金属自修复材料的修复机理主要包括化学反应和物理变化两种方式。化学反应是指金属表面的氧化物与周围的金属离子发生反应,形成一种新的金属氧化物,从而填补损伤部位。物理变化是指金属材料在受到损伤后,通过自身的形变和位移来修复损伤部位。金属自修复材料的应用性能主要包括耐磨性、耐腐蚀性、耐高温性、耐低温性等。这些性能可以通过控制金属自修复材料的组成和制备方法来实现。金属自修复材料的未来发展方向主要包括智能化、高效化、多功能化等方面。未来,金属自修复材料将会更加适应各种复杂环境和应用场景,为人类的生产和生活带来更多的便利和效益。金属自修复材料可以被用于制造各种形状和尺寸的零部件,并且具有很好的精密加工性能。深圳金属修复材料厂家
磨损是材料3种失效模式(磨损、腐蚀和断裂)之一。根据报道,大部分设备的损坏及失效有80%是由于摩擦、磨损造成的。摩擦和磨损能够严重地影响机械设备的可靠性、安全性及寿命。根据近20年美国、英国、日本、德国4个国家的调查分析指出,由于磨损失效而造成的经济损失是非常巨大的,是各国国民经济总产值的2%。目前,世界上解决构件的磨损失效问题主要采用抗磨技术、减摩技术和修复技术3种途径。3种传统的解决摩擦磨损的技术途径大多数是各自单独的,而且其有效性、可靠性和通用性也受到限制。因此,世界各国都在竞相竭力寻找能够同时具备减摩、抗磨和修复功能的金属磨损自修复材料和技术。金属磨损自修复技术(ART)是集抗磨、减摩和动态自修复功能于一体的一种新的表面工程技术和产品。深圳金属修复材料厂家研究人员正在寻找更好的方法来提高金属自修复材料技术在高压、高温环境下的使用效果和稳定性。
当在摩擦过程中发生磨损区域后,在摩擦切削力和微粒研磨剪切力的共同作用下,就会在磨损区域发生微局部高温,此时在摩擦副表面就会发生力化学和热化学置换反应,之后生成一种类金属陶瓷层。在摩擦过程中产生的热能可以使类金属陶瓷层持续生长,直到恢复到较佳配合间隙为止。ART形成机理示意图。a中红色圆圈区域是自修复易发生区域,该区域界面凹凸不平,在摩擦的状态下极易产生闪温现象,促使ART保护层形成。图1b为形成ART保护层后的界面形貌,可以发现,保护层在摩擦界面的凹坑处形成,填补摩擦副的缺陷,从而使摩擦副可以正常运行。
在工况服役条件下,尤其是轧机轴承,承受冲击和瞬间超极限载荷的作用下,弥散分布的孕育层起到了支撑座的作用。轴承受载运行的全过程中,ART保护层的界面不断变化,自动选择补偿部位,形成的厚度也是自动调节,当摩擦释放的能量因摩擦系数的降低,而降到一定的程度时,陶瓷保护层停止生长,自修复过程完成。金属陶瓷层不只能够补偿磨损间隙,使金属基体表面粗糙度值下降,恢复原始状态尺寸,还可以使摩擦阻力趋于均匀分布,降低振动,节约能源,实现对基体金属工作表面几何形状的修复和配合间隙的优化。金属自修复材料技术需要大量资金投入和政策支持,以加快其产业化进程和市场拓展。
通过原位摩擦化学处理的方式可以实现在线强化自修复选择性转移是一种具有自修复功能的摩擦现象,是由于表面出现化学和物理化学反应产生的一种摩擦相互作用。这一过程有助于摩擦表面的相对位移,减少磨损或对磨损提供自适应。例如铜合金/钢摩擦副在甘油中进行边界摩擦时,铜离子从铜合金中析出转移到钢表面,又从钢表面上反转移到铜合金表面上,其摩擦因数降至流体摩擦水平,而磨损极微,甚至产生负磨损。磨擦表面成膜自修复的作用机理与传统活性添加剂在摩擦表面形成的润滑膜不同,它不是以表面物质为条件,而是在摩擦条件下在作用表面上沉积、结晶,铺展成膜,使磨损得到一定补偿并有一定抗磨减摩作用。摩擦成膜自修复的修复能力取决于自修复膜的成膜速率与磨损速率的动态平衡。金属自修复材料技术需要建立完善的产业发展规划和战略储备体系,以支持其长期可持续发展。深圳金属修复材料厂家
金属自修复材料可以在受损部位形成一个密封层,防止液体或气体进入。深圳金属修复材料厂家
传统的机械摩擦副表面强化和修复技术有离线强化预处理和解体后离线修复的后处理两种途径。与此不同,金属磨损自修复技术实现的原位修复可以简化维修过程,降低成本,提高机器在线使用率。同时,由于形成的自修复保护层具有的优异性能,能达到节能、减排、延寿的目的。在试验测试中,采用金飒金属磨损自修复制剂处理的机床,零部件的更换频率从两三年提高到十年,并且制造精度提高、噪音降低、能耗减小。在汽车应用方面,金飒公司先后在北京汽车能源检测中心、清华大学汽车研究所、云南玉溪进行了3次实车检验。一台已运行13万公里,缸压降至8.2左右的捷达轿车缸压恢复至12,综合节油率提升了3.1%-3.7%,CO2排放降低了24%,HC +NOx排放降低了23%。深圳金属修复材料厂家