高溫自補(bǔ)償潤(rùn)滑的熱力耦合驅(qū)動(dòng)模型及成膜機(jī)理研究.pdf

1、微孔高溫自補(bǔ)償潤(rùn)滑復(fù)合材料是將熔融復(fù)合固體潤(rùn)滑劑真空壓力下熔浸到微孔基體中而制備的一種新型的自潤(rùn)滑復(fù)合材料。在高溫環(huán)境下工作時(shí)，儲(chǔ)存于其孔隙內(nèi)的固體潤(rùn)滑劑因摩擦熱-應(yīng)力作用析出到摩擦界面形成潤(rùn)滑膜，從而實(shí)現(xiàn)自潤(rùn)滑功能。其摩擦學(xué)特性取決于復(fù)合固體潤(rùn)滑劑的析出量及組分組成。因此，建立熱-力耦合驅(qū)動(dòng)模型，研究固體潤(rùn)滑劑析出機(jī)制及成膜機(jī)理，對(duì)于微孔高溫自補(bǔ)償潤(rùn)滑復(fù)合材料的設(shè)計(jì)制備具有重要意義。
　　基于多孔介質(zhì)球粒裝填理論和高溫自補(bǔ)償潤(rùn)滑

2、材料微孔結(jié)構(gòu)特征，建立胞體結(jié)構(gòu)模型;針對(duì)摩擦過(guò)程中的熱力耦合問(wèn)題，對(duì)胞體模型溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算;針對(duì)潤(rùn)滑劑析出的驅(qū)動(dòng)力，利用熱彈性力學(xué)理論建立熱力耦合驅(qū)動(dòng)模型，并對(duì)環(huán)境溫度、摩擦熱、摩擦力等影響因素分析。
　　利用ANSYS Workbench完成熔滲型高溫自補(bǔ)償潤(rùn)滑材料的瞬態(tài)熱分析和熱力耦合分析，得到摩擦過(guò)程中溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)分布變化規(guī)律及相關(guān)原因，分析潤(rùn)滑劑和基體的溫度、應(yīng)力、應(yīng)變的變化趨勢(shì)，探討不同影響因素（加熱溫度、摩擦熱、

3、孔變形擠壓力）對(duì)潤(rùn)滑劑驅(qū)動(dòng)力的影響。仿真結(jié)果表明:加熱溫度對(duì)驅(qū)動(dòng)力具有增益效果，持續(xù)加熱后需考慮摩擦熱的影響;相對(duì)加熱溫度，摩擦熱對(duì)潤(rùn)滑劑的驅(qū)動(dòng)力具有顯著的促進(jìn)作用，而孔變形產(chǎn)生的擠壓應(yīng)力影響較小;潤(rùn)滑劑在加熱溫度、摩擦熱-應(yīng)力及變形擠壓的共同作用下析出到摩擦界面。
　　基于潤(rùn)滑體與基體材料的匹配性和互溶性，通過(guò)潤(rùn)濕試驗(yàn)，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)公式分析，對(duì)固體潤(rùn)滑劑進(jìn)行了組分設(shè)計(jì)，其最佳配比為:Pb65Sn35+12～18％Ag+0.2～0.3

4、％RE(Y2O3);采用高頻電磁感應(yīng)熔浸工藝實(shí)現(xiàn)了基體與潤(rùn)滑劑的熔滲復(fù)合，制備出了熔滲型M3/2/TiC系高溫自潤(rùn)滑復(fù)合材料。
　　在銷(xiāo)盤(pán)式高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上考察了其摩擦磨損性能，利用掃描電子顯微鏡(SEM)、光電子能譜(EDXA)和X射線衍射儀(XRD)分析磨損表面成分、形貌和結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明:熔滲型高溫自潤(rùn)滑復(fù)合材料在高溫摩擦磨損過(guò)程中，潤(rùn)滑劑通過(guò)微孔通道析出至摩擦表面形成了一層含有Pb、Sn、Ag、RE等元素的固體潤(rùn)滑膜;在