑粉末这是一种具有微小粒径的颗粒材料，通过它的表面能力附着在润滑点周围，可以提高润滑强度，减少磨损损失，延长设备使用寿命。
2、光学涂层光学涂层的实际运用中往往与航空、航天、透镜和LED等光学器件密切相关，具有抗辐射、耐高温、高光滑度的特性。
3、热传递涂层热传递涂层将固体润滑材料与其他传热材料结合使用，能够在高温高压环境下实现优加的热传递效果，使得设备可以更好地保持工作温度。
固体润滑材料在齿轮传动系统的应用在齿轮系统中，传统的润滑方式是液体润滑，但随着技术的发展，固体润滑技术逐渐成为了齿轮系统的主流，具有以下优点：1、延长使用寿命固体润滑材料能够形成一层保护层，抵御外来物质的进入，从而可显著延长齿轮的使用寿命。
固体润滑及其研究的重要性
固体润滑及其研究的重要性固体润滑是指使用固体材料来减少接触面之间的摩擦和磨损。
相比较于液体和气体润滑，固体润滑不仅具有良好的稳定性和耐高温性能，还能够使用在恶劣的环境中，如高压和低温下。
因此，固体润滑在机械、电子、航空等领域都有广泛应用。
近年来，固体润滑的研究已成为材料科学领域的研究热点。
传统的固体润滑材料如石墨、膨润土等，已经被更先进的材料取代，例如纳米材料、金属基复合材料等。
这些新材料不仅可以提供更好的润滑性能，还具有较低的摩擦系数和更长的使用寿命。
固体润滑研究的重要性在于，它直接关系到机械设备的性能和寿命。
良好的润滑可以减少机械设备的磨损，延长使用寿命，提高效率和可靠性。
另外，固体润滑还可以减少环境污染和能源消耗，具有重要的环保意义。
在研究固体润滑方面，需要从多个方面入手。
首先，需要开发新型的固体润滑材料，如纳米材料、金属基复合材料等，以提高润滑性能和使用寿命。
其次，需要对固体润滑机理进行深入的研究，探究摩擦和磨损过程中润滑剂的作用机理。
同时，还需要开发新型的润滑膜检测方法，以实现对润滑剂在工作过程中的实时监测和控制。
总之，固体润滑在现代工业中的应用和发展具有广泛的前景。
未来，随着科技的不断进步和技术的不断创新，固体润滑的研究将会变得越来越重要。
在机械制造行业，减少机械设备的磨损和摩擦系数可以大幅提高生产效率。
固体润滑材料的优点在于其经济性和效率性。
与传统液体润滑方式相比，固体润滑不仅可以减少生产成本，而且具有更稳定的性能和更长的使用寿命。
此外，固体润滑还可以对生产环境产生积极的影响。
相比于油膜润滑剂，固体润滑剂使用量较小，减少了环境污染和能耗。
固体润滑在航空领域中的应用尤其重要。
对于存在特殊环境要求和飞行时间较长的飞机来说，机械设备寿命的延长可以使得机身部件等能够更长时间地运行，从而减少故障发生率，并降低维护成本。
同时，固体润滑还可以更好地适应高温、低压和高空气动力学环境，提高设备的可靠性和稳定性。
高温固体润滑材料的研究现状
第26卷 第6期2003年 11月 兵器材料科学与工程ORDNANCE MATERIAL SCIENCE AND EN GINEERIN GVol126 No16 Nov. 2003高温固体润滑材料的研究现状 Ξ薛茂权,熊党生,闫 杰(南京理工大学材料科学与工程系,南京210094)摘 要:为了满足国防高科技的发展,迫切需要研制从常温到高温下都具有良好减摩耐磨性能的摩擦学材料。
对近来高温固体润滑摩擦材料的发展进行了综述,分别就金属基润滑材料,陶瓷基润滑材料及稀土化合物的高温润滑作用三方面的研究进行了比较全面的介绍,并在此基础上提出了高温摩擦学研究的几个值得关注的问题。
关键词:高温摩擦学;摩擦磨损性能;自润滑中图分类号:TH117 文献标识码:A 文章编号:1004—244X(2003)06—0058—05 随着现代科学技术的发展,特别是各国对航天技术和空间技术的高度重视,使材料在高温条件下的摩擦、磨损与润滑问题日益受到关注。
