活塞環表面MoS2 薄膜在干摩擦和貧油潤滑條件下的摩擦學性能研究

李 楠， 車銀輝， 王銘昌

(蘇州熱工研究院有限公司， 廣東 深圳 518000)

0 前 言

柴油機是交通運輸、工程機械、國防裝備和核電應急發電機等領域的主要動力設備。 近年來，大功率、長沖程和高爆發壓柴油機成為行業爭相研究的重點目標[1，2]。 活塞環-缸套運動副作為柴油機中最為重要的摩擦副之一，其摩擦穩定性直接影響整個柴油機的燃油經濟性、耐用性和壽命，然而隨著柴油機的缸徑增大、沖程變長，潤滑油不能及時補充至活塞環-缸套摩擦接觸的上下止點處，止點位置在冷/熱啟動時處于貧油甚至干摩擦的不良潤滑狀態，易造成嚴重磨損，導致柴油機動力性能下降甚至喪失，進而造成嚴重后果。例如，挖掘機、裝載機和高壓驅動銑刨機用動力柴油機的活塞環-缸套在頻繁啟停工況條件下發生嚴重磨損成為導致柴油機停機的主要原因之一。 福島核電事故的原因之一就是由于應急柴油發電機無法正常啟動，不能及時為核電廠安全停堆所需的輔助設備提供應急電源，導致堆芯熔毀、輻射釋放等嚴重后果。 因此改善活塞環-缸套摩擦副在干摩擦和貧油潤滑條件下的摩擦學性能，對提高柴油機的可靠性具有重要的經濟和安全意義[3-6]。

MoS2薄膜在干摩擦和貧油潤滑條件下表現出優異的摩擦學性能。 Wahl 等[7]研究結果顯示干摩擦條件下MoS2薄膜在摩擦配副表面形成一層轉移膜，隨著摩擦時間的延長轉移膜表現出明顯的MoS2晶體拉曼峰。Singer 等[8]研究了MoS2與不同摩擦副的摩擦學性能，發現與鋼摩擦副對摩時，MoS2薄膜表現出較高的耐磨性。……