活塞环织构化表面电沉积Ag-MoS2复合涂层及其摩擦学性能(2)
1.5 自润滑复合镀层 6
1.6 课题的重要意义、要解决的问题及研究主要内容 7
1.6.1 课题的重要意义 7
1.6.2 课题需要解决的问题 8
1.6.3 课题研究主要内容 8
1.7 小结 8
2 实验方法和装置 9
2.1 表面织构化 9
2.2 制备复合镀层Ag-MoS2 9
2.2.1 工艺流程 9
2.2.2 实验仪器和设备 9
2.2.3 基体材料在电镀前的预处理 11
2.2.4 电镀溶液的配制 11
2.3 镀层性能表征与摩擦磨损性能测试 13
3 实验数据与结果分析 15
3.1 镀层表征 15
3.2 摩擦磨损性能分析 21
3.2.1 纯银镀层与Ag-MoS2复合镀层 22
3.2.2 表面织构对镀层摩擦学性能的影响 24
3.2.3 不同载荷下镀层摩擦学性能的表现 24
3.2.4 不同回转半径下摩擦学性能的表现 25
3.2.5 不同转速下摩擦学性能的表现 26
3.2.6 活塞环-缸套摩擦学性能分析 26
结 论 31
致 谢 32
参考文献33
1 引言
1.1 研究背景
当今社会，与成本上升随之而来的是不断增长的对能源资源的需求。此外，还有一个迫切需要减少的排放水平。因此，过多的治标措施已经出现，以减少寄生摩擦损失，并防止其不良反应如不良的燃油效率，增加有害排放物和表面的磨损。发动机的摩擦损失占到其总输出能量的一半左右，其中最主要的是活塞环与缸套的摩擦，其摩擦学性能大大影响着发动机的使用性能和寿命。
1.2 活塞环-缸套摩擦副
活塞环嵌在活塞的外围的沟槽中，为金属材质，有弹性，可以向外围变大而产生变形，来实现来回往复运动。运动过程中，由于流体（气体或液体）之间气压差，活塞环与内部的活塞和外部的缸套配合，形成密封工作空间。
1.2.1 活塞环的材料性能
活塞环的材料有铸铁和钢质。作用于活塞环的力有，气体压力，自身弹力，往复运动的惯性力，与气缸和环槽的摩擦力等，因而对其材料性能有一定的要求，耐磨性，贮油性，硬度，耐蚀性，强度，耐热性，弹性，切削性能，其中以耐磨性及弹性最重要。目前能兼顾上述要求的材料还没有，选用能满足多项指标要求的材料，如：合金铸铁、球墨铸铁、粉末冶金等作为活塞环的常用材料[1]。
1.2.2 活塞环表面处理
氮化环：蒋安等[2]通过研究得出，活塞环-缸套摩擦副的稳定性通过氮化处理能提高，耐磨性也能得到提高。镀铬环：张勇等[3]通过研究发现，表面镀层和摩擦力对应力分布有很大影响， 随着镀铬层变薄，接触应力分布越来越集中于镀层区内，且最大应力值也随之而上升。磷化环：在曹存军[4]对喷钼活塞环的研究中，由于磷化液为酸性溶液，酸性磷化液与钼层发生反应，可能会浸蚀钼层，钼层孔隙被浸蚀，组织出现缺陷，钼层出现大孔洞，甚至影响钼层与基体的结合强度，反而降低钼层的耐磨性。
利用相变方法（普通淬火等）使基体材料的表面硬化；以及镀铬，喷钼，激光，物理沉积，表面涂覆等方法调整基体材料表面的成分，以提高耐磨损，耐腐蚀，抗疲劳的性能[1]。
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