祁鵬浩,仝哲,劉奇,李月,董光能
(1.西安交通大學 現(xiàn)代設計及轉子軸承系統(tǒng)教育部重點實驗室,西安 710049; 2.中國工程物理研究院 機械制造工藝研究所,四川 綿陽 621900)
全氟聚醚潤滑脂作為一種具有良好的耐高低溫、抗氧化、抗輻射、化學惰性等性能的潤滑脂,廣泛應用于航天飛行器的機械部件潤滑,在化工、3D 打印、食品加工等行業(yè)的設備和精密儀器中也有著較為普遍的應用[1-2]。但是,全氟聚醚基潤滑脂的主要成分為含氟物質,材料的分子穩(wěn)定性高,材料表面能低,因此與金屬之間的粘附性差,容易被擠壓出摩擦區(qū)域,尤其在泵等具有往復運動的部件中作潤滑劑時,潤滑性能不穩(wěn)定的狀況時有發(fā)生。
表面織構化作為一種改善機械零件、微/納零件摩擦學性能的有效手段,可改善材料的表面形貌,這將直接影響界面的粘著和摩擦行為[3]。在摩擦副表面進行織構化設計(如凸起、凹坑或溝槽)可以作為儲油槽、儲屑槽,同時還有利于摩擦表面產生微動壓潤滑,提高承載力并減小摩擦力矩[4]。類金剛石(Diamond-Like Carbon,簡稱DLC)涂層具有高硬度、低摩擦系數(shù)、化學惰性[5]以及高電阻率等優(yōu)點,而成為薄膜領域研究的熱點。研究表明,DLC 膜的摩擦學行為強烈地依賴于膜層的成分和結構,通過DLC 薄膜表面的特殊形貌,可以消除在邊界潤滑條件下的疲勞磨損[3],同時可以將對應部件的磨損保持在非常低的水平。因此,研究利用DLC 薄膜的自潤滑特性以及表面織構的儲油特性,可極大地優(yōu)化機械支承部件之間的摩擦磨損狀況[6-9]。
以往學者所做的研究主要集中在單一表面織構化技術或DLC 涂層技術的潤滑特性上,對幾種表面處理技術的交互作用在金屬基材表面的微/納摩擦學行為的研究較少,因此有必要研究PFPE 基脂潤滑下織構與DLC 涂層表面固體潤滑技術對金屬表面摩擦學性能的影響。本文評價了在GCr15 鋼盤表面做織構化處理、鍍DLC 膜以及兩種方法協(xié)同作用在PFPE潤滑脂下的微/納摩擦學特性。
愛爾莎貫穿于阿拉貢創(chuàng)作生涯的大部分作品中。在這一過程中,詩人對愛爾莎的描寫首先經過對愛爾莎的幻想,隨后又辨清了愛爾莎的存在,最后又結合前兩者,融合現(xiàn)實與幻想,孕育創(chuàng)作出愛爾莎的神話。愛爾莎用她特有的神秘性讓詩人在這樣一個迷人的森林中流連忘返,樂此不疲。實際上,雖然阿拉貢的多部詩作中明顯刻有“愛爾莎”的名字,但是這位“愛爾莎”就像是一個蒙面女神,我們很難一睹她的芳容,我們唯一能感受到的就是她的“魔力”(“你的眼睛如此深沉”)。
首先將六方氮化硼微粉加入到JC1800 全氟聚醚基礎油中,氮化硼和基礎油的質量比為1∶65,在球磨機中球磨(常溫,12 h,900 r/min),獲得小粒徑并均勻分散的潤滑油懸浮液。將球磨后的油液和聚四氟乙烯(PTFE)微粉,按照33∶17 的質量比混和,將混合物在磁力攪拌機上進行攪拌(60 ℃,20 min,500 r/min),攪拌均勻后,再采用球磨機將混合物球磨6 h,進行研磨脫氣,然后在200 ℃的真空干燥箱中真空下放置2 h,抽氣并除去易蒸發(fā)的組分。最后取出靜置冷卻至室溫,制得實驗所用的PTFE 潤滑脂。該潤滑脂主要物理化學性質如下: 外觀為乳白色,密度為1.85 g/cm3,工作溫度范圍為-80~204 ℃,滴點為155 ℃,蒸發(fā)量(204 ℃,22 h)為0.6% ,基礎油運動黏度(40 ℃)為494 mm2/s。
采用球-盤摩擦副進行摩擦性能評價。金屬盤的材料為GCr15 軸承鋼,直徑為30 mm,厚度為5 mm。測試前將金屬盤打磨拋光至表面粗糙度為0.02 μm左右。
