高溫自補(bǔ)償潤滑的熱力耦合驅(qū)動(dòng)模型及成膜機(jī)理研究.pdf

1、微孔高溫自補(bǔ)償潤滑復(fù)合材料是將熔融復(fù)合固體潤滑劑真空壓力下熔浸到微孔基體中而制備的一種新型的自潤滑復(fù)合材料。在高溫環(huán)境下工作時(shí)，儲(chǔ)存于其孔隙內(nèi)的固體潤滑劑因摩擦熱-應(yīng)力作用析出到摩擦界面形成潤滑膜，從而實(shí)現(xiàn)自潤滑功能。其摩擦學(xué)特性取決于復(fù)合固體潤滑劑的析出量及組分組成。因此，建立熱-力耦合驅(qū)動(dòng)模型，研究固體潤滑劑析出機(jī)制及成膜機(jī)理，對于微孔高溫自補(bǔ)償潤滑復(fù)合材料的設(shè)計(jì)制備具有重要意義。
　　基于多孔介質(zhì)球粒裝填理論和高溫自補(bǔ)償潤滑

2、材料微孔結(jié)構(gòu)特征，建立胞體結(jié)構(gòu)模型;針對摩擦過程中的熱力耦合問題，對胞體模型溫度場和應(yīng)力場計(jì)算;針對潤滑劑析出的驅(qū)動(dòng)力，利用熱彈性力學(xué)理論建立熱力耦合驅(qū)動(dòng)模型，并對環(huán)境溫度、摩擦熱、摩擦力等影響因素分析。
　　利用ANSYS Workbench完成熔滲型高溫自補(bǔ)償潤滑材料的瞬態(tài)熱分析和熱力耦合分析，得到摩擦過程中溫度場、應(yīng)力場分布變化規(guī)律及相關(guān)原因，分析潤滑劑和基體的溫度、應(yīng)力、應(yīng)變的變化趨勢，探討不同影響因素（加熱溫度、摩擦熱、

3、孔變形擠壓力）對潤滑劑驅(qū)動(dòng)力的影響。仿真結(jié)果表明:加熱溫度對驅(qū)動(dòng)力具有增益效果，持續(xù)加熱后需考慮摩擦熱的影響;相對加熱溫度，摩擦熱對潤滑劑的驅(qū)動(dòng)力具有顯著的促進(jìn)作用，而孔變形產(chǎn)生的擠壓應(yīng)力影響較小;潤滑劑在加熱溫度、摩擦熱-應(yīng)力及變形擠壓的共同作用下析出到摩擦界面。
　　基于潤滑體與基體材料的匹配性和互溶性，通過潤濕試驗(yàn)，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)公式分析，對固體潤滑劑進(jìn)行了組分設(shè)計(jì)，其最佳配比為:Pb65Sn35+12～18％Ag+0.2～0.3

4、％RE(Y2O3);采用高頻電磁感應(yīng)熔浸工藝實(shí)現(xiàn)了基體與潤滑劑的熔滲復(fù)合，制備出了熔滲型M3/2/TiC系高溫自潤滑復(fù)合材料。
　　在銷盤式高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上考察了其摩擦磨損性能，利用掃描電子顯微鏡(SEM)、光電子能譜(EDXA)和X射線衍射儀(XRD)分析磨損表面成分、形貌和結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明:熔滲型高溫自潤滑復(fù)合材料在高溫摩擦磨損過程中，潤滑劑通過微孔通道析出至摩擦表面形成了一層含有Pb、Sn、Ag、RE等元素的固體潤滑膜;在