金属磨损自修复材料（技术）

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1、金属磨损自修复材料介绍金属磨损自修复技术（Auto-RestorationTechnologyofWearofMetals简称ART），是一项全新的机械装备和机械零件摩擦表面的减摩技术。它的特点是在机械装备不解体的情况下，动态中完成金属磨损部位的自修复过程，生成减摩性能优异的耐磨保护层，使摩擦表面硬度和光洁度提高，摩擦系数大幅度降低，并使已经磨损的部位恢复到原来尺寸。一、ART产品金属磨损自修复材料（简称ART）是引进和采用了俄罗斯专利“机械零件磨擦表面和接触表面之磨损选择补偿保护层生成方法”，在俄境外实现商品化规模生产的唯一产品。公司在技术引进、消化吸收的基础上，改进了制备方法，于2002年

2、获取了国家发明专利，建成国内也是亚洲唯一的一条高品质的金属磨损自修复材料生产线，使这一技术从原料、制备、至产品应用的知识产权全部实现了国产化，2002年9月18日，国家经贸委会同国防科工委、铁道部、交通部、教育部、国家环保总局等有关部门在哈尔滨主持召开了“金属磨损自修复材料产品鉴定会”。由徐滨士院士、钟群鹏院士、丁传贤院士、张福泽院士等17位专家组成的鉴定委员会一致通过了金属磨损自修复材料产品鉴定。专家委员会认为：“金属磨损自修复材料是一项具有自主知识产权的的高科技产品，具有世界先进水平”；“开发成功的金属磨损自修复材料具有广阔的应用前景，能推动我国表面工程、摩擦学领域应用基础的研究，同时，能

3、带动我国传统产业的提升和改造，对我国国民经济的发展有重大影响”。国家经贸委将这一项目纳入了国家科技创新计划。2002年12月17日，北京市科委主持召开了“金属磨损自修复材料在内燃机车柴油机应用的研究”技术鉴定会，鉴定委员会一致同意通过该项技术鉴定。专家指出：“金属磨损自修复材料在内燃机车上的应用取得了明显的减摩效果，生成的金属陶瓷保护层性能稳定，使摩擦零件表面硬度提高，粗糙度下降，摩擦系数大幅度降低，进而实现了磨损部位的“自修复”；“该项技术的成功应用可以延长内燃机车的修程，带来可观的经济效益。”并建议进一步扩大该项技术的应用范围。2003年6月2日，北京铁路局科学技术委员会通过了“金属磨损自

4、修复材料应用试验”技术成果审查，明确提出进一步全面推广应用。从此我国具有自主知识产权、集金属抗磨、减磨及修复功能为一体的金属表面工程应用技术，既ART产品在中国的大地上诞生了。二、“金属磨损自修复材料”的作用原理和技术特点10“金属磨损自修复材料”是一种由羟基硅酸盐的复杂组分构成的微米级粒径的组合物，其分子式为：Mg6(Si4O10)（OH）8主要取之于天然矿石材料的这些组合物微粒，不溶解于润滑油，不和润滑油品发生化学反应，不改变油品的理化性质，无任何毒副作用，在常温下的化学性质十分稳定。以润滑油或润滑脂为载体，将这些微粒材料带入机械的摩擦界面中，在研磨作用下微粒使金属摩擦表面发生了一系列的物

5、理变化和化学变化，改变了磨损表面上的微观结构。1、微粒在金属摩擦表面所发生的物理变化是：使摩擦表面得到清理和超精研磨。修复剂微粒相对于金属摩擦表面的微凸体和凹坑来说仍然是大尺寸颗粒，被带入摩擦界面后，在机械零件的摩擦滑动中被研磨细化。此时微粒材料要穿透油膜，对摩擦表面上的所有污染物（润滑油的分解物、添加剂，磨粒附着物，积炭）进行清理，同时也将微凹坑中的污染物清理干净，如同用砂子清理粘有油污的手掌一样。有足够硬度的微粒的超精研磨作用也造成金属表面的微凸体发生断裂，使得摩擦表面的光洁度进一步提高。2、微粒在金属摩擦表面发生的化学变化是：在超精研磨中，微凸体发生断裂时产生的闪温，使微粒晶体中的金属原

6、子与铁原子发生置换反应，在铁基金属摩擦表面生成铁硅酸盐新晶体。摩擦释放的热能使这种化学反应持续进行，随着新晶体在摩擦表面的不断增加就形成了与铁基金属连为一体的金属陶瓷层（如图）图1.在铁基金属摩擦表面上生成的金属陶瓷层的形貌10（左为金属陶瓷层，右为铸铁珠光体）图2.局部放大显示（左为金属陶瓷层，右为铸铁珠光体）1、2）。金属陶瓷层的生成速度和厚度，与摩擦释放的能量以及修复剂颗粒的数量成正比。在修复剂微粒的数量充足时，摩擦释放的能量越多，金属陶瓷层的增长速度越快。10图3铁基金属表面生成金属陶瓷层的光学显微照片3、修复剂微粒发生化学反应生成金属陶瓷层的部位是有选择性的，它只在金属磨损的部位上发

7、生。在非磨损部位上，修复剂微粒不发生化学反应，仍然被油液携带着流动。随着金属陶瓷层的不断生成，磨损部位的磨损间隙得到补偿。当摩擦间隙恢复至最佳配合间隙时，摩擦释放的能量降低，置换反应随之停止，机械装置将保持这一状态运行。生成的金属陶瓷层具有优异的力学和物理性能：摩擦系数：0.003-0.007显微硬度：提高1-2倍表面粗糙度：达到14级线胀系数：13.6-14.2（与钢相同）冲击强度：50kg/m