朝气蓬勃的固体润滑材料-兰州化物所

《朝气蓬勃的固体润滑材料-兰州化物所》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第六章朝气蓬勃的固体润滑材料说到润滑材料，人们常常会想起润滑油、润滑脂，而很少有人会想到固体润滑材料。其实，与润滑油、润滑脂一样，固体润滑材料也是一类重要的润滑材料，只不过与具有上千年历史的润滑油脂相比，它的资历要浅得多，人类研究和使用这一类润滑材料也只有半个世纪的历史。151固体润滑材料伴随着“神舟七号”飞船问鼎苍穹和宇航员出仓活动的成功，固体润滑材料名噪一时，人们从电视直播、报纸、网络上不时听到了这个陌生的名词，到底什么是固体润滑材料呢？固体润滑，相对于流体润滑和液体润滑剂而言，润滑剂是固态的，比如说固体粉末、薄膜或某些整体材料，把这样一些固态的润滑剂加载于互相摩擦的两个表面之间，

2、来减少两承载表面间的摩擦磨损作用。在润滑过程中，固体润滑剂和周围介质与摩擦表面因为摩擦，温度升高，会发生扩散、转移等物理或化学反应生成固体润滑膜，从而降低摩擦和磨损。尽管固体润滑材料的历史不长，但它却以优异的性能获得了广泛的认同，其应用范围越来越广，大有与传统润滑油脂分庭抗礼的趋势。尤其是在以航空航天为代表的军工高技术领域，固体润滑材料更以其出色的性能和不可替代的重要作用后来居上，牢牢占据了首选润滑材料的位置。是什么使得固体润滑材料具有如此旺盛的生命力呢？这还得从材料的本质谈起。固体润滑材料是一类概念上与传统润滑材料（润滑油、润滑脂）完全不同的新型润滑材料，与传统润滑材料在摩擦界面上形

3、成某种形式的流体或半流体膜而起到有效的润滑作用相对应，固体润滑材料则主要是依靠材料本身或其转移膜的低剪切特性而具有优良的抗磨和减磨的作用。作为一类新型润滑材料，固体润滑材料在性能上极大地突破了传统材料的使用极限，这就为解决现代军工高技术机械急需解决的超低温、超高真空、强辐射、高速高负载、特殊介质等典型特殊工况条件下的摩擦磨损问题提供了强有力的技术支持，同时也为提高军工机械的稳定性和可靠性奠定了重要的基础。固体润滑材料与“神舟七号”2008年9月25日晚9时许，一个激动人心的时刻，我国神舟七号飞船顺利在酒泉卫星发射中心升空，伴随着“神七”飞船问鼎苍穹，由中科院兰州化物所承担的“神舟七号飞

4、船应用系统固体润滑材料空间试验”项目进入了外太空试验阶段。这是我国第一次开展固体润滑材料的外太空暴露试验，也是兰州化物所首次开展固体润滑材料的专项试验。图6.1神舟七号发射早在60年初，兰州化物所科研人员就结合国家“两弹一星”任务的要求开展了固体材料研究工作，已先后发展了多种具有优异润滑性能的固体润滑材料，如物理气相沉积润滑薄膜、粘结固体润滑涂层、金属基高温耐磨自润滑复合材料、聚合物基自润滑复合材料、纳米尺度润滑材料等，为国家航天航空领域解决了一系列具有特殊意义的润滑和磨损技术难题。从神舟一号飞船开始，开展了大量的固体润滑材料研究以及空间应用实验。兰州化物所此次负责承担的“神舟七号飞船

5、应用系统固体润滑材料空间试验”项目，利用神舟七号飞船舱外平台提供的技术条件，重点开展原子氧和紫外辐射对固体润滑材料结构和性能影响以及失效破坏机制的研究。152在10多个候选项目中，中国航天员首次太空行走的工作项目确定为取回固体润滑材料试验装置，是基于国家建设急需、跟踪国际前沿、便于航天员操作等5大原因。第一，固体润滑材料是航天器上广泛使用的润滑剂，属国家航天事业发展急需的一种材料。太空真空和失重环境，使地面上使用的任何一种液体润滑剂在顷刻间气化，而二硫化钼等固体材料电镀或沉积在转动机构表面，可以起到润滑作用。近年来，随着我国航天器数量的不断增多，固体润滑材料的性能对航天器使用寿命的影响

6、因素越来越突出。第二，固体润滑材料试验安全可靠，便于航天员操作。固体润滑材料试验装置总重量3公斤，体积与一包A4打印纸相当。试验样品化学性能稳定，不易燃烧，不易发生爆炸。飞船发射前装在舱壁，航天员出舱时只需取回即可，操作简单方便。第三，固体润滑材料性能研究属国际前沿。美国、俄罗斯、欧洲等航天强国目前都在开展这项研究，一方面寻找性能更优的材料，一方面想办法提高已有材料的性能。第四，在神舟七号的飞行时间内能够获得试验效果。神舟七号飞船最多能满足3名航天员7天飞行，很多试验需要较长周期，例如科学家原来设想的半导体外沿材料试验，尽管也是国家经济建设中特别需要的，但样品必须在太空中暴露三个月以上

7、才能获得试验数据。固体润滑材料在太空暴露40个小时以上就能取得效果。第五，单次试验的后续效益大。这次试验还起到另外一个作用，通过天上试验，获得原子氧和紫外辐照对材料影响的基准数字，能够指导地面模拟试验，完善地面试验的方法。因此，这次太空试验后，今后的试验就可以地面模拟进行，获得与外太空一样的效果，大大节省研制经费和时间，提高效率。科研人员本着“立足地面，空间验证”的宗旨，建立了针对固体润滑材料的材料级地面空间环境模拟试验考核装置，通过空间飞行试