申报2017年湖北科学技术奖项目公示材料.pdf

申报 2017 年度湖北省科学技术奖项目公示材料 1、项目名称：金属自润滑中摩擦层作用与新型润滑剂的摩擦学研究 2、推荐奖种及等级：湖北省自然科学奖一等奖 3、项目简介（不超过800字）： 航空、热能工程、化工、建材等装备中高温、重载的润滑与减摩抗磨问题主要依赖于固体自润滑技术解 决。固体自润滑摩擦过程涉及热-力耦合，材料变形、断裂、氧化及多相材料组织结构变化等因素。其研究基 本局限于磨痕、氧化、润滑剂用量与种类等表观现象解释；摩擦界面结构演化、多种润滑剂协同作用等科学 问题缺乏系统研究。对此本项目开展了三个方面科学研究： （一）既强化基体又具有优异润滑特性的新型固体润滑剂研究；（二）新型固体润滑与传统固体润滑协同 作用研究；（三）系统研究摩擦层的结构演化与润滑机理。项目取得了如下科学认识与发现： （1）首次揭示了石墨烯、Ti3SiC2 两种新型固体润滑剂的摩擦学特性：两种润滑剂都能强化基体，且明 确了石墨烯工作温度上限为 550o o o C，其完全失效温度为 600 C ；Ti SiC 在室温至 800 C 均表现出优良摩擦学 3 2 性能；适量石墨烯、Ti -5 SiC 可使摩擦系数低至 0.2-0.3，磨损率在 10 级；两种新型固体润滑剂具有优良的高 3 2 温自润滑性能与应用前景。 （2 ）通过多种复合润滑剂的摩擦行为研究，揭示了润滑作用的两种机制：即单独作用与协同作用，为润 滑剂选配和使用提供了理论基础；在此基础上，成功选配出在室温-800oC 具有稳定摩擦系数和磨损率金属基 的复合润滑剂组合。 （3 ）系统研究了干摩擦下固体自润滑材料摩擦界面的结构演化规律与润滑行为研究，从微观结构变化界 定了摩擦层尺度，发现了摩擦过程中基体材料的加工硬化、晶粒细化与润滑剂富集等现象，阐明其形成过程 与作用机制。加工硬化与晶粒细化可以弥补因润滑剂向表面富集导致的强度损失，并有利于润滑剂成膜与优 秀减摩耐磨性能实现，是支撑摩擦过程稳定进行的有利保障。 研究成果可指导基体材料设计与润滑剂选配，并为宽温域润滑剂设计提供一定准则。该研究成果被美国 加利福尼亚大学戴维斯分校Nieto 教授和英国伯明翰大学Dong H. S.教授等多位本领域国际著名学者正面引用 和高度评价，对特殊工况下的摩擦学设计具有理论指导意义，相关成果可推广到实际工程应用。 4.代表性论文专著目录（8篇） 知识产 序 影响 年、卷、页 发表时间年 通讯作者/第 SCI 他引 他引总 权是否 论文名称/刊名/作者 号 因子 码 月日 一作者 次数 次数 归国内 所有 Preparation and tribological properties of TiAl matrix composites reinforced 2014 年 67 是 1 by multilayer graphene/ Carbon/ Xu 6.198 卷 168-177 2014-02-10 Shi Xiaoliang 19 21 Zengshi; Shi Xiaoliang; Zhai 页