制備鍍DLC 涂層的盤,本文采用磁控濺射打底、化學氣相沉積的方式。在拋光后的金屬盤上沉積鍍膜,鍍上3 μm 或1 μm 厚的DLC 涂層。
實驗前,計算膜厚比,評估實驗狀態(tài),通過計算最小油膜厚度與摩擦副表面粗糙度的比值,如(1)式所示,計算膜厚比λ。
圖 4 為相同實驗條件下,四種織構表面盤在PFPE 脂潤滑下的摩擦系數(shù)曲線。由圖4 可知,拋光盤試樣,在前200 s 處于磨合階段,摩擦系數(shù)呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢,在200~400 s 處于穩(wěn)定摩擦階段,摩擦系數(shù)趨于平緩。但是,在400 s 左右,摩擦系數(shù)迅速增大,并且在后續(xù)實驗時間內,摩擦系數(shù)呈現(xiàn)持續(xù)的波動。說明隨著摩擦的進行,潤滑脂受到接觸壓力的作用,從摩擦副的接觸區(qū)被擠出,且潤滑脂流動性差,無法及時補充潤滑油膜,導致潤滑膜破損,潤滑失效并處于乏油潤滑狀態(tài)??棙嬁梢愿纳茲櫥姆植紶顟B(tài),彌補了潤滑脂流動性的不足。在實驗中,織構的凹坑結構會存儲一部分潤滑脂,當受到載荷作用時,接觸區(qū)發(fā)生變形,存留在凹坑中的潤滑脂,隨著彈性形變的發(fā)生,一部分潤滑脂會重新進入接觸區(qū)域,實現(xiàn)二次潤滑,因此在實驗時間內,摩擦系數(shù)較低且數(shù)值穩(wěn)定。
圖1 四種織構的示意圖 Fig.1 Schematic diagram of four textures: a) circle texture; b) V-shape texture; c) line texture; d) micro texture
本文中線形織構、圓孔織構、V 型織構和微紋織構分別記為TL、TC、TV、TM。無織構的拋光盤記為TN。1 μm 和3 μm 厚的DLC 涂層分別記為DLC-1 和DLC-3。
(3)經過數(shù)十年的發(fā)展,西方工業(yè)發(fā)達國家在自動控制技術產業(yè)方面,積累了巨大的技術優(yōu)勢,尤其是在某些核心技術方面對我國的限制仍然十分頑固,如果沒有掌握核心技術,那么我們的發(fā)展將會受制于人。在一定程度上,我國在某些方面的資金投入和外國相比的確不足。而如果在核心技術上只依靠進口,那么不僅會影響我國在某些重要工程上的發(fā)展,而且在某些重大事件是我國無法依靠獨自力量去解決。當前隨著計算機技術、人工智能技術進一步發(fā)展,借助計算機技術、人工智能技術優(yōu)化自動化控制技術,彎道超車,實現(xiàn)工業(yè)生產技術不斷提升是工業(yè)經濟發(fā)展的需求。
基于DLC 薄膜以及織構化的兩種潤滑特性,設計了兩種加工方法,研究兩種表面處理方法對潤滑脂摩擦性能的協(xié)同效果。方法一是在加工好的織構盤試樣表面鍍上DLC 膜,記為T/DLC;方法二是在鍍有DLC 涂層的金屬盤上加工四種織構,記為DLC/T。其中,T 表示四種織構類型,DLC 表示兩種厚度的DLC 涂層。
圖2 摩擦磨損實驗中球-盤摩擦副的示意圖 Fig.2 Schematic diagram of ball-disc friction pair in friction and wear experiment
