Solid FeS lubricant: a possible alternative to MoS2 for Cu-Fe-based friction materials

Molybdenum disulfide (MoS2) is one of the most commonly used solid lubricants for Cu-Fe-based friction materials.Nevertheless,MoS2 reacts with metal matrices to produce metal sulfides (e.g.,FeS) and Mo during sintering,and the lubricity of the composite may be related to the generation of FeS.Herein,the use of FeS as an alternative to MoS2 for producing Cu-Fe-based friction materials was investigated.According to the reaction principle of thermodynamics,two composites—one with MoS2 (Fe-Cu-MoS2 sample) and the other with FeS (FeS-Cu2S-Cu-Fe-Mo sample),were prepared and their friction behaviors and mechanical properties were compared.The results showed that MoS2 reacted with the Cu-Fe matrix to produce FeS,metallic ternary sulfides,and Mo when sintered at 1050℃.The MoS2-Cu-Fe and FeS-Cu2S-Cu-Fe-Mo samples thereby exhibited similar characteristics with respect to phase composition,density,hardness,and tribological behaviors.Micrographs of the worn surfaces revealed that the stable friction regime for both composites stemmed from the iron sulfides friction layers rather than from the molybdenum sulfides layers.     

纳米二硫化钼粉体制备及其摩擦学性能

以钼酸铵和硫化铵为原料,通过化学沉淀法制备了纳米二硫化钼颗粒,利用透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)对粉体粒子形貌、大小和相结构进行了分析.利用立式万能摩擦磨损试验机测定了纳米二硫化钼的摩擦学性能,采用扫描电子显微镜(SEM)和能量色散谱仪(EDS)观察分析了磨损表面形貌及表面元素组成.结果表明:制备的纳米二硫化钼是粒径为40~50 nm左右的球形颗粒,具有大量的悬空键和很高的表面活性;作为固体润滑剂能明显降低摩擦系数,提高摩擦副的耐磨性能,易于在摩擦表面形成牢固的吸附膜和化学反应膜.     

Recent Advances in Hard, Tough, and Low Friction Nanocomposite Coatings

Nanocomposite coatings demonstrate improved friction and wear responses under severe sliding conditions in extreme environments. This paper provides a review how thin film multilayers and nanocomposites result in hard, tough, low-friction coatings. Approaches to couple multilayered and nanocomposite materials with other surface engineering strategies to achieve higher levels of performance in a variety of tribological applications are also discussed. Encapsulating lubricious phases in hard nanocomposite matri- ces is one approach that is discussed in detail. Results from state-of-the-art ＂chameleon＂ nanocomposites that exhibit reversible adaptability to ambient humidity or temperature are presented.     

颗粒对液-固二相润滑摩擦和温度特性影响的试验研究

文章研究了润滑油中含有固体颗粒时对摩擦副摩擦和温度特性的影响,试验在HDM20端面摩擦磨损试验机上进行,试验采用3种微米级的固体颗粒添加剂,即Al2O3、MoS2和石墨粉, 在线测量了温度的变化过程和摩擦系数;结果表明,较软的MoS2和石墨粉降低了温度,减小摩擦系数,较硬的Al2O3颗粒升高了温度,容易使摩擦副擦伤;颗粒加入量对温度和摩擦特性有明显影响,在该文研究工况下,1.5 μm的石墨粉质量分数控制在5%以内对润滑有一定改善作用,在1%时效果最好.选用1.5 μm、2.3 μm、4.0 μm、10 μm、15 μm、30 μm粒径的石墨颗粒进行了试验研究,发现从1.5 ～4.0 μm时,随着颗粒粒径的增大温度变高,摩擦系数变大,从4 ～30 μm时,随着颗粒粒径的增大温度变低,摩擦系数变小.     

