活塞环表面钼涂层的制备及其对摩擦学行为的影响(3)
1.1.1活塞环-缸套之间产生的磨损
活塞在气缸中产生往复运动时，主要情况如下。
图1.1 气缸套-活塞环受力示意图 图1.2 活塞环润滑模型示意图
由气缸-活塞环摩擦副之间组成的摩擦副，磨损失效的表现形式可以分为三种情况。a.两体磨粒磨损。主要分布于上止点处，它是由于气缸套和活塞环产生的直接摩擦所产生的。b.疲劳磨损，润滑充分。大部分产生的位置是在为气缸套壁的中间部分。即在多次循环过程中，疲劳效应在表面上产生了。c.三体磨粒磨损。是在前两种磨损产生的残屑未来得及脱落滞留于摩擦副之中，在此之后，经运动中长时间往复运动，在表面产生磨粒团，使表面强化，插入摩擦副表面，造成气缸-活塞环摩擦副上的表面产生大面积磨损。
1.1.2活塞环材料的选择
在对活塞环的重要功能、工作特点了解的基础上，才能着手对活塞材料的选择。一般要求主要包括足够的耐磨性、恰当的弹性、一定的抗刮伤性、很好的耐蚀性，另外还包括导热性、贮油性、低摩擦系数等。基于如此，通常球墨铸、合金铸铁、粉末冶金等材料作为活塞环的常用材料，主要出于能同时符合多性能指标要求的材料。虽然简单的热处理技术是无法改变其本身拥有的弹性性能，但对于与材料的表面特性有关的性能，如耐磨性能、低摩擦性能、抗刮伤性等，却能采用不同的处理办法对活塞环表面进行处理，来满足在比较恶劣工作条件下得以使用的要求，不但增加发动机工作的动力性、经济性，还有一定环保性。
1.1.3 润滑
在恶劣条件下，要使得活塞环能够正常使用，润滑是及其重要的。Tichy在1995年提出多孔表面模型就有关于润滑的。Tichy将润滑膜靠近表面的润滑剂分子结构处理为一层多孔状的涂层, 它附着在固体表面上。这个模型用多孔层厚度、用孔状参数、常规粘度、作为3个材料参数。要补充说明的是，由实验测定孔状参数，由表面能和润滑剂分子结构计算多孔层厚度。Tichy根据Darcy 定律确定多孔层的特性, 进而推导出修正的雷诺方程, 应用它求解楔形滑块润滑的承载量、摩擦系数及其与多孔层厚度和孔状参数的关系。
但是，在250℃以上温度时, 压缩环处在状态是半干摩擦。高温、高压的会破坏润滑油膜。表面粗糙度过大导致的结果就是计算油膜厚度大于实际油膜厚度, 是金属接触有时会出现表面上。当在遇到条件恶劣情况下使用时，如道路条件、润滑油、空气质量(含灰尘等)方面，都会通过损害流体润滑，产生所不希望的异常磨损。
固体润滑剂及它们的涂层已在工业中使用了很久，能够在严重的摩擦条件下（如在高真空或温度，高速或严重装载，辐射环境）实现低摩擦和高的耐磨性能。目前，有几种类型的固体润滑剂（无论是块状或薄膜）可用于控制滑动界面的摩擦和磨损。比如二硫化钼，吹冰方氮化硼，硼酸，石墨，软金属，某些聚合物，金刚石，金刚石碳和润滑氧化物等[16]。上述的一些固体润滑剂通过先进的真空沉积工艺直接加在滑动面形成较强键合的薄固体薄膜，例如离子束辅助沉积，磁控溅射，离子镀法，脉冲激光沉积和离子束混合，而其他的一些通过分子接枝，硫化，溶胶凝胶和气相沉积而产生[11]。总体而言，在本领域中，先进技术已经可以将各种摩擦表面的固体润滑剂涂层的厚度范围控制在几纳米到几微米。在温度敏感的基材上沉积固体润滑剂薄膜也是可行的，可以通过溶胶-凝胶技术来实现。