最終設定的摩擦實驗條件為:初始溫度(25±5) ℃, 法向載荷5 N,往復滑動的頻率2 Hz,滑移距離6 mm,滑動速度0.012 m/s,測試時間30 min。潤滑介質為上文制備的PTFE 潤滑脂,添加量約為1.5 mL。 采用同一批金屬球與經過不同表面處理的金屬盤試樣,在相同的實驗條件下進行摩擦磨損實驗,對比和分析實驗所得的摩擦系數(shù),由磨痕計算得到了磨損量,進而研究協(xié)同表面處理方法對GCr15 鋼盤在脂潤滑下的摩擦學性能。
為了進一步表征織構的三維形狀和尺寸,采用OSL4000 激光共聚焦顯微鏡對織構進行觀測,四種織構的表面形貌如圖3 所示。圖3a、3b 和3c 三種大尺寸織構,由于激光加工的缺陷,部分熔化的金屬熔融 物會在織構內部堆積。此外,由于激光的熱沖擊效應,在織構周邊產生隆起[16]。加工后在絨布上對織構表面進行打磨,可以去除部分堆積金屬。圖3d 為微紋織構的觀測形貌及其紋理示意圖。微紋織構是利用熔融堆積的現(xiàn)象,通過使用小功率的激光,快速高頻地掃描金屬表面形成的。較小功率的激光加工的是盤表層金屬,產生的金屬熔融物較少,激光走刀使熔融物形成方向性的堆積,最終形成波紋狀的表面形貌結構。
圖3 織構表面形貌的三維掃描圖或示意圖 Fig.3 Three-dimensional scanning diagram or schematic diagram of different texture: a) circle texture; b) V-shape texture; c) line texture; d) micro texture
第一,影響產業(yè)扶貧的重要因素有能力建設中扶貧項目與資源的管理能力以及農戶的參與能力等。因此,在對貧困地區(qū)進行扶貧的過程中,合理的選擇扶貧的項目、實施管理和農戶的積極參與非常的重要。
2.2.1 表面織構化
在舒適性方面,激光電視的圖像獲取來自激光電視屏幕反射自激光電視主機的光線,屏幕無電磁輻射、健康、舒適。因激光發(fā)生器產生的光線更聚攏,同時激光電視一般標配的特制型電視面板,既能夠保證觀看亮度,也有抗環(huán)境光的特點。激光電視色彩更鮮明、亮度較高,其色域表現(xiàn)能力超越LCD電視,帶來更鮮明、高還原度的色彩表現(xiàn)能力。
制備織構盤,織構選用常見的點陣、條紋凹坑織構和一種仿生減阻織構,即圓形織構、線形織構[10-11]和V 形織構[12-13],并設計了一種微紋織構。將四種織構參數(shù)進行二維建模,結果如圖1 所示。使用激光打標機對金屬盤表面進行織構處理。加工線形織構、圓孔織構和V 型織構的激光功率均為16 W,激光掃描速度為600 mm/s,激光頻率為20 kHz。加工微紋織構的激光功率為0.2 W,激光速度為1500 mm/s,激光頻率為100 kHz。
由激光掃描測算可知,圓形織構的深度為(105±5) μm,線形織構和 V 形織構的深度分別為(24±2) μm 和(50±3) μm,微紋織構的表面粗糙度為(0.25±0.05) μm。
圖4 無織構與四種織構試樣摩擦系數(shù)的變化曲線 Fig.4 Variation curves of friction coefficient of non-textured samples and four textured samples
從圖4 可知,TM和TL的摩擦系數(shù)趨于平緩,而Tv 和TC的摩擦系數(shù)整體趨勢是緩慢上升的。并且在四種織構中,TM的摩擦系數(shù)明顯小于其他三種織構表面的摩擦系數(shù)。因此,在減摩性能上,四種織構的關系是:TM> TL> Tv > Tc。
圖5 為無織構盤和四種織構配副球的表面磨損形貌。從圖5a 中可以看出,相比TN試樣,四種織構盤試樣對應的磨斑深度淺,磨痕尺寸較小。TC和TV織構凹坑的邊緣和內部有金屬堆積(圖5b 和圖5c),實驗中摩擦球與織構邊緣的凸起部分相接觸,受凸起部分形狀的影響,磨斑分為兩塊區(qū)域且形狀不均勻。
