科技成果项目征集表.doc

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1、科技投资项目计划书项目名称硼酸盐纳米润滑/软氮化固体润滑复合减摩抗划伤技术技术领域先进制造项目提供方吉林大学联系人胡春华、冯丹纯联系电话0431-85168265E-mail项目介绍（简介、技术特点）1、成果简介：硼酸盐纳米润滑/软氮化固体润滑复合减摩抗划伤技术创建性地将国内外分别单一应用的固体润滑技术、油润滑技术及纳米润滑技术进行综合集成创新，通过研究优化针对装备摩擦运动件材料的离子软氮化处理工艺，在装备摩擦表面制备具有微纳孔结构的软氮化固体润滑层，然后采用真空浸渍设备，将优选出的纳米硼酸盐润滑油添加剂预置于软氮化固体润滑层的微纳孔隙中以形成

2、纳米硼酸盐/软氮化固体润滑复合层，从而在摩擦表面构建出纳米润滑、油润滑及固体润滑“三效合一”的复合润滑体系，特别适用于高温、高速、重载及边界润滑等苛刻条件下的摩擦运动件表面，制备出的纳米硼酸盐/软氮化固体润滑复合层能够有效地隔绝摩擦副间纯金属的直接接触，使摩擦表面在摩擦过程中始终存在纳米润滑、油润滑或固体润滑的作用，产生的“微纳轴承”效应使摩擦时宏观上的“滑动摩擦”转变为微观上的“滚动摩擦”9，并生成BN等具有优良固体润滑性能的化学反应膜，从而可以显著提高材料摩擦表面的减摩、耐磨及抗划伤性能。2、成果技术指标、关键技术、创新要点：（1）技术指标

3、a）在装备材料表面制备出具有微纳孔结构的软氮化固体润滑层，其氮碳化合物层厚度约为15μm；b）给出纳米硼酸盐/软氮化固体润滑复合层减摩抗划伤机理模型；c）纳米硼酸盐/软氮化固体润滑复合层与原有处理表面相比，减摩性能提高1倍以上；耐磨性能提高2倍以上；抗划伤性能提高3倍以上。（2）关键技术a）离子软氮化技术离子软氮化是在接近离子渗氮的温度下对基体表面进行的以渗入氮原子为主、碳原子为辅的一种等离子体化学热处理工艺技术，它是在离子渗氮的基础上加入含碳介质（如乙醇、丙酮、二氧化碳、甲烷、丙烷等）进行的，N、C原子在铁素体晶格间隙固溶而沉积形成以ε9单相

4、（Fe3N）为主的化合物层，这种化合物层具有高的硬度和优良的耐磨抗咬合性能，其亚表层扩散层的形成也明显改善了材料的疲劳强度和承载能力，适用于碳素钢，合金钢，工具钢，不锈钢，球铁，合金铸铁等工件，以及烧结材料的处理。离子软氮化处理温度相对较低，变形较小，可应用于要求耐磨而不承受重载的中小零件，特别是不受重载而形状复杂，其它热处理容易变形的零件和工具。应用离子软氮化技术可以提高循环应力作用下零件的疲劳强度和提高滑动磨损抗力以及粘着磨损抗力，以及提高零件的防腐性能。b）制备纳米硼酸盐/软氮化固体润滑复合层的真空浸渍技术采用真空浸渍装置，在软氮化固体润

5、滑层表面形成一定的负压，利用高真空环境下硼酸盐纳米颗粒的重力作用，使基础油中的硼酸盐纳米颗粒预置在软氮化层的微纳孔内，并储存一定量的润滑油。c）硼酸盐纳米添加剂技术硼酸盐纳米添加剂具有优良的耐磨和极压性能，通过优化硼酸盐纳米添加剂在基础油中的配比，确定一种协同效应最佳的硼酸盐纳米添加剂及其含量，并利用硼酸盐纳米添加剂可以与离子软氮化层在摩擦瞬时高温下在摩擦表面反应生成氮化硼等固体润滑膜的特点，在摩擦过程中实现纳米润滑、油润滑和固体润滑的协同润滑、减摩及抗划伤作用。（3）创新要点9a）通过对离子软氮化工艺进行优化研究，实现了软氮化层微纳孔结构的可

6、控性；对软氮化层的形成机理进行了详细的探讨，揭示了软氮化固体润滑层在基体表面的形成过程。b）在微观摩擦表面实现了“微纳轴承”效应的减摩耐磨构想，即采用真空浸渍法使粒径较小的硼酸盐纳米颗粒预置在软氮化固体润滑层微纳孔的底部，使膜层表面粗糙度变小，增大摩擦表面间的接触面积，以及为较大的硼酸盐纳米颗粒提供支撑作用；粒径较大的硼酸盐纳米颗粒则“镶嵌”在两摩擦表面接触处的膜层微纳孔中，在摩擦过程中发挥“微纳轴承”效应，微观上将“滑动摩擦”部分地转变成“滚动摩擦”，从而减少了摩擦，降低了磨损。c）采用真空浸渍方法制备出硼酸盐纳米颗粒/软氮化固体润滑复合层，

7、在摩擦表面构建出纳米润滑、油润滑与固体润滑三效合一的复合润滑体系，实现了在摩擦初期、中期、后期各个阶段复合层发挥油润滑、纳米润滑、固体润滑的综合作用，从而使摩擦表面具有优良的减摩、耐磨及抗划伤性能。3、先进性（与国内外同类成果对比分析）：a）该项目针对装备摩擦运动件表面在高温、高速、重载及边界润滑等苛刻条件下磨损失效的问题，创造性地提出了将硼酸盐纳米润滑、油润滑及软氮化固体润滑技术进行综合集成，构建了摩擦表面“三效合一”的复合润滑体系，显著提高了摩擦表面的减摩抗划伤性能。9b）深入研究了软氮化固体润滑层在基体表面的形成过程和反应过程的热力学理论

8、，首次实现了软氮化固体润滑层微纳孔结构的可控性，揭示了软氮化固体润滑层的结构、组成与其减摩抗划伤性能之间的关联性，为复合润滑减摩次表层的构建奠定了理论