含蛇纹石金属磨损自修复剂作用下的超滑现象研究

微纳米材料能够以润滑油为载体，对磨损损伤进行一定程度的填补和修复，以补偿所产生的磨损，达到磨损和修复的动态平衡，甚至可形成一定厚度的修复层，从而实现装备运行中的不解体维修。含蛇纹石的金属磨损自修复剂表现出优异的金属磨损修复功能，其在金属表面生成的修复膜具有高硬度、低粗糙度和特异的超滑特性。修复膜的诸多优异性能显示了重要的应用前景和理论研究价值。深入了解该修复膜的超滑特性，分析研究此类超滑自修复膜的生成条件、结构特点，阐明其超润滑的机理，一方面将为研发新的磨损自修复剂配方和更好的利用此类自修复剂提供有利的理论支持，更重要的是将为超滑薄膜的制备和超滑理论的研究开辟一个新的思路。

分别对天然蛇纹石微纳米粉体以及其与其它纳米粉体组成的复合物作为润滑油添加剂的摩擦学性能进行了系统研究，重点研究了在蛇纹石粉体存在的情况下生成超滑膜的条件。结果发现，蛇纹石微纳米粉体作为润滑油添加剂能够有效减轻磨损，但是摩擦系数很难降低，某些工况下还会出现摩擦系数增加的现象；蛇纹石与二氧化硅纳米复合粉体可以很显著地降低摩擦系数，但是磨损较仅以蛇纹石作为添加剂的情况增加；蛇纹石与二茂铁复合物也可以降低摩擦系数，减轻磨损，但是并没有达到超滑的结果；蛇纹石与碳纳米微粒组成的复合物做添加剂可以大大降低摩擦系数，减轻磨损；合成羟基硅酸镁作为润滑油添加剂能够在摩擦副表面生成具有超滑性能的膜、磨损也大大降低。.对超滑膜的表征发现，超滑膜是一层具有几十纳米厚的二元结构膜，膜包括无定形相和晶体相两种结构，并且该膜呈现无定形相和晶体结构交替相间的层状结构。HRTEM 下的衍射花样表明晶体相是Mg掺杂的γ-Fe2O3。高分辨EELS分析表明纳米无定形相是由SiOx和OH掺杂的无定形DLC结构，表面膜具有超滑性能的原因就是源于该无定形相；利用ToF-SIMS对表面膜进行深度方向逐层分析表明C和Si元素仅仅在表面膜内聚集，但是Mg元素从表面膜到铁基体内部分布呈线性下降趋势。Raman和EELS结果都表明无定形碳中SP3键的含量约为10%-20%。.通过上述研究结果推断，羟基硅酸镁在摩擦过程中在热和机械剪切作用下发生了分解释放出SiOx基团，润滑油提供碳源，二者共同构成具有超滑性能的表面膜。羟基硅酸镁比ZDDP具有更高的活性，二者共同在润滑油中存在时，前者优先与摩擦表面发生反应生成具有保护作用的膜。.本研究一方面阐明了超滑膜具有超低摩擦系数的机理，另一方面提供了一种在线生成DLC的途径，为DLC膜在机械摩擦副上的低成本大规模应用提供了可能性。