一般的润滑油脂由于在高温环境下都具有容易蒸发,因而研究高温润滑材料具有重要意义。
早期的研究发现单一的固体润滑剂,虽然具有高温润滑减摩作用,但其有一定的温度范围。
M.B. Peterson等[1]考察了大量氧化物的高温摩擦学特性,发现除PbO等少数氧化物在较宽温度范围内具有润滑性外,其它氧化物作为润滑剂的使用温度却都很窄。
研究表明,一些常见的固体润滑剂(如MoS2和石墨等)在高温下容易氧化而失效,另一些固体润滑剂虽然在高温下具有良好的抗氧化性能和摩擦因数低的特点,但其在低温下的摩擦因数却都很高[2]。
因此,研究高温,特别是在宽温度范围内具有良好减摩耐磨性能的材料成为材料及固体润滑领域的研究热点。
1 高温润滑金属材料李诗卓和M.B.Peterson等利用自生氧化膜减摩作用原理研制了Ni-Cu-Re和Co-Cu-Re高温自润滑合金,并探讨过它们的高温减摩机理[3-5]。
他们还研究了添加Ti,W,Ta等元素对镍基合金的高温摩擦学性能的影响。
固体润滑材料的发展状况
固体润滑材料的发展状况发布时间：2021-03-29T10:46:51.727Z 来源：《文化研究》2021年3月下作者：张金洪、谭杰森[导读] 润滑技术在我国有悠久的发展历史,因此本文将按一般的分类方法,将它分为固体粉末润滑剂、固体润滑膜、自润滑复合材料三大类来介绍它的发展概况。
重庆工商大学张金洪、谭杰森 400020摘要：润滑技术在我国有悠久的发展历史,因此本文将按一般的分类方法,将它分为固体粉末润滑剂、固体润滑膜、自润滑复合材料三大类来介绍它的发展概况。
一、固体粉末润滑剂1.作为润滑油脂添加剂此项研究工作在我国约始于五十年代末期。
到目前为止,作为润滑油脂添加剂的固体粉末润滑剂主要有二硫化泪、石墨、氟化石墨、聚四氟乙烯、二硒化泥、二硫化钨等等。
作为添加剂来改性润滑油脂的效果是明显的。
如二硫化泪、石墨、氟化石墨分别添加在硅油一锉皂脂K K一3和矿油一锉皂脂3 0 4中,在温度法四球机上作抗摩性能对比的结果表明,在硅油脂中,氟化石墨有较好的效果;在矿油中则是添加二硫化泪有较好的效果。
2.粉末飞溅润滑直接将固体粉末润滑剂放在需要润滑的部件的密封箱中,利用转动部件使粉末飞扬起来,然后落到需要润滑的摩擦面上,从而得到润滑效果。
将固体粉末润滑剂直接加入到需要润滑的摩擦表面,同样可以得到粉末润滑的效果。
如徐州重型机械厂在回火炉、闷火炉上的轴承就是直接用二硫化铂粉末进行润滑的。
他们成功地解决了原来用油脂润滑时,润滑脂在高温下的流失、冒烟、烟雾污染的问题。
此外,实践证明,用固体粉末润滑剂作为机械零部件跑合期的润滑剂,其效果比用油脂润滑好。
3.制成悬浮液来进行润滑将固体粉末润滑剂制成悬浮液(或乳液)浸渍在多孔的青铜或铬、铁、镍等烧结材料中,作成具有自润滑性能的轴承、轴套、压缩机活塞环、导向环等等来使用。
这种使用方法目前国内已经取得了很好的结果[5]的。
国营安东机械厂的有关人员曾将二硫化铝粉末与酒精按不同配比制成悬浮液浸渍不同型号的磨床砂轮,发现磨床砂轮的消耗量因而降低到原来消耗量的二分之一,同时还减少了砂轮的修正时间和次数、消除了磨削加工的挤压噪声、还可以提高磨削加工的进刀量(可由0.05一0.15毫米增大到0.3毫米)。
空间技术用固体润滑的发展现状与展望
空间技术用固体润滑的发展现状与展望空间技术是我们探索太空的重要领域，随着人类对太空研究的不断深入，空间技术也在不断发展。
其中，固体润滑技术是空间技术中的一项重要进展，它可以提高机械设备的使用寿命，保证航天器和卫星的可靠运行。
