特種環境固體潤滑塗層技術

《特種環境固體潤滑塗層技術》是2016年7月出版的圖書，作者是熊黨生、李建亮、秦永坤。

基本介紹

• 書名：書名特種環境固體潤滑塗層技術
• 作者：熊黨生、李建亮、秦永坤
• 定價：99
• 出版時間：2016年7月

書籍信息

書名特種環境固體潤滑塗層技術

書號978-7-118-10750-0

作者熊黨生、李建亮、秦永坤

出版時間2016年7月

譯者

版次1版1次

開本16

裝幀精裝

出版基金國防科技圖書出版基金

頁數265

字數336

中圖分類TH117.2

叢書名

定價99.00

內容簡介

本書是關於特殊環境與極端工況使用的固體潤滑塗層技術方面的一本專著，共9章，內容包括耐磨、強韌、空間交變和寬溫度環境下固體潤滑塗層的設計；硫化物潤滑塗層；碳基材料潤滑塗層；自潤滑複合滲鍍層；氟化物與軟金屬複合潤滑塗層等。書中用了較大篇幅對近年來發展的環境適應性固體潤滑塗層、表面織構與固體潤滑複合塗層進行了重點和系統闡述。本書最後著重介紹了評價固體潤滑塗層性能的模擬極端和特殊環境的摩擦試驗裝置和摩擦磨損原位測試裝置等一些新型測試系統和分析表征方法。本書可供從事表面工程、材料和極端環境服役機械裝備等方面工作的科技人員學習參考，也可作為材料、機械等專業的研究生和高年級本科生的教材與教學參考書。