圖5 無織構和四種織構試樣對應的球摩擦副磨斑的觀測圖 Fig.5 Observation diagram of grinding spots of ball corresponding to non-textured samples and four textured samples: a) non texture; b) circle texture; c) V-shape texture; d) line texture; e) micro texture
如圖5d 所示,TL試樣的磨斑形狀為橢圓形。這是由于摩擦實驗初期,線形凹坑受載荷的作用,摩擦接觸區(qū)域上的表層金屬發(fā)生了剝落現(xiàn)象,導致軸向應力幅值較低,形成了近橢圓形的摩擦斑[17]。由圖5e所示,微紋織構對應摩擦球的磨斑最小。這是因為在加工微紋織構時,激光脈沖能量導致金屬表層產生位錯運動,最終形成細化的晶粒[18]。由于細晶在摩擦接觸時變形較小,而且會硬化表面,從而提高的試件的耐磨性,進而出現(xiàn)較低的摩擦系數(shù)和磨損率。
表面織構可以存儲潤滑介質,促進潤滑脂重新轉移并鋪展成低剪切強度的保護層[19],起到“二次潤滑”的作用,保證油膜的完整。此外,表面織構能夠捕獲并保存磨屑,減小磨粒磨損,所以織構表面在實驗中的摩擦系數(shù)穩(wěn)定,磨痕較淺。在四種織構表面中,微紋織構表面由于表面變形量小,減摩抗磨性能提高,摩擦系數(shù)和磨損最小。
2.2.2 表面類金剛石薄膜
選用1 μm 和3 μm 厚DLC 膜的盤在相同實驗條件下進行實驗,由圖4 可見,由于DLC 膜的減摩性質,鍍DLC 膜的盤在摩擦磨損實驗中,摩擦系數(shù)比織構盤低0.04。鍍1 μm 的DLC 膜試樣的摩擦系數(shù)為0.085,而鍍3 μm 的DLC 膜試樣的摩擦系數(shù)為0.075。
圖6 為不同DLC 膜厚的試樣在摩擦實驗后的磨斑圖像。對比可知,DLC-3 試樣的磨斑直徑較大,即磨損量較大,表明同種實驗條件,厚度對DLC 涂層在脂潤滑下的摩擦性能存在影響。相同實驗條件下,相比鍍1 μm 的DLC 膜試樣,鍍3 μm 的DLC 膜試樣的減摩性能更好,但是磨損量更大。
采用硬度儀和粗糙度儀對無織構盤、兩種厚度涂層盤表面進行測定。DLC 涂層表面和拋光盤的硬度與表面粗糙度如表1 所示,幾種盤的表面粗糙度接近,但是硬度相差較大,較厚涂層表面受襯底的影響小,整體表面硬度大,等效彈性模量增大和泊松比減小。在這種情況下,較厚涂層試樣的赫茲接觸壓力大,因而摩擦球的變形量增大,DLC 涂層的石墨化進程加快。此外,較厚的DLC 涂層比較薄的涂層具有更強的絕熱效果,而且薄膜硬度受襯底硬度的影響較小[20-21],導致在摩擦過程中,熱量散失慢,赫茲接觸壓力和摩擦區(qū)域的溫度增大,也會加速DLC 膜石墨化的進程[22]。
圖6 不同厚度DLC 涂層試樣對應磨斑的SEM 圖 Fig.6 SEM images of corresponding grinding spots of DLC coating samples with different thickness
表1 拋光盤與不同厚度涂層盤的硬度與表面粗糙度 Tab.1 Hardness and surface roughness of polishing samples and coating samples with different thickness
