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“金属磨损自修复材料”在内燃机车柴油机上应用的研究

　　在中国铁路六万公里的线路上，内燃机车是运输的主力军。如何应用先进技术，不断提高内燃机车技术性能，实现“重载、高速、优质、高效”的目标是全路科技工作者选择研究的重要课题。大量的统计数字表明，内燃机车柴油机的基础质量是影响内燃机车检修率的主要因素。目前影响全路内燃机车修程、修制改革的主要原因是柴油机摩擦付寿命低，尤其是发动机活塞、活塞环、汽缸套三大部件。
　　内燃机车柴油机应用“金属磨损自修复技术”正是为了解决这一难题。应用这项技术不仅能预防机件磨损，还能自行修复处于长期运转中已磨损的机械摩擦表面。
　　“金属磨损自修复材料”是一种由无机矿物盐、添加剂和催化剂成分构成的微细弥散的粉体复合物。金属磨损自修复技术是一项对金属表面进行强化处理的新的工艺技术。当它以润滑介质(如润滑油、润滑脂等)为载体到达铁基金属摩擦付表面时，通过对表面的超细加工和与表面铁原子之间发生的力化学反应，产生超硬、超滑的具有金属陶瓷晶体结构的材料表层。这种表层具有异乎寻常的力学和物理性能。采用“金属磨损自修复技术”后，接触摩擦表面摩擦系数降为0．003-0．007，比正常情况下低了一个数量级，同时，其表面硬度也比正常情况下提高一倍以上。因此，在一个中修期内，其最大磨损量理论上应比正常磨耗低10倍以上，可视为“零磨耗”。所以我们认为选择“金属磨损自修复技术”是延长内燃机车柴油柳，主要摩擦付寿命的有效方案。摩擦学国家重点实验室进行了“金属磨损自修复材料”的验证试验工作。专家、教授在经历了现场取样以及细致缜密的科学分析，认为金属磨损自修复材料在基体运动过程中形成的乌黑发亮的保护层应该是金属陶瓷保护层。通过对汽缸套表面检查、测量，证明缸套表面确有保护层存在，厚度8-10μm，显微硬度HV=1110(比表面硬度HV=544增高l倍以上)，摩擦系数稳定地保持在0．005左右(比原表面摩擦系数降低一个数量级)，保护层具有优异的减磨特性，与金属基体稳定结合，线胀系数一致，它超硬、超滑，抗腐蚀，耐热，有着优异的力学和物理性能，在高温、强摩擦条件下不会剥离脱落。使用“金属磨损自修复材料”时在摩擦付接触面上生成的金属陶瓷层，使摩擦零件表面硬度提高，粗糙度降低，干摩擦系数大幅度降低，由此大大降低了对润滑油的品质要求。
　　摩擦是材料失效的主要形式之一，全世界能量产出的1／3到l／2被摩擦所损耗。如何通过采用新技术、新工艺减少摩擦，降低能量损耗，是摩擦学领域的重要课题。自修复技术是一项高新技术，是对传统减磨手段的重大突破。这项技术的推广和应用，对实现节约能源、降低消耗和环境保护的战略目标具有重要意义，必将在我国产生巨大的经济效益和社会效益。

	北京铁路分局科协王涛
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