圖書目錄

"第1章 緒論 1

1.1 固體潤滑塗層的典型使用環境與套用領域 1

1.1.1 空間環境 1

1.1.2 航空工業和先進能源裝備領域 3

1.1.3 高速切削工具和模具領域 5

1.1.4 低溫條件 5

1.2 特殊環境和工況下的潤滑塗層 5

1.2.1 空間環境用潤滑塗層 6

1.2.2 航空工業與先進能源裝備用潤滑複合塗層 10

1.2.3 高速切削工具用潤滑塗層 11

1.3 固體潤滑塗層的發展與趨勢 12

1.3.1 第一代：單組元塗層 13

1.3.2 第二代：多層和多組元塗層 14

1.3.3 第三代：梯度、超點陣和納米結構塗層 14

1.3.4 第四代：智慧型塗層（自適應或變色龍塗層） 15

1.3.5 織構化與固體潤滑複合塗層 16

1.4 本書內容簡介 16

參考文獻 17

第2章 新型固體潤滑塗層設計 19

2.1 固體潤滑塗層的設計基礎 19

2.1.1 潤滑塗層的低摩擦設計 19

2.1.2 潤滑塗層的耐磨損設計 21

2.1.3 潤滑塗層的強韌化設計 21

2.1.4 潤滑塗層的環境適應性設計 22

2.2 耐磨潤滑複合塗層 23

2.2.1 塗層中的潤滑組元 23

2.2.2 硬質塗層基體組元 24

2.2.3 含有潤滑組元的硬塗層 25

2.2.4 摻雜其他元素的潤滑塗層 25

2.3 韌性納米複合潤滑塗層 25

2.3.1 韌性納米晶/非晶複合塗層 26

2.3.2 控制晶粒尺寸和織構的納米晶塗層 27

2.3.3 多層納米複合塗層 28

2.3.4 梯度功能塗層 29

2.4 空間交變環境條件下的潤滑塗層 29

2.4.1 空間乾/濕交變環境的潤滑塗層 29

2.4.2 空間大氣/真空交變環境潤滑塗層 30

2.4.3 空間高低溫交變環境潤滑塗層 31

2.5 寬溫度環境條件下的潤滑塗層 32

2.5.1 高速切削刀具用高溫潤滑硬塗層 32

2.5.2 航空航天用高溫潤滑塗層 34

2.6 研究展望 35

參考文獻 35

第3章 硫化物潤滑塗層 38

3.1 過渡金屬硫族化合物塗層 38

3.1.1 過渡金屬硫族化合物的晶體類型與晶體取向 38

3.1.2 過渡金屬硫族化合物的潤滑機制 40

3.1.3 影響摩擦學行為的材料因素 43

3.1.4 摩擦學行為的環境依賴性 44

3.1.5 過渡金屬硫化物的改性 49

3.2 元素摻雜的過渡金屬硫化物塗層 50

3.2.1 摻雜元素對過渡金屬硫族化合物結構的影響 50

3.2.2 摻雜元素對過渡金屬硫族化合物塗層性能的影響 53

3.2.3 金屬摻雜過渡金屬硫化物 54

3.2.4 非金屬元素摻雜過渡金屬硫化物塗層 66

3.2.5 化合物摻雜過渡金屬硫族化合物 70

3.3 MoS2基複合塗層 73

3.3.1 多層納米結構塗層 73

3.3.2 具有自組裝結構的納米複合塗層 75

3.4 研究展望 76

參考文獻 77

第4章 碳基材料潤滑塗層 80

4.1 類金剛石碳塗層 80

4.1.1 DLC塗層的結構 80

4.1.2 氫對類金剛石碳塗層潤滑機制的影響 82

4.1.3 環境氣氛對類金剛石碳塗層的影響 86

4.1.4 DLC塗層在超高真空中的摩擦學行為 89

4.1.5 DLC塗層在乾燥惰性氣氛中的摩擦學行為 91

4.1.6 DLC塗層在H2氣氛中的摩擦學行為 93

4.1.7 DLC塗層在高溫條件下的摩擦學行為 94

4.1.8 DLC塗層在極熱原子氧暴露條件下的摩擦學行為 95

4.2 DLC改性與複合塗層 96

4.2.1 元素摻雜DLC塗層 96

4.2.2 梯度功能DLC塗層 98

4.2.3 納米晶碳化物/非晶DLC韌性塗層 99

4.2.4 MoS2/a-C:H複合塗層 100

4.2.5 納米複合塗層（DLN） 100

4.2.6 DLC塗層的套用 101

4.3 其他碳基潤滑塗層 104

4.3.1 納米金剛石塗層 104

4.3.2 類石墨碳塗層 106

4.3.3 碳化物衍生碳（CDC） 106

4.3.4 石墨烯 108

4.4 研究展望 111

參考文獻 112

第5章 自潤滑複合滲鍍層 116

5.1 含石墨或氟化石墨複合鍍層 117

5.2 碳納米管複合鍍層 119

5.3 鎳基含MoS2複合鍍層 121

5.4 鎳基含BN複合鍍層 127

5.4.1 複合鍍層的結構 127

5.5 等離子滲Mo層 131

5.6 表面滲鉻 132

5.6.1 滲Cr層的形貌組成 132

5.6.2 滲Cr層的高溫摩擦學性能 133

5.7 等離子MoN共滲層 134

5.7.1 合金表面滲層的力學性能 135

5.7.2 複合滲層的摩擦性能 136

參考文獻 137

第6章 氟化物與軟金屬潤滑塗層 139

6.1 PS系列潤滑塗層的設計與製備 139

6.1.1 PS系列潤滑塗層的材料選擇 139

6.1.2 PS系列潤滑塗層的設計原則 141

6.1.3 PS系列潤滑塗層成分設計 142

6.1.4 塗層製備工藝 144

6.2 PS系列潤滑塗層的組分與性能 145

6.2.1 PS101潤滑塗層 145

6.2.2 PS200系列潤滑塗層 146

