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固体润滑技术在解决高技术机械的重大润滑和磨损失效问题上,发挥着重要作用。有机树脂粘结固体润滑涂层作为一种制备工艺简单、涂层性价比高、减摩抗磨性能优良的固体润滑技术。如何通过调配树脂体系与润滑填料的组成来发展高承载长寿命润滑涂层材料,突破现有材料性能极限,满足国家高技术设备对高承载、高精度、高可靠性和长寿命的应用要求是一个急需突破的重要瓶颈。发展高承载长寿命润滑涂层目前需解决的问题有两方面:1.要明确基础树脂微观结构(交联密度)对树脂综合性能的影响关系,为发展高承载长寿命润滑涂层奠定坚实的理论基础;2.利用润滑填料的协同作用有效提高涂层的承载能力和耐磨性能。依据上述思路,论文具体研究内容及所获结果如下:1.利用硼酚醛(THC-400)/环氧树脂(EP)的不同配比来有效控制树脂的交联密度,并对其热力学性能、力学性能和摩擦学性能分别进行了测试。选择性能较好的树脂体系向其中添加了不同质量的二硫化钼(Mo S2)、三氧化二锑(Sb2O3)和氟化铈(Ce F3)等润滑填料,制备了EP/THC润滑涂层和EP/THC/Ce F3润滑涂层。对润滑涂层的摩擦学性能进行了研究。结果表明,随着树脂材料交联密度的增大,它的玻璃化转变温度(Tg)和储能模量(E’)呈逐渐增加趋势,弹性模量先增加后减小,磨损率与之相反。当树脂交联密度为936 mol/m~3,树脂材料的弹性模量最大、磨损率最低,分别是1572 MPa和6.02×10-5 mm~3N/m。同时,润滑涂层的磨损寿命随着树脂体系交联密度的增大,先增后减。当树脂交联密度为936 mol/m~3时,树脂体系网络结构中的间隙较小。在EP/THC润滑涂层中,Mo S2和Sb2O3等微粒刚好在该种间隙中能较好的分散,形成机械强度较高的润滑涂层,使得该涂层在4450 N载荷下的磨损寿命达到了437 min。而在EP/THC/Ce F3润滑涂层中,Ce F3的加入破坏了树脂交联结构的连续性从而恶化了润滑涂层的摩擦学性能。2.采用不同比例的硼酚醛(FBB)/环氧树脂(EP)实现对树脂交联密度的精确调控。并分别向各类树脂材料中添加了质量不同的Mo S2、Sb2O3和Ce F3等润滑填料,制成了EP/FBB润滑涂层和EP/FBB/Ce F3润滑涂层。分别测试了不同交联密度树脂材料的热力学性能、力学性能和润滑涂层的摩擦学性能。结果发现,随着交联密度的增大,树脂材料的Tg逐渐增加,弹性模量先增加后减小。树脂交联密度为460 mol/m~3,弹性模量最大为2217 MPa。而对于润滑涂层而言,随着交联密度的增大,其磨损寿命先增大后减小。在交联密度为460 mol/m~3时,对于EP/FBB润滑涂层而言,由于树脂体系中网格结构中的间隙较大,对Mo S2和Sb2O3粒子的束缚性小,填料与树脂的结合性变弱,导致其摩擦学性能较差。在EP/FBB/Ce F3润滑涂层中,随着Ce F3的加入,树脂的网络结构中的间隙正好得到Mo S2、Sb2O3和Ce F3最大程度的填充,树脂对微粒包络得很好,填料与树脂之间的结合能力增强,形成比较均匀致密的润滑涂层,其摩擦学性能明显变好,当载荷大小为4450 N时,寿命高达407 min。3.使用不同配比的线型酚醛(SG)/环氧树脂(EP)达到对交联密度有效控制的目的。同时向该类树脂材料中分别添加了不同质量比的Mo S2、Sb2O3和Ce F3等填料,制备成EP/SG和EP/SG/Ce F3的润滑涂层。对树脂材料的热机械性能和力学性能进行了测试,对润滑涂层的摩擦学性能进行了研究。结果显示,随着交联密度的增大,树脂材料的玻璃化转变温度(Tg)和储能模量(E’)呈现减小后增加的趋势,树脂交联密度为298 mol/m~3时,材料的弹性模量最高(2342 MPa)。但是,随着交联密度的增大,EP/SG润滑涂层的磨损寿命先增加后减小,而对于EP/SG/Ce F3润滑涂层却是逐渐增加的。在EP/SG润滑涂层中,在树脂体系的交联密度为298 mol/m~3时,其树脂体系网络结构中的间隙变得更大,对Mo S2和Sb2O3粒子的粘附性变得更差,但是树脂体系的韧性较好,所以该涂层的摩擦学性能相对较好。但对于EP/SG/Ce F3润滑涂层而言,在交联密度为390 mol/m~3时,树脂体系网络结构中的间隙得到Mo S2、Sb2O3和Ce F3与很好的填充,润滑涂层结构比较均匀。比重较大的线性酚醛中的极性基团较多,增强了填料与树脂的结合力,弥补了树脂体系韧性的不足,使得润滑涂层的机械强度增强,磨损寿命达到397 min(载荷4450 N)。