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原文传递双织构化活塞环-气缸套表面摩擦磨损行为研究

论文题名：	双织构化活塞环-气缸套表面摩擦磨损行为研究
关键词：	船舶柴油机;活塞环;气缸套;摩擦磨损性能
摘要：	活塞环-气缸套作为柴油机的重要运动副，其摩擦磨损性能直接影响着整机的机械效率、可靠性和使用寿命。随着船舶柴油机各项强化指标的不断提高，活塞环-气缸套往复运动表面的接触压力、温度不断升高，摩擦功耗增大、磨损加剧等问题也愈加凸显。这些问题促使研究人员不断探索开发新型减摩耐磨技术，其中活塞环-气缸套表面形貌织构化是改善摩擦磨损行为的重要手段。　　本文提出在活塞环和气缸套表面分别进行织构的减摩耐磨方法，制备了微织构的活塞环-微织构的气缸套、微织构+填充固体润滑剂的活塞环-微织构+填充固体润滑剂的气缸套，获得了两种双织构化的活塞环-气缸套表面。然后对比无织构活塞环-无织构气缸套，开展两种双织构化表面的摩擦磨损和抗拉缸性能研究，获得了温度、载荷、贫油等试验条件对双织构化表面摩擦磨损的影响规律，分析了双织构化表面的微观结构和形貌、微区元素分布、摩擦化学反应产物等磨损特征，探索了双织构化表面的减摩耐磨机制，为双织构化表面形貌的设计提供了技术支撑和理论依据。取得的主要结论如下：　　（1）采用课题组研制的往复式电射流加工技术制备了微织构活塞环与微织构气缸套；采用阴极还原硫代钼酸根的方法在微织构活塞环表面沉积了二硫化钼，制备了固体润滑剂填充微织构的活塞环（简称织构填充活塞环）；采用复合电镀技术在微织构气缸套中沉积了镍基二硫化钼/钛碳化铝复合固体润滑剂，制备了固体润滑剂填充微织构的气缸套（简称织构填充气缸套）。　　（2）在试验载荷25MPa、50MPa、75MPa下，无织构、双织构、双织构填充的活塞环和气缸套线磨损量均随载荷增加而升高，而无织构、双织构填充配对副摩擦系数随载荷增加而降低，而双织构配对副摩擦系数随载荷增加先降低后升高；相比于无织构、双织构配对副，双织构填充配对副的摩擦系数、活塞环线磨损量、气缸套线磨损量始终最小；表面形貌分析表明，双织构填充配对副摩擦溢出了固体润滑剂，并在气缸套摩擦表面形成了细小滑动纹理。　　（3）在试验温度150℃、200℃、250℃下，无织构、双织构、双织构填充的活塞环和气缸套摩擦系数、活塞环线磨损量、气缸套线磨损量均随温度的升高而降低；双织构填充配对副的摩擦系数、活塞环线磨损量、气缸套线磨损量始终最小；分析表明，层状钛碳化铝化合物的氧化抑制了二硫化钼、ZDDP添加剂的分解，250℃时气缸套表面反应膜的主要组成物质为Fe-O、FeS、MoS2、硫酸盐、磷酸盐、ZnO、ZnS等。　　（4）抗拉缸试验表明，无织构、双织构、双织构填充的活塞环和气缸套的抗拉缸时间分别为10min、38min、179min左右。分析表明，微织构及摩擦溢出的固体润滑剂可以阻断气缸套表面的大面积黏着磨损，拉缸后的双织构填充表面微坑内仍然保留着固体润滑剂。
作者：	叶斌
专业：	船舶与海洋工程
导师：	沈岩
授予学位：	硕士
授予学位单位：	大连海事大学
学位年度：	2021