本文将介绍固体润滑技术在空间技术中的发展现状和展望。
一、发展现状固体润滑是指通过在机械运动部件的摩擦表面上形成一个极薄的润滑膜，使得机械运动部件在运转时减少摩擦、磨损和热损失，从而提高机械设备的使用寿命和性能。
与液体润滑相比，固体润滑具有较高的温度稳定性、抗氧化性和化学稳定性，因此更适合应用于航天器和卫星等高温、高真空、高辐射环境中。
目前，固体润滑技术在航空航天领域得到广泛应用，主要应用在轮轴轴承、减震器、推进器等机械部件上。
例如，美国宇航局（NASA）在发射火箭之前会在发动机燃烧室内涂上一层石墨润滑剂，以减少高温高压下的摩擦和磨损。
同时，固体润滑技术也在卫星环境下得到了广泛的应用。
例如中国的鹊桥号着陆器上就采用了多种固体润滑剂，保证着陆器的可靠运行。
二、发展趋势未来，固体润滑技术的应用将会更加广泛，并且会面临着一些新的挑战。
下面介绍两个方面的发展趋势：1、多功能化固体润滑技术将向多功能化方向发展，即通过改变润滑剂的组分和添加相应的功能性附加剂，使其既能够实现润滑减摩的功能，同时也可以起到智能传感、防腐防护等多种功能。
例如，固体润滑剂中添加纳米材料可以提高其机械强度和温度稳定性，从而可以应用在更加苛刻的高温、高速、高负荷环境下；添加复合材料可以提高其防护和抗磨性能，从而使其在高辐射环境下能够更加稳定地运行。
2、智能化固体润滑技术将向智能化方向发展，即通过与传感器、监测设备等技术的融合，实现对机械部件状态进行实时监测，从而实现对运行状态和润滑剂状况的智能化控制。
例如，多功能固体润滑剂可以通过传感器实现实时监测机械部件的运行情况和润滑膜的厚度，从而实现对润滑状态的自适应控制。
三、结论固体润滑技术是空间技术中的一个重要进展，它可以提高航天器和卫星的可靠性和使用寿命。
固体自润滑材料及其研究趋势
2007年第 12期
杨威锋: 固体自润滑材料及其研究趋势
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一般不仅不会损害原基体材料的承载能力, 相反还会 一定程度地提高材料的承载能力。 1 2 非金属自润滑材料
非金属 固 体自 润滑 材料, 主要 指的 是 碳类 ( 石 墨、碳纳米管等 ) 和陶瓷类自润滑材料 [ 9- 10] 。 1 2 1 碳类自润滑材料
金属基自润滑材料有 2种: 一种是硬质相分布于 软质基体中, 如青铜中 添加 C r2O3硬质 颗粒, 硼、硅 基体中添加碳化钨等。另外一种是以具有较高强度的 合金作为基体, 固体润滑剂作为分散相, 其中合金基 体起支撑负 荷和 粘 结作 用, 固 体 润滑 剂 起到 减 摩作 用。目前, N i基、 Co 基及 N i C r基 高温 耐 热合 金为 自润滑材料研究较多, 已 经实现 商品化 的有 密封环、 干摩擦轴承等。在铁基、镍基高温合金中添加适量的 硫或硒, 利用它们与合金中的某些元素反应生成固体 润滑剂, 可以有效地改善合金摩擦学特性。研究结果 表明, 在金属基复合材料 中添加 适量的 固体 润滑剂,
金属化合物自润滑材料通常是作为固体润滑剂添 加到其它材料中使用的, 其种类较多, 如硫化物、金 属氧化物、氟化物、氮化物、硒化物、金属盐等。其
中金属硫化物是应用最普 遍的一 类重要 自润 滑材料, 如二硫 化 钼 ( M oS2 )。 M oS2 具 有 优 良 的 润 滑 性 能, 呈六角形晶体层状结构, M o原子和 S原 子之 间化学 键结合, 非常牢固, 但分子层之间结合能力极弱, 因 而界面分子层极易滑动形成良好润滑。一般来说, 在 有氧环境下, 层状晶体结构的固体润滑剂在低温时有 效, 因此 M oS2 等在大气 中高温 下会 发生氧 化, 但在 高温真空下却表现出优异润滑性能。 1 1 3 金属基自润滑材料
