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随着我国航天事业的不断发展,空间机械轴承的工况条件越来越苛刻,对轴承润滑的可靠性和寿命提出了更高的要求。近年来表面技术越来越多的应用于精密轴承。实践表明,表面改性能够延长轴承寿命降低摩擦力矩。目前比较常用的轴承表面的改性技术有离子注入、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、物理化学气相沉积(PCVD)和激光表面强化等方法。近年来除了表面改性技术在轴承上的应用外,更多的学者开始把表面改性和液体润滑剂(润滑油和润滑脂)复合使用。为了保证在航空航天苛刻环境下表面薄膜与润滑剂复合润滑时发挥作用,有必要对他们复合润滑时的摩擦磨损特性展开研究。本文运用试验、检测、理论分析等手段,对9Cr18钢表面氮离子注入、磁控溅射镀DLC膜和Mo S2膜三种常用的轴承表面薄膜及与润滑脂复合润滑时在不同工况下的摩擦磨损特性进行试验,进而分析9Cr18钢表面薄膜的减摩抗磨特性。从而为9Cr18钢表面薄膜及与润滑脂复合润滑的应用提供试验依据。表面薄膜的摩擦磨损性能与薄膜固有的结构和性能有关。首先对9Cr18钢表面薄膜的表面力学和成分展开研究。从材料学的角度,通过XPS分析改性层的元素浓度,通过扫描电镜和能谱仪观察改性层的元素分布和表面形貌,利用纳米压痕测量表面薄膜的硬度和弹性模量等表面薄膜固有的力学性能。为表面薄膜的摩擦磨损特性分析提供依据。表面薄膜的摩擦磨损性能除了与表面薄膜的表面力学性能和成分有关外,还与表面薄膜和基体的结合强度有关。本文利用纳米划痕方法,对同时受法向载荷和切向力作用的9Cr18表面镀DLC膜和Mo S2膜的结合强度进行研究。同时结合划痕形成过程和恢复程度分析固体膜失效形式,从而为固体膜的实际应用提供理论基础。论文重点对9Cr18表面薄膜及在脂润滑条件下的摩擦磨损特性展开研究。通过球-盘摩擦试验,分析9Cr18钢盘表面进行氮离子注入、镀DLC膜、镀Mo S2膜及其与润滑脂复合润滑时,在不同线速度、不同载荷及不同周围环境(真空/大气)下的摩擦磨损特性。通过扫描电镜、能谱仪等的检测手段,分析表面薄膜在不同工况下的磨损形式,探究表面薄膜的承载边界以及薄膜与润滑脂复合润滑的效应。