AlMgB14-TiB2纳米复合涂层醇-水润滑机理的研究

在全球能源供应日益紧张的今天，将减摩耐磨涂层沉积在各种机械运动部件的表面，降低摩擦减少磨损从而提高能源的使用效率是节能降耗的有效途径。AlMgB14-TiB2纳米复合涂层是近年来出现的一种新型固体润滑涂层，该涂层在氧化及潮湿环境下表现出优异的减摩耐磨特性。因此AlMgB14-TiB2纳米复合涂层将填补类金刚石碳膜与二硫化钼等传统固体润滑涂层的应用空白。醇/水混合润滑液是新一代绿色环保水性润滑液，AlMgB14-TiB2纳米复合涂层在醇/水润滑条件下表现出优异的低摩擦磨损特性。本基金项目拟通过系统研究该涂层醇/水润滑机理即醇/水润滑条件下摩擦行为及涂层微观相结构与该涂层表面硼化物尤其是H3BO3自润滑膜形成，结构，分布及演化的相互作用机理，为该涂层进一步应用奠定坚实的理论基础，从而为国家工业领域的节能降耗贡献自己的一份力量。

减摩耐磨涂层技术是实现机械系统节能降耗的有效途径之一。 AlMgB14-TiB2纳米复合涂层是近年来出现的一种新型减摩耐磨涂层，其在新一代绿色环保水性润滑介质-醇水混合润滑液作用下，可以极大提高机械运动部件的减摩耐磨性能，因此具有良好的工业应用前景。系统开展关于AlMgB14-TiB2涂层醇水润滑机理的研究，无疑具有重要的理论和实际意义。本项目系统研究了AlMgB14-TiB2涂层表面化学态演变及水合反应行为的机理。系统研究了不同摩擦条件下醇水润滑AlMgB14-TiB2涂层摩擦磨损行为及涂层表面摩擦化学反应机理。系统比较研究了醇水润滑AlMgB14-TiB2涂层与醇水润滑TiB2涂层的摩擦磨损特性。通过系统研究，本项目首次阐明了硼酸在AlMgB14-TiB2涂层表面的形成及调控机理，为进一步提高AlMgB14-TiB2涂层减摩耐磨性能奠定了坚实的理论基础。研究发现涂层表面锐钛矿晶型TiO2对AlMgB14-TiB2涂层表面能，表面润湿性及表面硼酸形成起着至关重要的作用。紫外辐照结果进一步验证了锐钛矿型TiO2是AlMgB14-TiB2涂层表面硼酸生成的关键控制因素。 本项目阐明了不同摩擦条件与醇水润滑AlMgB14-TiB2涂层摩擦磨损行为及涂层表面摩擦化学反应的相互作用过程，发现醇水润滑AlMgB14-TiB2涂层摩擦过程以抛光磨损机制为主导，磨损率极低。随着载荷及速度增大，表面抛光效应更加明显。摩擦接触界面的微凸体被迅速抛光去除可以降低局域接触应力从而提高机械运动部件的疲劳寿命， 因此对实际应用有益。 本项目阐明了醇水润滑AlMgB14-TiB2涂层与醇水润滑TiB2涂层的摩擦磨损机理，发现抛光磨损行为的本质是化学机械抛光，并且与硼化物涂层结构没有直接关联，抛光行为是醇水润滑富硼硼化物涂层磨损过程的固有特性。在以上机理研究的基础上，我们实现了醇水润滑条件下AlMgB14-TiB2涂层的超低摩擦磨损性能，稳态摩擦系数可以达到0.02-0.05，并且具有可以忽略不计的磨损率。本项目所取得的成果将为AlMgB14-TiB2涂层进一步应用奠定坚实的理论基础。