邹 芹,王 鹏,徐江波,李艳国

(1.燕山大学 机械工程学院,河北 秦皇岛 066004;2.燕山大学 亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,河北 秦皇岛 066004)

0 引言

固体润滑剂[1]是金属基自润滑复合材料的重要组成部分,在金属基自润滑复合材料中的应用具有很长的历史。早在19世纪初期[2-3],石墨和Pb已经作为润滑剂用于低速运转的机器上。20世纪30年代,添加固体润滑剂的铁基自润滑轴承在德国出现。20世纪60年代,添加MoS2的金属基自润滑复合材料逐渐产生,并对超音速飞机的问世起到了重要的推动作用[4]。到目前为止,由于固体润滑剂可在一些特殊工况下(见表1)起润滑作用,这对高新技术的发展起到了重要的推动作用[5]。

表1 固体润滑剂的适用场景Tab.1 Applicable scenaries of solid lubricants

金属基自润滑复合材料固体润滑剂种类很多,包括无机层状固体润滑剂、金属及其化合物、MAX金属陶瓷、有机物固体润滑剂、多元复合固体润滑剂等,其各有优缺点,且仍处于不断发展阶段。

1 无机层状固体润滑剂

1.1 石墨

石墨价格低廉,在潮湿环境中由于水的氢离子和氢氧根离子的饱和导致层间范德华键减弱,从而促进了层间分裂,在金属表面形成一层具有减摩作用的润滑膜[6],使得其可在潮湿环境提供有效润滑。目前,石墨作为金属基自润滑复合材料固体润滑剂的研究主要集中在改善不同钢种在不同工业应用中的摩擦磨损性能上,而制备时石墨与部分金属基体(Cu、Al等)润湿性较差,导致两者界面结合变差,影响复合材料的力学性能以及摩擦学性能,另外使用过程中产生的高温会导致石墨氧化和烧蚀,严重影响润滑效果[6-8]。……