油润滑铝镁钛硼纳米复合涂层摩擦学行为及磨损机理的研究

Combination of the individual benefit of solid-lubrication coatings and oil-lubrication technology has a very promising potential for industrial application. Al-Mg-Ti-B nanocomposite coatings show an extraordinary low-friction and anti-wear property under oil-lubrication. This proposal aims to systematically study the tribological behaviors and wear mechanisms of oil-lubricated Al-Mg-Ti-B nanocomposite coatings. This proposal also aims to systematically study the surface tribo-chemical effects as well as the relationship between the tribological conditions and wear characteristics of Al-Mg-Ti-B nanocomposite coatings under oil-lubrication. The results obtained from this research will pave the way to the further commercial application of oil-lubricated Al-Mg-Ti-B nanocomposite coatings.

综合固体润滑涂层与润滑油优势的固油润滑技术具有良好的工业应用前景，已成为近年来耐磨涂层研究领域的一大热点。铝镁钛硼纳米复合涂层在油润滑条件下具有优异的减摩耐磨特性。本基金项目拟系统研究油润滑铝镁钛硼纳米复合涂层的摩擦学行为及磨损机理，拟系统研究油润滑环境下涂层表面摩擦化学效应及摩擦学条件与涂层摩擦学行为及磨损机理的相互作用关系。本基金项目的研究成果将为铝镁钛硼纳米复合涂层通过油润滑进一步调控优化减摩耐磨性能提供理论依据，并为该涂层进一步应用于固油润滑技术奠定坚实的理论基础。

固油润滑技术具有良好的工业应用前景，已成为近年来涂层摩擦磨损研究领域的一大热点。 AlMgB14-TiB2纳米复合涂层与润滑油结合使用将极大改善机械零部件的耐磨性能，并显著提高机械设备的运行效率和服役寿命，因此具有良好的工业应用前景。 AlMgB14-TiB2涂层作为新型纳米复合硬质涂层，具有良好的减摩耐磨性能。本项目系统开展了油润滑AlMgB14-TiB2涂层摩擦磨损行为及摩擦化学反应机理的研究。通过系统研究，本项目阐明了衬底偏压对高功率脉冲磁控溅射制备的AlMgB14-TiB2涂层组分、微观结构和力学性能的影响。阐明了氮元素掺杂对MoDTC润滑AlMgB14-TiB2涂层摩擦磨损行为和摩擦化学反应的影响机理。 揭示了热处理和摩擦磨损实验条件对MoDTC润滑AlMgB14-TiB2涂层和MoDTC润滑B4C涂层摩擦磨损行为和摩擦化学反应的影响机理。阐明了氮元素掺杂对ZDDP润滑AlMgB14-TiB2涂层摩擦磨损行为及表面摩擦化学反应的影响规律。 本项目揭示了氮元素掺杂对涂层微观结构与组分化学态的影响，揭示了AlMgB14-TiB2涂层在ZDDP或MoDTC润滑下的摩擦学行为、表面组分化学态变化和表面摩擦膜的形成。我们发现高氮含量AlMgB14-TiB2涂层具有优异的涂层与润滑油添加剂的化学相容性，高氮含量AlMgB14-TiB2涂层在MoDTC和ZDDP作用下表现出超低摩擦磨损行为。在以上机理研究的基础上，我们实现了MoDTC润滑条件下掺氮AlMgB14-TiB2涂层的超低摩擦行为，稳态摩擦系数可低至0.03；我们实现了ZDDP润滑条件下掺氮AlMgB14-TiB2涂层的优异耐磨性能。本项目所取得的成果将为AlMgB14-TiB2涂层的实际应用奠定坚实的理论基础。