环境自适应高温固体润滑涂层的制备、结构和性能研究

针对润滑材料的环境适应性问题，尤其是空间环境下的温度、湿度交变对润滑材料摩擦学行为和性能的影响，开展环境自适应高温固体润滑材料的设计、制备和性能研究。采用热喷涂结合化学气相渗透沉积技术，通过结构设计和组分控制，研制可以随环境湿度、温度变化，自动调整摩擦表面及转移膜的化学组成及结构，用以降低摩擦磨损的自适应润滑涂层材料。研究材料化学组成，涂层结构，晶粒尺寸、分布及制备工艺等对涂层摩擦磨损性能的影响，探讨环境温度、湿度对摩擦诱导的涂层表面组成、结构、晶粒相变、定向取向，以及摩擦化学效应对摩擦层和转移膜形成的影响机制，提出实现环境自适应润滑功能的材料设计构筑依据和组配原则，并进一步优化其综合性能，形成具有宽工作温度范围、优异摩擦磨损性能的环境自适应润滑材料的关键制备技术。满足我国军工高技术领域对环境自适应润滑材料的迫切需求，为研发新型摩擦学复合材料提供理论依据和技术支撑。

通过不同温度段的多种润滑相的复配，设计了在不同温度段起到润滑作用的“自适应”润滑相体系，利用高能球磨和粉末烧结技术制备的镍基自适应润滑涂层，通过优化基体相、增强相和润滑相的组分设计组，提出实现环境自适应功能的固体润滑涂层的组配构筑原则。利用XRD、EDS、XPS、Micro-Raman 等多种检测技术分析表征不同温度下磨损表面组分，阐明环境条件对涂层表面组成、结构、相变，以及摩擦化学效应对摩擦层和转移膜形成的影响机制。本研究提出了不同镍基环境自适应复合润滑涂层设计和制备技术，阐明了润滑涂层的摩擦化学反应诱导自适应润滑机理，即复合材料在摩擦过程中调整磨损表面组分以适应不同温度下润滑需求，从而起到了宽温度范围内“自适应”的连续润滑效果，并建立了不同条件下摩擦层的形成机理模型。为解决我国航空、航天等相关国家安全高技术领域中润滑材料的环境适应性问题提供科学依据和技术基础。