超低温环境固体润滑研究的发展现状
超低温环境固体润滑研究的发展现状超低温环境固体润滑研究的发展现状随着科学技术的发展，超低温润滑在各个领域中得到了广泛的应用。
由于超低温环境下润滑剂的粘度很低，摩擦系数很小，使得机械系统可以在极度恶劣的环境中运转，提高了机械系统的效率和寿命。
而固体润滑作为一种能够在极端条件下提供有效摩擦和磨损控制的润滑方式，广泛应用于航空航天、核工业等高科技领域中。
因此，研究超低温环境下的固体润滑机制及其新型材料的开发是目前固体润滑研究中的热点问题。
在超低温环境下，传统的润滑材料（例如液体或膏状润滑剂）失去了其润滑性能，而固体润滑材料则具有更好的适应能力。
通常，固体润滑材料可分为两类：一类是晶格保持结构不变的固体润滑材料，如多晶硅、纳米晶金、石墨等；另一类是随温度变化而发生相变的固体润滑材料，如液晶、塑晶和聚合物等。
然而，由于超低温环境下的固体润滑机制与常温下的机制不同，因此现有的固体润滑材料在超低温下的表现表现并不能得到有效的应用。
近年来，越来越多的科学家开始关注超低温固体润滑的研究，探索新型的固体润滑材料，以满足不同领域的需求。
一种新型的超低温固体润滑材料是纳米级润滑复合材料。
这种材料是由纳米级润滑剂和高分子基体组成的复合材料。
纳米级润滑剂的极小尺寸使得其能够快速地扩散到高温和高压区域，从而大大减少了摩擦和磨损。
此外，高分子基体具有良好的抗化学侵蚀性和高温稳定性。
因此，这种纳米级润滑复合材料是一种很有潜力的超低温固体润滑材料。
另一方面，研究人员还关注了“液－固”复合润滑材料的研究。
这种材料是由一种液体润滑剂和一种固体材料组成的复合材料。
液体润滑剂可以在超低温环境下润滑材料表面，而固体材料可以提供额外的支撑和保护。
这种材料在超低温环境下具有良好的润滑性和抗磨损性能，成为另一种研究热点。
总之，超低温固体润滑材料的研究对于改善机械系统的效率和寿命具有重大的意义。
虽然现有的研究仍然存在一些挑战，例如材料与机械系统的兼容性、制备工艺等问题，但随着科学技术的不断进步，这些问题有望得到逐步解决。
创新润滑材料,服务国家需求――固体润滑国家重点实验室发展历程
创新润滑材料，服务国家需求――固体润滑国家重点实验室发展历程固体润滑是一种以固态材料为基础的、无需液态润滑剂的新型润滑技术。
自上世纪60年代开始，我国就开始了对固体润滑材料的研究。
为了加强对这一领域的研究，提高我国固体润滑材料的发展水平，1992年，固体润滑国家重点实验室在中国科学院理化技术研究所成立。
至今，固体润滑国家重点实验室已经成为了我国研究固体润滑材料的重要基地之一，其发展历程值得关注。
在实验室成立之初，实验室开始了对多种固体润滑材料的开发和研究，以期在生产与工程应用中推广使用。
实验室的研究方向主要集中在纳米复合固体润滑材料和纳米碳材料等。
纳米复合固体润滑材料的研究主要侧重于提高材料的硬度，同时保证材料的良好润滑效果。
这种复合材料将硬度较高的固体材料与润滑特性较好的固体材料混合，能够在超高负载下保持的高效润滑效果，成为航空航天等领域的优选材料。
纳米碳材料则主要用于制作高性能的润滑剂。
石墨烯、碳纳米棒等碳材料的巨大表面积和特殊结构使其易于滑动，从而在复杂应力场中表现出卓越的润滑性能。
除了开发新材料外，实验室还专注于制备和应用高效润滑技术和装备。
例如，实验室发展了能够在线测量润滑剂性能和性质的技术，该技术能够对润滑剂进行实时监控，预测润滑剂的寿命和更换时机，从而保证生产的高效性和系统的稳定性。
此外，实验室还积极探索可持续发展的固体润滑材料，如天然物质和再生材料，为保障环境可持续发展提供技术支持。
