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1、第26卷第6期兵器材料科学与工程Vol126No162003年11月ORDNANCEMATERIALSCIENCEANDENGINEERINGNov.2003X高温固体润滑材料的研究现状薛茂权,熊党生,闫杰(南京理工大学材料科学与工程系,南京210094)摘要:为了满足国防高科技的发展,迫切需要研制从常温到高温下都具有良好减摩耐磨性能的摩擦学材料。对近来高温固体润滑摩擦材料的发展进行了综述,分别就金属基润滑材料,陶瓷基润滑材料及稀土化合物的高温润滑作用三方面的研究进行了比较全面的介绍,并在此基础上提
2、出了高温摩擦学研究的几个值得关注的问题。关键词:高温摩擦学;摩擦磨损性能;自润滑中图分类号:TH117文献标识码:A文章编号:1004—244X(2003)06—0058—05[7]随着现代科学技术的发展,特别是各国对航天因数与温度的关系如图1所示,曲线分为5个部技术和空间技术的高度重视,使材料在高温条件下分。(1)低温下,摩擦形式为金属/金属,许多高温合的摩擦、磨损与润滑问题日益受到关注。一般的润金将产生摩伤,摩擦因数接近于0.90;(2)如果合金滑油脂由于在高温环境下都具有容易蒸发,因而研软化,
3、摩擦因数将在此温度下上升,通常这也是再结究高温润滑材料具有重要意义。晶温度;(3)在此温度区间内,氧化膜开始形成,摩擦早期的研究发现单一的固体润滑剂,虽然具有处于部分氧化膜润滑状态,摩擦降低;(4)在第4部高温润滑减摩作用,但其有一定的温度范围。M.B.分,摩擦已完全决定于氧化膜,摩擦和磨损低,一般[1]Peterson等考察了大量氧化物的高温摩擦学特情况摩擦因数在0.20～0.35之间;(5)降温时,降到性,发现除PbO等少数氧化物在较宽温度范围内具一定温度后,缺乏延性的氧化物将从表面剥落,但是有
4、润滑性外,其它氧化物作为润滑剂的使用温度却如果无延性的氧化膜仍和表面保持很强的结合,仍都很窄。研究表明,一些常见的固体润滑剂(如起减摩作用,待摩擦过程中被完全去除后,摩擦因数MoS2和石墨等)在高温下容易氧化而失效,另一些回到原来的数值。[8]固体润滑剂虽然在高温下具有良好的抗氧化性能和文献研究了Fe-Re合金的高温摩擦学特摩擦因数低的特点,但其在低温下的摩擦因数却都性,发现通过成分的调整和优化,可利用表面的自生[2]很高。因此,研究高温,特别是在宽温度范围内氧化膜实现摩擦学特性的优化,结果确认Fe
5、-50Re具有良好减摩耐磨性能的材料成为材料及固体润滑是发展铁铼自润滑合金的基础;摩擦表面分布有润领域的研究热点。滑作用的Fe(Re4)3和铼的氧化物是Fe-Re合金具有高温润滑的原因;研究表明通过改变不同的配副1高温润滑金属材料关系可以优化Fe-Re合金的高温摩擦特性。Fe-李诗卓和M.B.Peterson等利用自生氧化膜减摩作用原理研制了Ni-Cu-Re和Co-Cu-Re高温自润滑合金,并探讨过它们的高温减摩机[3-5]理。他们还研究了添加Ti,W,Ta等元素对镍基合金的高温摩擦学性能的影响。结
6、果表明:从100℃到900℃,合金保持低摩擦,这与摩擦表面形[6]成的氧化膜的减摩作用有关。大量的实验结果表明,合金高温摩擦行为受其表面自生氧化膜影响与控制。一般来说合金的摩擦图1材料的摩擦因数与温度的关系X收稿日期:2003-03-21;修订日期:2003-07-07基金项目:国家自然科学基金资助项目(59571062)作者简介:薛茂权(1978-),男,硕士生第6期薛茂权等:高温固体润滑材料的研究现状59Re合金的高温磨损过程是一个动态平衡过程,一方2陶瓷与金属陶瓷的高温摩擦与润滑面氧化膜形成与
7、增厚,另一方面又不断磨损流失,长时间摩擦后达到动态平衡,保持了稳定的氧化膜厚、陶瓷材料因硬度高,具有优良的高温强度,耐磨膜内稳定的成分分布和膜内稳定的氧化物类型及其及抗化学腐蚀等优异性能而受到普遍关注,并已在所占的比例,故高温下Fe-Re合金能够长期自润很多工业领域获得日益广泛的应用,特别是在高温滑。摩擦条件下的应用具有更广阔的前景。这使关于陶[19-21]金属基高温固体摩擦材料的研究中,常用的合瓷材料的高温摩擦学特性的研究日益活跃。金基体为耐热合金,如镍基高温合金、钴基高温合金对Al2O3陶瓷的研
8、究表明,Al2O3陶瓷在高温磨[9]及Ni-Cr基合金等。而用作高温自润滑耐磨合损过程中的塑性变形与再结晶均取决于试验温度、金的基体必须有优异的高温力学性能、抗氧化性和滑动速度和表面接触压力,损伤厚度随着温度的升抗腐蚀性能。镍基高温自润滑合金是最常用的基高而减小,随着滑动速度的提高而增大,再结晶粒子[22]材,镍基合金在500℃以上仍具有优良的力学性能,尺寸随温度、速度和压力的增加而增大。含镍表面容易被氧化形成具有较好可塑性和附着性的Al2O3陶瓷颗粒的复合材料,Al