6.2.3 PS300系列潤滑塗層 150

6.2.4 PS400系列潤滑塗層 156

6.3 PS塗層與其他塗層的複合 161

6.3.1 PS200與銀膜複合 161

6.3.2 Cr2O3密封PS212 161

6.3.3 PS212與酯類油複合潤滑 162

6.3.4 PS304與聚醯亞胺複合 162

6.3.5 PS400（PS304）與MoS2複合塗層 163

6.3.6 頂層箔片表面潤滑塗層與軸塗層PS304協同作用 163

6.4 環境對潤滑塗層性能的影響 166

6.4.1 氣氛的影響 166

6.4.2 滑動速度的影響 167

6.4.3 溫度的影響 167

6.4.4 配副材料的影響 168

6.4.5 表面粗糙度對氣體箔片軸承承載能力的影響 169

6.5 含氟化物與軟金屬的固體潤滑塗層套用 170

6.5.1 氣體箔片軸承 170

6.5.2 發動機汽缸套 171

6.5.3 高速軸封 172

6.5.4 燃氣渦輪發動機控制閥頂桿 173

6.6 研究展望 173

參考文獻 174

第7章 環境適應性固體潤滑塗層 176

7.1 環境適應性潤滑塗層的設計 176

7.1.1 環境適應性潤滑複合塗層設計與材料選擇 176

7.1.2 含多種潤滑劑的納米複合塗層 177

7.2 第一代環境適應性潤滑塗層 178

7.2.1 MoS2-PbO潤滑薄膜 178

7.2.2 ZnO-WS2薄膜 178

7.3 第二代環境適應性潤滑塗層 179

7.3.1 自適應YSZ/Au/DLC/MoS2納米複合塗層 179

7.3.2 空間和大氣環境的Al2O3/DLC/Au/MoS2變色龍塗層 181

7.3.3 空間自適應WC/DLC/WS2納米複合塗層 183

7.3.4 MoS2-Sb2O3-C自適應納米複合塗層 186

7.4 第三代環境適應性潤滑塗層 187

7.4.1 YSZ/Au納米複合塗層 188

7.4.2 YSZ-Ag-Mo納米複合塗層 188

7.4.3 具有TiN擴散阻礙層的適應性納米複合塗層 191

7.4.4 含MoS2納米相的YSZ-Ag-Mo納米複合塗層 195

7.4.5 復層結構（YSZ-Ag-Mo）-TiN-（YSZ-Ag-Mo））自適應納米複合塗層 196

7.4.6 多層結構納米複合塗層 198

7.4.7 氮化物基自適應塗層 202

7.5 研究展望 203

參考文獻 204

第8章 表面織構與固體潤滑複合塗層 207

8.1 表面織構化技術 207

8.1.1 雷射表面織構化概述 207

8.1.2 雷射與材料表面的相互作用 208

8.1.3 雷射織構化形貌 211

8.1.4 表面織構化方法 212

8.2 塗層表面織構化 214

8.2.1 TiCN塗層 215

8.2.2 TiAlCN塗層 215

8.2.3 Ti-TiC-TiC/DLC塗層 215

8.2.4 類金剛石（DLC）膜 216

8.2.5 鍍鉻塗層 217

8.2.6 VN塗層 218

8.3 織構化表面塗層 219

8.3.1 織構化表面塗覆潤滑劑 219

8.3.2 織構化表面濺射沉積膜 226

8.3.3 織構化表面鍍層 230

8.3.4 織構化表面滲層 232

8.3.5 織構化表面DLC膜 236

8.4 納米織構化表面潤滑塗層 237

8.5 研究展望 239

參考文獻 239

第9章 固體潤滑塗層性能評價方法 242

9.1 固體潤滑塗層的基本性能測試 242

9.1.1 塗層厚度的測量 242

9.1.2 膜-基體複合材料硬度測試 243

9.1.3 熱膨脹性能測試 243

9.1.4 塗層結合性能測試 244

9.1.5 熱導率測試 245

9.2 評價塗層摩擦學性能的典型試驗裝置 247

9.2.1 高溫往復球盤摩擦試驗機 247

9.2.2 往復式高溫摩擦磨損試驗機 247

9.2.3 高溫銷-盤旋轉摩擦試驗機 249

9.2.4 真空（UHV）球-盤式摩擦試驗機 249

9.2.5 氣氛可控的球盤滑動摩擦試驗機 250

9.2.6 濕度可控的球-盤式摩擦試驗機 251

9.2.7 Falex銷-盤式摩擦試驗機 251

9.2.8 超低摩擦塗層的測量 252

9.3 模擬實際工況摩擦測試裝置 252

9.3.1 空氣箔片軸承試驗機 252

9.3.2 襯墊-盤結構的MiTi高速高溫摩擦試驗機 254

9.3.3 軸承力矩測試系統 255

9.3.4 模擬空間原子氧環境摩擦學測試裝置 256

9.4 塗層摩擦磨損原位測試裝置 257

9.4.1 帶有掃描白光干涉儀的往復銷-盤摩擦試驗機 258

9.4.2 摩擦分光計 259

9.4.3 原位拉曼摩擦試驗裝置 259

9.4.4 環境AFM 260

9.5 塗層以及磨損表面微觀結構表征 260

9.5.1 電子探針微觀分析 261

9.5.2 三維光學輪廓儀 261

9.5.3 掃描電子顯微鏡（SEM） 262

9.5.4 透射電子顯微鏡（TEM） 262

9.5.5 X射線衍射（XRD） 263

9.5.6 X射線光電子能譜（XPS） 263

9.6 研究展望 263

參考文獻 264