微晶二氧化硅粉体添加剂的抗磨减摩作用

为研究微晶SiO2粉体添加剂的抗磨减摩作用,采用微晶SiO2矿物粉体作为润滑油添加剂,利用AMSLER摩擦磨损试验机研究45#钢摩擦副在添加剂润滑油润滑下的摩擦学特性.磨损后钢环表面的形貌和成分通过扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪进行分析.结果显示:以微晶SiO2粉体为添加剂润滑时在摩擦副表面形成一层陶瓷保护层.相比基础油,在微晶SiO2添加剂润滑油润滑条件下,摩擦副的接触状态由金属之间的摩擦磨损转化为自修复膜层之间的摩擦磨损.添加剂润滑油较基础油润滑条件下的摩擦系数大.摩擦磨损过程中自修复膜层的形成,隔离了金属摩擦副的直接接触,降低了试样磨损失重,具有良好的耐磨性能.     

干摩擦条件下金刚石复合膜摩擦学性能

在干摩擦条件下利用 SRV磨损试验机比较了在硬质合金基体上金刚石薄膜、石墨 /金刚石复合膜以及硬质合金 3种试样的摩擦学性能。利用扫描电子显微镜观察了试样和磨痕的表面形貌。利用表面形貌仪测试了磨损体积。研究了振动频率对试样的摩擦学性能影响。结果表明 ,在干摩擦条件下 ,金刚石薄膜与石墨 /金刚石复合膜的摩擦学性能差别不大 ,二者的磨损机理均为微断裂磨损。在干摩擦条件下 ,高频时金刚石薄膜的耐磨性是硬质合金耐磨性的 8～ 10倍 ,其原因是硬质合金的磨损机理存在着从粘着磨损到微断裂磨损的转变     

Cu-Fe基摩擦片摩擦磨损性能的研究

为探究带式运输机铜基摩擦片的摩擦学行为,采用粉末冶金工艺制备Cu-Fe基摩擦材料。在干式制动条件下用环-块摩擦磨损试验机研究摩擦片的摩擦学行为。探索铁元素对铜基复合材料摩擦片摩擦行为和磨损机理的作用。结果表明,与铜-石墨复合材料相比添加了铁元素的铜-石墨复合材料在高载荷下表现出更好的摩擦学性能,其在摩擦表面上形成的富含石墨的机械混合层(MML)更加稳定。     

MPTS/MPTES复合自组装薄膜的制备及摩擦磨损特性分析

采用分子自组装技术,在单晶硅表面制备3-巯丙基三甲氧基硅烷(MPTS)、3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(MPTES)薄膜以及MPTS/MPTES复合自组装薄膜,利用原子力显微镜（AFM）、X射线光电子能谱仪（XPS）及接触角测定仪对MPTS/MPTES复合薄膜的结构进行分析,并采用DF PM型动/静摩擦系数精密测定仪评价其摩擦磨损性能.结果表明,与MPTS薄膜和MPTES薄膜相比,MPTS/MPTES复合薄膜具有优异的疏水性和摩擦磨损性能,其原因在于MPTS/MPTES复合薄膜的分子体积较大并具有可移动性和特殊的柔韧性,其基底附近呈现出类似于固体紧密排列的结构并具有一定的刚性和承载能力.     

基于油润滑条件下的纳米单元表面优化作用机理

依据摩擦化学反应和作用模型的建立，研究了油润滑介质中纳米单元表面优化作用机制，认为纳米粒子油润滑表面优化行为是以下途径共同作用的结果：摩擦副表面短程作用力导致摩擦副近表面纳米粒子在表面富集，使表面润滑层(膜)的厚度增加、强度增大；表面富集的部分纳米粒子在摩擦条件下发生摩擦化学反应，生成新的化学转移膜；纳米粒子在摩擦过程中填平、抛光表面等。     