圖7 為實驗前后DLC 薄膜的拉曼光譜的變化及其高斯分解圖。根據(jù)高斯分布擬合計算出峰的位置和ID/IG(D、G 兩峰下積分面積的比值),兩個峰的位置在1381 cm-1和1568 cm-1左右。實驗前,試樣的ID/IG約為0.92,而實驗后,DLC-1 試樣的兩峰面積比ID/IG約為0.68,DLC-3 試樣的兩峰面積比ID/IG約為0.36。兩峰面積比降低,則表明sp2鍵含量增加,sp3鍵含量減小[23]。DLC-3 試樣的ID/IG小,表明石墨化程度高。
項目實施前陜西省僅有部分縣區(qū)的個別地區(qū)有自動監(jiān)測站,對信息的了解掌握程度遠遠不能滿足山洪災害防御和防汛工作需求,通過項目建設,實現(xiàn)了所有鄉(xiāng)鎮(zhèn)、重點防御地點基本覆蓋,自動監(jiān)測點覆蓋率從以前不足30%達到目前的75%左右,有效解決了快速掌握雨水情信息的問題。
三、有著長達數(shù)千年“層累”優(yōu)勢的中國文化,其發(fā)育發(fā)展離不開中國鄉(xiāng)村社會土壤,其思想內涵在村落生活中有豐富積存。因此,這種實驗式村落民俗志書寫還應在深描之中提煉理論話語,從國家推行、精英闡發(fā)與民眾實踐等維度對中國文化作交互式理解,特別是發(fā)掘與分析中國文化的民間表達形式與傳承機制,以小見大地闡述中國社會的人文傳統(tǒng)、基本國情與發(fā)展道路。
圖7 試驗前后DLC 膜試樣的拉曼光譜分析 Fig.7 Raman spectral analysis of DLC film samples before and after the test: a) before test; b) after test, 1 μm DLC; c) after test, 3 μm DLC
碳原子在金剛石中被sp3鍵合,在石墨中被sp2鍵合,在DLC 中被sp3和sp2鍵合,所以DLC 的結構和性能介于金剛石和石墨之間[24]。DLC 薄膜中C原子軌道上的sp3雜化結構決定了薄膜的耐磨性和較高的強度,sp2雜化結構賦予涂層表面較好的潤滑特性[25-26]。當DLC 膜發(fā)生石墨化時,表面DLC 涂層的sp3結構轉變?yōu)閟p2雜化結構的石墨,增強了接觸區(qū)域的潤滑性能,摩擦系數(shù)減小,但是薄膜表面喪失原有的高硬度、高耐磨性等優(yōu)異特性,所以磨損量增大[27-28]。因此相同實驗條件下,相比鍍1 μm 的DLC膜試樣,鍍3 μm 的DLC 膜試樣的減摩性能更好,但是摩擦副上的磨損量更大。
2.3.1 織構化DLC 膜
表面織構主要是通過緩釋潤滑脂、補充油膜并減少磨屑的方式改善潤滑。而DLC 涂層則是通過表面結構轉變,形成更有利于潤滑的石墨結構,代替油脂成膜,實現(xiàn)減摩的作用。
(4)將車門“V形調成了倒“V”形。車輛車體在AW0(空載)時具有上撓度,為了避免在AW3(超載)時客室車門兩門頁之間不會因互相擠壓而導致無法關閉,即保證車體撓度為0,因此在調整車門時必須保證兩門頁之間的狀態(tài)為“V”形(見圖6)。
式中:hmin為最小油膜厚度(μm),σ1和σ2分別為兩個摩擦副表面的粗糙度。點接觸條件下的最小膜厚可以采用Hamrock-Dowson 公式進行估算[14-15]。摩擦磨損實驗采用CETR UMT-2 摩擦磨損試驗機,采用球-盤式摩擦副,示意圖如圖2 所示。球AISI52100鋼,直徑為9.5 mm,表面粗糙度為0.012 μm 左右。載荷為5~10 N、滑動速度為0.012~0.036 m/s 時,計算所得的膜厚比λ在0.1~0.5 之間。一般認為λ<1 時,潤滑狀態(tài)為邊界潤滑。