总之，固体润滑国家重点实验室在绿色环保、高效节能等方面一直贡献卓著。
我们相信，在实验室持续的创新努力和技术迭代下，我国固体润滑材料行业将会更加成熟。
为了更好地服务国家需求，固体润滑国家重点实验室还积极开展与产业界、政府部门的合作和交流，推进固体润滑技术的应用和推广。
实验室与多家企业建立了紧密的合作关系，共同开发和应用固体润滑技术，助力企业提升产品质量和生产效率。
与此同时，实验室还积极参与制定固体润滑行业的标准和规范，并不断推进固体润滑技术的标准化。
先进润滑材料的研究与开发
先进润滑材料的研究与开发在现代工业生产中，润滑材料是不可或缺的重要组成部分。
先进润滑材料的研究与开发，具有关乎整个工业领域的重要意义。
本文将从润滑材料的特性和分类、先进润滑材料的研究方向和应用前景等方面进行探讨。
润滑材料是通过减少接触摩擦和磨损，减少能量损失，降低温度和噪音，以及延长设备使用寿命的材料。
根据润滑原理的不同，润滑材料通常分为固体润滑材料和液体润滑材料两大类。
固体润滑材料是一类具有良好润滑性能的固体物质。
其中，最常见的是常用于高温、高压条件下的固体润滑薄膜材料，如石墨、二硫化钼等。
这些材料能形成有效的薄膜层，减少摩擦和磨损，提高设备的工作效率和可靠性。
另外，还有一些新型的纳米材料在固体润滑方面也展现出了巨大的应用潜力。
例如，石墨烯具有出色的润滑性能和热传导性能，因此成为研究的热点之一。
液体润滑材料通常是一种粘度适中的流体，被用于在机械零件表面形成润滑膜，降低接触摩擦。
常见的液体润滑材料包括润滑油、润滑脂、润滑脂膜等。
这些液体润滑材料具有良好的流动性和润滑性，能够有效地减少摩擦和磨损，降低机械零件的温度和噪音。
而今，随着纳米技术的发展，一些新型的液体润滑材料也开始涌现。
例如，纳米润滑油能够在接触表面形成超薄保护膜，提供更持久的润滑效果。
随着科技的不断发展，先进润滑材料的研究方向也越来越多元化。
其中，绿色环保型润滑材料的研究是一个重要的方向。
传统的润滑材料中，往往含有一些有害物质，对环境造成负面影响。
而绿色环保型润滑材料则致力于开发一类对环境友好、生物降解性能优良、使用寿命长的润滑材料。
这一研究方向的发展，可以为工业生产带来更为可持续和环保的解决方案。
另外一个重要的研究方向是基于智能材料的润滑材料研究。
智能材料是指能够根据外界环境变化自主调节其性能的一类材料。
在润滑材料领域，智能材料的发展可以使润滑材料能够根据设备工作状态自动调节其润滑性能。
例如，温度敏感型润滑材料能够在高温环境下提供更好的润滑效果，从而保证设备的正常运行。
2024年润滑材料市场发展现状
2024年润滑材料市场发展现状概述润滑材料是一种广泛应用于各种机械设备中的物质，用于减少摩擦和磨损，保护设备，并维持其正常运行。
润滑材料市场是一个重要的行业，与许多领域密切相关，如工业生产、汽车、航空航天等。
本文将探讨润滑材料市场的发展现状。
市场规模润滑材料市场在全球范围内具有巨大的规模。
根据市场研究公司的报告，润滑材料市场的总价值在过去几年中保持稳定增长，预计在未来几年内将继续增长。
亚太地区是全球润滑材料市场最大的消费地区，其市场规模占据全球市场的相当大份额。
市场驱动因素润滑材料市场的发展受到多种因素的驱动。
首先，工业生产的增长对润滑材料的需求有着直接影响。
随着工业化进程的加快，润滑材料在工业制造领域的需求不断增加。
其次，汽车工业的发展也是润滑材料市场增长的关键因素之一。
随着汽车保有量的增加，对润滑材料的需求也随之增长。
此外，航空航天行业的快速发展也对润滑材料市场产生了积极的影响。
