软金属/类陶瓷复合自修复膜的摩擦原位制备、主动控制与机理

针对现有摩擦自修复膜结构单一和难以主动控制的问题，以纳米软金属、层状硅酸盐矿物、稀土化合物和氧化物陶瓷颗粒为研究对象，采用两步法依次在摩擦表面原位制备高硬度的"类陶瓷"自修复膜和低剪切强度的软金属自修复膜，通过自修复材料体系优化和摩擦学试验设计，研究材料配比、热活化处理和摩擦热力学条件对软硬结构复合自修复膜生长速率、结构完整性、微纳机械性能和力学特征的影响，阐明自修复膜的生长机制、动态演变过程与界面结合机理，提出磨损自修复过程的主动控制和在线评价方法。项目的研究成果可加深对纳米润滑材料自修复机理和动力学的理解，并为实现基于润滑工况的磨损过程主动控制与原位自修复提供理论依据和方法。

以蛇纹石和凹凸棒石天然矿物为原料，制备了硅酸盐超细矿物粉体，以硼酸酯、Span60、油酸等作为修饰剂，采用高能球磨结合表面修饰的方法，获得了长期稳定悬浮的各类含超细（纳米）粉体润滑油。研究了载荷、添加量及热处理温度对蛇纹石超细粉体作为润滑油添加剂的摩擦学性能和自修复性能的影响，探讨了蛇纹石超细粉体作为添加剂的减摩修复机制和自修复膜形成机理，考察了自修复膜的力学特征和摩擦学性能。采用正交试验方法研究了载荷、频率、时间、添加量对凹凸棒石、纳米铟、石墨烯颗粒作为润滑油添加剂自修复性能的影响，优化获得了“类陶瓷”硬自修复膜和低剪切强度的软金属自修复膜的成膜条件，自修复膜采用摩擦接触电阻在线监测方法原位表征了摩擦反应膜的形成过程，通过先后采用硅酸盐添加剂和纳米软金属添加剂润滑的方法，在摩擦表面依次获得了高硬度“类陶瓷”自修复膜和低剪切、易滑移的软金属自修复膜，进一步降低了摩擦、减少磨损。