本研究結果表明,大慶市細菌性痢疾防控要加強防病知識宣傳,尤其是提高重點人群防病意識,養(yǎng)成良好衛(wèi)生習慣;加強環(huán)境衛(wèi)生建設,落實改水改廁和滅蠅工作;醫(yī)院嚴格執(zhí)行傳染病報告制度,加強患者管理。
在國家互聯(lián)網金融風險專項整治進入攻堅階段的時代背景下,政府部分、行業(yè)協(xié)會、主流媒體和互聯(lián)網金融企業(yè)應積極面向廣大投資者開展互聯(lián)網金融風險教育,使其在了解眾籌對科技創(chuàng)業(yè)重要作用的基礎上,全面認知眾籌投資的各類風險特征,提升眾籌投資者的金融素養(yǎng),引導其理性投資科技眾籌創(chuàng)業(yè)項目。統(tǒng)計301位投資者與專業(yè)背景和投資偏好相關的問題調查結果,可以從被選擇次數(shù)最多的“眾數(shù)項”中,了解眾籌投資者的總體投資偏好和投資決策依據(jù),如表1所示。
圖8 為經過兩種方法處理的盤在實驗中的摩擦系數(shù)曲線及實驗后的磨斑尺寸圖。由圖8a 可見,DLC/T,即方法二可以較好地改善接觸表面的摩擦性能。采用方法二處理的試樣,在實驗中的摩擦系數(shù)較低,減摩性能好,兩種處理方法下的摩擦系數(shù)差值在0.3 左右。而由圖8b 可見,復合表面處理下,膜厚對于磨損的影響小,不同織構對磨損的影響較為明顯。
圖8 DLC/T 和T/DLC 兩種復合處理方法下摩擦系數(shù)和磨痕寬度的對比圖 Fig.8 Variation curves of friction coefficient and wear width of samples with different surface treatment (DLC/T and T/DLC): a) friction coefficient; b) wear width
對比可知,復合表面處理中,采用方法二處理的表面摩擦學性能較好。實驗選用的TM、TL、TC和TV四種織構中,TM與DLC 涂層的協(xié)同最好,摩擦系數(shù)低,磨損量小。所以選取TM,即微紋織構,對不同處理方法下的摩擦學行為進行進一步研究。
從成本核算的結果來看,采用紫外催化濕式氧化+EM脫氮菌的工藝對滲瀝液濃縮液進行處理的運行成本相對較高,達到了150元/t,但考慮到納濾濃縮液的難降解性和危害性,且高級氧化方法能夠徹底的將有毒有害有機物進行礦化去除,無二次污染,具有高效、徹底等優(yōu)點,因此仍可考慮采用。
2.3.2 在微紋織構上沉積DLC
從各學科對中高端酒店的研究分布圖可以看出,對中高端酒店研究最多的是服務業(yè)經濟,占比達43.68%;其次是貿易經濟,占比為22.99%;排名第三的是宏觀經濟管理與可持續(xù)發(fā)展,占比9.20%;旅游科學僅占比僅2.3%,排名第八。詳見圖2。
圖9 為經過TM、DLC、TM/DLC 和DLC/TM處理的表面在實驗中的摩擦系數(shù)曲線和磨斑尺寸對比。由圖9 可知,采用微紋織構上沉積涂層的方式處理形成的表面,減摩抗磨性能較差,相比僅織構處理或僅涂層處理的表面,摩擦系數(shù)和磨損量都有明顯的增大,說明這種處理方式下,織構化與涂層在改善表面潤滑性能方面產生了拮抗作用。
圖9 TM、DLC、TM /DLC 和DLC/TM 處理的試樣在摩擦實驗中的實時摩擦系數(shù)和磨斑尺寸對比 Fig.9 Real-time friction coefficient graph and wear width graph on the ball of samples under TM, DLC, DLC/TM and TM/DLC treatments: a) friction coefficient graph; b) wear width graph