市场趋势润滑材料市场的发展正朝着以下几个趋势发展。
首先，环保意识的提高推动了对可持续和环保润滑材料的需求增长。
随着人们对环境问题的关注度不断加深，对环保润滑材料的需求也在增加。
其次，高性能润滑材料的需求也在不断增加。
随着机械设备的复杂化和多样化，对具有特殊性能（如高温、高压、低摩擦等）的润滑材料的需求也在增加。
此外，智能制造的兴起也对润滑材料市场产生了积极的影响。
智能制造需要更高效、智能化的润滑材料来满足设备的要求。
市场竞争润滑材料市场是一个竞争激烈的市场，有众多的供应商竞争市场份额。
大型跨国公司在市场上占据主导地位，但也有许多中小型企业进入市场，提供定制化和专业化的润滑材料产品。
市场上的竞争主要基于产品质量、价格和服务等因素。
市场前景润滑材料市场的前景看好。
随着全球工业化进程的深入和技术的不断进步，对润滑材料的需求将继续增长。
新兴产业的发展也将为润滑材料市场提供机遇。
例如，新能源汽车产业的兴起将对润滑材料市场产生积极影响。
我国固体润滑材料的发展概况
我国固体润滑材料的发展概况随着工业技术的不断发展，固体润滑材料的应用范围也日益扩大。
在我国，固体润滑材料的发展经历了从初期的引进、模仿到后来的自主创新和高端研发的历程。
20世纪60年代，我国引进了一些固体润滑材料的生产技术和设备，开始了固体润滑材料的生产和应用。
当时主要采用的是模仿和改进的方式，生产的产品性能较为低格，仅能满足国内一些低端市场的需求。
20世纪80年代以后，我国逐渐开始进行自主创新和技术研发，加强固体润滑材料的开发和生产。
针对国内的特殊需求，我国开始着手研发新型的高性能固体润滑材料，涌现出了一批优秀的企业和科研机构。
在这一时期，我国的固体润滑材料研究和生产水平取得了长足进展，初步打破了国外的垄断局面。
随着世界科技的不断发展，我国固体润滑材料的研发和生产也进入到了高端领域。
自2010年以来，我国在进口替代方面取得了重要的进展，开发出多种石墨、钢铁、航空、半导体等高端润滑材料，产品性能得到显著提升。
同时，还加快了技术创新和产品研发，实现了固体润滑材料从过去的“跟随”到现在的“领先”，使得国内固体润滑材料的市场占比逐步提升。
但是，与国外相比，我国的固体润滑材料研究还面临着一些困难和挑战。
例如，相比国外润滑材料生产的规模，我国的固体润滑材料产量还存在较大差距；另外，我国的固体润滑材料研究和生产还不够成熟，很多关键技术和领域仍未充分掌握。
因此，我国在未来的固体润滑材料研究和生产中，需要加强技术创新和产业升级，加快产品研发和产业化进程，推动固体润滑材料产业健康快速发展。
除了加强技术创新和产业升级，我国固体润滑材料的研究和生产还需要做好以下方面的工作。
首先，加强基础研究，提高国内固体润滑材料的核心技术。
科研机构应该注重基础研究，壮大自主研发能力，加强与国际间的合作，拓宽研究思路，从而更好地推进固体润滑材料的发展。
其次，加强标准制定和质量管理，确保固体润滑材料产品的质量和可靠性。
国家应该出台严格的生产标准和质量管理制度，确保固体润滑材料产品的批量生产合规、符合安全标准，同时督促企业加强渠道管理和售后服务。
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,具有一系列优越的物
理、化学和生物性能
,其应用范围是传统陶瓷远远不
能比拟的。新型陶瓷按化学成分主要分为
2类
:一类
是纯氧化物陶瓷
,如
A l2O3、
ZrO2等
;另一类是非氧
化物系陶瓷
,如碳化物、硼化物、氮化物和硅化物
等。
目前
有氧环境下
,层状晶体结构的固体润滑剂在低温时有
(润滑油、润滑脂等
)完全不同的新型2等在大气中高温下会发生氧化