固体润滑剂对半金属摩擦材料性能的影响

半金属磨擦材料与金属对偶的磨擦起源于接触区附近的表面形变和粘着。各种固体润滑剂材料可在磨擦表面上生成牢固的、分子定向的转移膜，使磨擦表面的磨擦变为固体润滑剂之间的磨擦，从而降低其磨擦与磨损。研究表明，不同的固体润滑剂润滑效率不同，改性效果对温度的依赖主要与固体润滑剂本身的温度特性有关；当少量填充固体润滑剂时，对磨耗即有明显改善，而磨擦系数下降不大，但用量过多会使磨擦材料的磨擦系数下降过低，同时磨耗性能的改善也会下降；几种固体润滑剂复合使用会提高固体润滑剂改性效率。     

石墨烯作为润滑油添加剂在高温工况下的摩擦学性能

为了探究石墨烯作为润滑油添加剂在高温工况下摩擦学性能和抗黏着性能,采用四球摩擦磨损试验机对添加石墨烯的基础油进行摩擦磨损实验。用XRD对石墨烯进行表征,用基础油和添加不同质量分数的石墨烯润滑油进行对比。结果表明:在润滑油中添加石墨烯能显著提高摩擦副在高温工况下的摩擦学性能和抗黏着性能。在质量分数为0. 03%时,其摩擦系数约降低22. 5%,磨斑直径约减少48. 9%,抗黏着时间约增加44. 9%。     

一种镍基高温自润滑材料摩擦学特性的研究

研究了在Ni 2 0Cr合金粉中添加质量分数为 2 0 %MoS2 ,通过热压法制备得到的高温自润滑材料的摩擦学特性 .结果表明 :在高温摩擦过程中 ,材料中的硫化物共晶体是主要的润滑组元 ;材料与淬火W1 8Cr4V和YJ2对偶时的摩擦因数随着温度变化有所不同 ,但是磨损率都是随着温度升高而增大的 ,其高温下磨损形式主要为磨粒磨损 ;YJ2硬质合金表面生成的氧化物对材料减摩性能有很大影响     

气缸套表面微织构填充的摩擦学性能实验研究

为了探究气缸套表面微级织结构(简称微织构)填充的摩擦学性能,在其试样表面进行微织构并分别填充蛇纹石和二硫化钼微纳米粉。在高载和低载条件下,通过往复式摩擦磨损试验机进行实验,利用SEM、EDX观察试样表面形貌和元素成分,探索表面微织构填充气缸套试样的摩擦行为和磨损机理。结果表明:微织构填充气缸套试样的摩擦学性能在高载荷和低载荷条件下都好于单微织构及机械珩磨的气缸套试样,其减摩耐磨性能是微织构和填充物质协同作用的结果;并且较大尺寸的微坑内径对摩擦系数的影响效果更明显;二硫化钼对摩擦系数的改善效果好于蛇纹石。     

油酸修饰PbS纳米粒子作为润滑油添加剂的SEM研究

在醇–水混合溶剂中合成了油酸(OA)修饰PbS纳米粒子,用四球摩擦磨损试验机考察了其作为润滑油添加剂的摩擦学行为,并利用SEM及EDS研究了磨损表面. 结果表明,由于在摩擦表面生成化学反应膜,油酸覆盖的PbS纳米粒子作为润滑油添加剂具有良好的减摩、抗磨性能.     

表面磷化处理对固体润滑涂层性能的影响

磷化处理对粘结固润滑涂层的摩擦性能有很大影响。把氧化锌、磷酸、水按照不同比例配成磷化液,对金属表面进行不同参数(温度、时间)的磷化处理,并在其表面煮涂MoS2利用M-2摩擦磨损实验机测定不同磷化工艺下的MoS2涂层的磨擦学性能,确定了使MoS2固体润滑涂层摩擦性能达到最佳的磷化工艺参数,并讨论了磷化膜表面粗糙度对固体润滑涂层摩擦学性能的影响。     

Solid FeS lubricant:a possible alternative to MoS2 for Cu-Fe-based friction materials