表2 經過不同處理的試樣盤的表面粗糙度 Tab.2 Surface roughness of sample plates with different treatments
采用粗糙度儀對處理后的表面進行測量,結果如表2 所示。由表2 可知,采用在微紋織構上沉積涂層的方式處理的表面,相比無織構表面和織構表面,表面粗糙度大,并且存在較大尺寸波動。表明沉積的DLC 涂層表面質量不好,DLC 膜表面沒有形成類似的紋理織構,表面粗糙度反而較大,凹坑邊緣可能存 在鋒利的邊緣。在摩擦實驗中,這些硬質凸起會刮除轉移材料來中和摩擦膜的形成,導致轉移膜損失,使得潤滑性能變差[3]。除此之外,織構邊緣部分的DLC材料在載荷作用下會發(fā)生脫落,根據(jù)Dai 等人[29]的發(fā)現(xiàn),這些硬質碳化物顆粒會引起磨料磨損,從而導致較高的摩擦系數(shù)和磨損系數(shù),這與實驗現(xiàn)象相符合。
2.3.3 DLC 涂層上加工微紋織構
由圖9a 可知,DLC/TM處理的試樣,對表面潤滑性能有較好的改善作用。減摩性能上,相較于TM處理的試樣,DLC-1/TM處理的試樣表面摩擦系數(shù)降低了8%,DLC-3/TM處理的試樣表面摩擦系數(shù)降低了17%??鼓バ阅芊矫妫蓤D9b 可知,磨斑尺寸與僅TM處理的試樣接近,在200 μm 左右。對比DLC-1處理的試樣,磨斑尺寸減小33%,相較于DLC-3 處理的試樣,磨斑尺寸減小62%,抗磨效果顯著。
圖10 為DLC/TM試樣磨斑的SEM 圖。由圖10可知,磨斑上存在明顯的劃痕,這是由于激光處理下,表面形貌發(fā)生變化,表面粗糙度上升,出現(xiàn)了硬質凸起,在摩擦過程中,這些凸起脫落,形成硬質磨粒。但是由于微紋織構儲油DLC 以及涂層石墨化,保證了油膜的厚度和完整性,從而降低了整體的摩擦系數(shù)和磨損量。
總的來說,采用DLC 涂層上加工微紋織構的方式處理形成的表面,減摩抗磨性能較好,相比僅織構處理或僅涂層處理的表面,摩擦系數(shù)和磨斑尺寸減小,說明這種處理方式下,織構化與涂層在改善表面潤滑性能方面產生了協(xié)同作用。在載荷作用下,涂層結構發(fā)生石墨化轉變,因此摩擦系數(shù)穩(wěn)定并保持較低的數(shù)值。此外微紋織構通過存儲潤滑介質,保證了油膜的厚度和完整性,提高了油膜承載,減少了摩擦表面之間直接接觸,保護了摩擦表面,因此磨損量減小。
1)四種織構中,微紋織構表面性能較好,相比線形織構、圓形織構和V 形織構,微紋織構可以更好地提升PFPE 脂潤滑下的GCr15 軸承鋼盤的減摩抗磨性能,實驗中所得的摩擦系數(shù)和磨損量最小。
2)DLC 涂層試樣中,較厚的涂層表面受襯底影響小,整體表面硬度高,接觸區(qū)域的接觸壓力大。因此,3 μm 厚的DLC 涂層試樣在實驗中,石墨化程度高,因而減摩性能好,摩擦系數(shù)較低,磨損量大。
3)在織構上鍍DLC 膜的復合表面處理方法,相較于僅織構盤,摩擦系數(shù)和磨損量均增大,說明這種方法下,織構與DLC 涂層產生了拮抗作用。
4)DLC 薄膜上加工微紋織構的加工方法下,所得的摩擦系數(shù)相較于僅織構盤,減小了0.02 左右,表明DLC 涂層發(fā)揮了減摩的特性。在摩擦系數(shù)減小的情況下,摩擦副上的磨斑尺寸也較小,表明微紋織構表面起到了儲油的作用,保證了油膜的厚度和完整性,從而提高了油膜承載能力,減小了摩擦副變形,降低了磨損。在這種加工方法下,織構與DLC 涂層的潤滑特性相結合,產生正向協(xié)同作用,改善摩擦表面在PFEP 脂潤滑下的摩擦學性能。