,但在
统润滑材料在摩擦界面上形成某种形式的流体或半流高温真空下却表现出优异润滑性能。
体膜而起到有效的润滑作用
,固体润滑材料则主要是11113 金属基自润滑材料
辐射性好
,在高温、高真空及辐照下稳定
,挥发物少。
其中热塑性
PI长期使用温度一般在
-240～260 ℃,热
固性
PI的长期使用温度可达到
300℃以上。
PI具有
良好的机械性能
,摩擦性能仅次
PTFE,在与金属干
摩擦时
,可向对偶面发生转移
,起到自润滑作用
,如含硼材料在高温下可
在表面生成
B2O3 ,在冷却过程自发与空气中的水蒸
气反应进而形成
H3BO3 ,由于
H3BO3具有层状晶体
多壁碳纳米管在室
羟基苯甲酸酯
( Ekonol)等
[13-16]。
11311 聚四氟乙烯
( PTFE)
PTFE分子结构规整、化学稳定性好
111 金属
(基
)自润滑材料自润滑材料研究较多
,已经实现商品化的有密封环、
金属自润滑材料是未来高温、高载荷等苛刻条件干摩擦轴承等。在铁基、镍基高温合金中添加适量的
实现润滑的重要研究方向
,包括有直接应用于材料表硫或硒
,利用它们与合金中的某些元素反应生成固体
润滑剂
,可以有效地改善合金摩擦学特性。研究结果
,在各个行业中有着越来越广
泛的应用。在分析固体自润滑机制的基础上
,介绍了常用的固体润滑材料性能及使用特性
,并展望了固体自润滑材料的
研究趋势。
关键词
:固体自润滑
;摩擦
;研究趋势
中图分类号
: TH117 文献标识码
:B 文章编号
: 0254 -0150 (2007) 12 -118 -3
,并且发现摩擦表面有玻璃态物质
形成
,细晶组织和玻璃态物质的形成降低了摩擦接触
面的粗糙度
,改善了摩擦学特性
;在
1 200 ℃,摩擦
表面由塑性变形发展到软化态
,出现流体动力润滑
,
使摩擦磨损进一步降低。
(2)一定条件下发生化学反应在材料表面原位
生成具有润滑作用的反应膜
,新型陶瓷自润滑材料实现的方式可以归结
为
3类
:
(1)一定条件下
,陶瓷材料具有自润滑效应
:
如六方
BN,其层间滑移是产生自润滑低摩擦的主要
原因。而
A l2O3则是由于在不同的温度下表现出不同
磨损机制
,例如其在
1 000℃摩擦表面发生动态结
晶
,形成细晶组织
有层状结构
,层与层之间的滑移能产生良好的自润滑
效果
,是应用非常广泛的一种固体润滑剂。从室温到
它的氧化温度
550℃之前
,石墨的摩擦因数是随温度
上升而下降的。由于它可吸附水气而使层间易于滑
动
,所以在潮湿介质中的摩擦磨损性能比在干燥环境
中要好。
[11 ]
从
宜在高温下使用;有吸湿性,
依靠材料本身或其转移膜的低剪切特性而具有优良的金属基自润滑材料有
2种
:一种是硬质相分布于
抗磨和减摩的作用。通常固体自润滑材料是以粉末、软质基体中
,如青铜中添加
Cr2O3硬质颗粒
,硼、硅
薄膜、表面涂层、整体材料或复合材料的形式使用。基体中添加碳化钨等。另外一种是以具有较高强度的
属材料相互对磨时,通常在金属表面形成聚合物转移
膜,这也是其具有自润滑效应的原因。为了改善其机
械性能,尤其是摩擦学性能,常在其中添加聚四氟乙
烯( PTFE)、聚丙烯腈( PAN)
213 新型的自润滑方式的研究
( 1)在一定条件下具有自润滑性能:在特定压
力、温度或相对运动速度下具有自润滑效果,如
械性能,尤其是摩擦学性能,常在其中添加聚四氟乙
近年来随着科学技术的发展
,对各种设备及零部层的软金属、作为润滑剂的金属化合物以及以金属为
件性能提出了越来越高的要求。而摩擦磨损是普遍存主体的金属基自润滑材料
[6-8]
在的自然现象
,世界摩擦学会的统计表明
,摩擦损失