Molybdenum disulfide (MoS₂) is one of the most commonly used solid lubricants for Cu-Fe-based friction materials. Nevertheless, MoS₂ reacts with metal matrices to produce metal sulfides (e.g., FeS) and Mo during sintering, and the lubricity of the composite may be related to the generation of FeS. Herein, the use of FeS as an alternative to MoS₂ for producing Cu-Fe-based friction materials was investigated. According to the reaction principle of thermodynamics, two composites-one with MoS₂ (Fe-Cu-MoS₂ sample) and the other with FeS (FeS-Cu₂S-Cu-Fe-Mo sample), were prepared and their friction behaviors and mechanical properties were compared. The results showed that MoS₂ reacted with the Cu-Fe matrix to produce FeS, metallic ternary sulfides, and Mo when sintered at 1050℃. The MoS₂-Cu-Fe and FeS-Cu₂S-Cu-Fe-Mo samples thereby exhibited similar characteristics with respect to phase composition, density, hardness, and tribological behaviors. Micrographs of the worn surfaces revealed that the stable friction regime for both composites stemmed from the iron sulfides friction layers rather than from the molybdenum sulfides layers.     

新型Ni－Cu－P／MoS_2固体润滑镀层优化试验研究

研制出一种新型Ｎｉ－Ｃｕ－Ｐ／ＭｏＳ２电刷镀固体润滑复合镀层。对影响镀层耐磨性的因素进行了正交设计;包括镀液中铜盐、次亚磷酸盐、二硫化钼及刷镀电压。对得到的９种镀层,进行了摩擦磨损试验,测量其磨损量及摩擦系数,最终优化出最佳的Ｎｉ－Ｃｕ－Ｐ／ＭｏＳ２镀层及相应的镀液。还对镀层的相结构及成分进行了测试,讨论了它们对镀层耐磨性的影响。结果表明,镀层中一定量的铜及亚稳间隙相对改善镀层的耐磨性及减磨性具有重要作用。     

Ni基与Ni-P基含MoS_2复会电刷镀层的减摩特性

在“球－盘”试验机上对Ｎｉ／ＭｏＳ２与 Ｎｉ－Ｐ／ＭｏＳ２两种复合镀层的摩擦磨损性能进行全面的测试与比较，并对其作用机理进行了分析。试验结果表明，两种复合镀层在油润滑条件下的摩擦系数，一般均可达到 ０．０５～０．０６的水平，而 Ｎｉ－Ｐ／ＭｏＳ２的承载能力或磨损寿命要比 Ｎｉ／ＭｏＳ２提高 ４～６倍以上。     

超高分子量聚乙烯聚合材料的磨擦磨损性能

用MPV－200型磨擦磨损试验机和腐蚀磨损试验机,对MoS2、PTFE、石墨、玻璃纤维、碳纤维填充的超高分子量聚乙烯（UHMW－PE）塑料复合材料的磨擦磨损性能进行了较为系统的研究,结果表明：填充MoS2、PTFE、石墨可降低UHMW－PE的磨擦系数;而添加玻璃纤维则增大了UHMW－PE的磨擦系数;添加碳纤维对UHMW－PE的磨擦系数几乎无影响。同时,添加填料可使用UHMW－PE的耐磨性显著提高,其中石墨的减磨降磨效果最佳。重点研究了载荷、滑动速度对高分子量聚乙烯基体＋20％石墨复合材料的磨擦磨损性能的影响。     

45#钢在含有微米级二硫化钼的18#齿轮油中的摩擦磨损性能

通过45#钢在二硫化钼质量分数分别为0％,0．5％,1％,1．5％,2％的18#齿轮油润滑的5种工况下,进行不同载荷的滑动摩擦试验,比较其摩擦磨损性能并分析磨损机制。结果表明,载荷为300N时,二硫化钼质量分数为2％的18#齿轮油中45#钢磨损量比其在基础油工况下降低了43．5％,摩擦系数降低了33．1％。二硫化钼质量分数为2％时18#齿轮油的抗摩擦磨损性能最好。