了世界一次性能源的
1 /3以上
,磨损每年造成的损失
约占国民生产总值的
种润滑方式
,但适用的温度范围较窄
,在高温作用下铅
(锡
)青铜滑动轴承等之中。
承载能力下降、润滑性能衰减
,还会造成环境污染等11112 金属化合物自润滑材料
问题。因此
,工况恶劣的场合下
,传统的润滑方法已金属化合物自润滑材料通常是作为固体润滑剂添
难以满足要求。对于那些长期处于高温、高速、重加到其它材料中使用的
,
电子、生物、航天航空等高科技领域
,是润滑领域最呈六角形晶体层状结构
, Mo原子和
S原子之间化学
具有发展前景的一个方向
[2-4]。
键结合
,非常牢固
,但分子层之间结合能力极弱
,因
1 固体自润滑材料研究现状而界面分子层极易滑动形成良好润滑。一般来说
,在
固体自润滑材料是一类概念上与传统润滑材料
( 3)在陶瓷材料中直接添加固体润滑剂。
113 高分子(基)自润滑材料
高分子润滑材料根据其温度特性分为热塑性和热
固性2大类。与其它固体润滑剂相比较,高分子材料
作为滑动部件具有以下优点[ 12 ] :①质地较软,不损
伤对偶材料,且能有效地吸收振动,无噪声;②化
学稳定性好,摩擦磨损对气氛的依赖性小,在水中或
2007年第
12期杨威锋
:固体自润滑材料及其研究趋势
碳纳米管因其管状结构和独特的长径比,不
仅可起到增强增韧的作用,更使其具有独特的润滑机
制。摩擦过程中,一方面碳纳米管能够在摩擦副之间
发生滚动,起到支承负荷的“,
结构可实现自润滑,因而原位生成自润滑膜是一种新
的润滑概念。
间隙大,
有:聚四氟乙烯
酮
而有减摩抗磨的效果;另一方面,
也能够起到自润滑的作
用
,11212 陶瓷类自润滑材料
温下层间很容易发生滑动,
从而提高减摩抗磨性能。
陶瓷材料具有耐高温、耐腐蚀及硬度高等特点
,
可在苛刻环境下使用。传统陶瓷主要采用天然的岩
石、矿物、粘土等为原料
,新型陶瓷则是人工合成的
它们在
PTFE层状结构中形成网状结点
,从而提高了
刚度、导热性、抗蠕变能力
,同时大大提高耐磨性。
11312 聚酰亚胺
( P I)
PI分子主链中具有十分稳定的酰亚胺芳杂环结
构
,高温下具有其它特种工程塑料所不可比拟的优良
综合性能
,其拉伸强度可达
200 MPa,且耐热性和耐
海中也能使用;③低温性能好,即使在液氨、液氢
的超低温条件下仍能发挥其润滑作用,在真空中同样
可以应用;④具有优良的抗油、耐腐蚀性;⑤电绝
缘性优良。其缺点为:机械强度低,承载能力差;不
时效变化明显;轴承的
因而配合精度低。目前常见的自润滑聚合物
( PTFE)、聚酰亚胺( P I)、聚醚醚
( PEEK)、超高分子量聚乙烯(UHMW PE)及聚对
一般不仅不会损害原基体材料的承载能力
,相反还会
一定程度地提高材料的承载能力。
112 非金属自润滑材料
非金属固体自润滑材料
,主要指的是碳类
(石
墨、碳纳米管等
)和陶瓷类自润滑材料
[9 -10]。
11211 碳类自润滑材料
石墨不仅具有良好的导热性和耐高温性能
,更具
自润滑材料一般分为
3大类
:金属
(基
)自润滑材合金作为基体
,固体润滑剂作为分散相
,其中合金基
料、非金属
(基
)自润滑材料、高分子
(基
)自润体起支撑负荷和粘结作用
,固体润滑剂起到减摩作
滑材料
[5]。
用。目前
, Ni基、
Co基及
Ni2Cr基高温耐热合金为
,并
且静摩擦因数与动摩擦因数很接近
,防止爬行的能力
好。新型的热塑性
PI与传统的热固性
PI相比
,显示
出绝对的加工优势
,可用喷涂、挤出、注塑、模压等
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