林林

西南鋁業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司

我國汽車工業(yè)正處于飛速發(fā)展階段,2017年國內(nèi)機(jī)動(dòng)車保有量已達(dá)到3.1億輛,其中汽車2.17億輛。在汽車保有量方面,目前全國有53個(gè)城市的汽車保有量超過100萬輛,24個(gè)城市超200萬輛,其中有7個(gè)城市超300萬輛,這7個(gè)城市分別是北京、成都、重慶、上海、蘇州、深圳和鄭州。加速汽車輕量化進(jìn)程以節(jié)約能源、減少排放、降低環(huán)境污染尤為重要和迫切。

據(jù)世界鋁業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)表明,汽車自重每減少10%,排放降低5%～6%。歐盟將實(shí)現(xiàn)CO2排放控制目標(biāo)的基礎(chǔ)確定為汽車的小型化和輕量化;美國“新一代汽車共同開發(fā)計(jì)劃”(PNGV)將汽車輕量化列為汽車節(jié)能減排的三大技術(shù)措施之一。2012-2025年美國汽車燃油經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)見圖1。圖1中,燃油經(jīng)濟(jì)性評(píng)估是以車輛軸距與前后輪間距形成的投影面積為基準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)算;1 mpg(mile per gallon,英里/加侖)=0.425 km/L,1平方英尺=0.093 m2。

圖1 2012-2025年美國汽車燃油經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)

我國自主品牌轎車平均比發(fā)達(dá)國家同類轎車重8%～10%, 商用車平均重10%～15%,平均每百公里油耗比歐洲高23.2%,比日本高37.8%?！秶抑虚L(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》中明確將低能耗汽車列為重點(diǎn)領(lǐng)域和優(yōu)先發(fā)展主題。汽車輕量化符合國家節(jié)能減排發(fā)展戰(zhàn)略和中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃的要求。

實(shí)現(xiàn)汽車輕量化主要有兩種途徑,一是優(yōu)化汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),二是采用輕量化材料。實(shí)際應(yīng)用中是同時(shí)采用上述2種方案實(shí)現(xiàn)汽車輕量化。輕量化材料主要有超高強(qiáng)度鋼、有色金屬合金和非金屬材料［1］。目前,鋁合金是應(yīng)用最廣泛、加工技術(shù)最為成熟的汽車輕量化材料,具有明顯的技術(shù)和性能優(yōu)勢(shì)。

汽車輕量化用鋁合金的應(yīng)用及特點(diǎn)

鋁及鋁合金材料具有很多環(huán)保性能:

◇密度小,可使車體質(zhì)量輕;

◇耐蝕性好,可實(shí)現(xiàn)無涂裝;

◇美觀耐用,容易進(jìn)行表面處理;

◇易成形,可回收再生等。

與鋼相比,以鋁代鋼制造汽車可使整車重量減輕30%～40%,制造發(fā)動(dòng)機(jī)可減重30%,制造輪轂可減重30%,而用鋁制造散熱器比銅制品輕20%～40%,其輕量化的效果非常明顯。

全世界鋁材消耗量的12%～15%以上用于汽車制造工業(yè),某些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國家已超過25%。鋁位居普通汽車中金屬材料消耗量的第3位,僅次于鋼與鑄鐵,而在全鋁車中的用量則攀升到第2位。新能源車由于能源系統(tǒng)的制約,全鋁合金結(jié)構(gòu)成為首選方案。汽車輕量化用鑄造鋁合金、變形鋁合金的主要部件系統(tǒng)見表1、表2。

表1 汽車輕量化用鑄造鋁合金的主要部件系統(tǒng)

表2 汽車輕量化用變形鋁合金的主要部件系統(tǒng)

目前,在汽車中鋁合金鑄件的應(yīng)用最為顯著。從應(yīng)用位置看,鋁合金板材是制造車身的主要材料,在未來市場(chǎng)中最具有潛力和發(fā)展前景。鋁合金中用于制造汽車車身的材料主要有2000系、5000系、6000系合金,這些鋁合金的沖壓性能已近似于鋼材,某些性能甚至已超過鋼材,完全有“能力”替代鋼材用于制造汽車車身。

汽車輕量化用變形鋁合金大多是高成形性能5000系和可熱處理6000系鋁合金,主要是用于汽車內(nèi)板和覆蓋件。各個(gè)國家和地區(qū)結(jié)合自身的技術(shù)特點(diǎn)和實(shí)際,采用的汽車輕量化鋁合金不盡相同:歐洲主要采用6016合金,北美主要采用6111合金,日本主要采用6k21合金。蟬聯(lián)美國汽車銷量榜首多年的福特F-150 車型,在2013 年底特律車展展出的升級(jí)F-150 車型的車身覆蓋件,均采用了6000 系為主的鋁合金材料,使得汽車減重達(dá)340 kg,燃油經(jīng)濟(jì)性提升接近20%。不可否認(rèn)的是,可熱處理的6000系鋁合金成為目前研究的熱點(diǎn)。部分汽車輕量化用6000系變形鋁合金化學(xué)成分見表3,部分國家和品牌汽車輕量化用鋁合金見表4。

汽車用鋁合金在壓力加工中的工藝潤滑

汽車用變形鋁合金主要加工方式和制備過程為鋁合金鑄造、軋制、擠壓、鍛壓、沖壓、銑削、彎曲、焊接、鉚接、粘結(jié)等工序。汽車輕量化用鋁合金材料/零件制造對(duì)潤滑的要求主要為鑄造潤滑(冷卻與脫模)、擠壓潤滑、軋制潤滑、鍛壓潤滑、沖壓潤滑、銑削潤滑等。

變形鋁合金因其質(zhì)軟、易粘傷、易腐蝕的金屬特性,在汽車應(yīng)用中要求鋁合金表面零缺陷、不涂裝和采用陽極氧化。與鋼鐵比,鋁合金的延伸率低、沖壓成形困難,有硬度低、易損傷的工藝性質(zhì),因此,汽車用鋁合金在壓力加工中的工藝潤滑就顯得尤為重要。

金屬塑性加工潤滑劑的分類主要包括潤滑油、潤滑脂、潤滑性粉末、薄膜材料(結(jié)干膜,電鍍、電泳、濺射、離子鍍固體潤滑膜,陶瓷膜等)和整體材料(金屬基、無機(jī)非金屬基、塑料基自潤滑材料等)。在鋁合金壓力加工中,主要使用油性、水性和固體潤滑劑,根據(jù)需要不同的加工方式配合不同潤滑劑:

◇在軋制(冷軋)和擠壓中,主要使用油性潤滑劑,在鋁合金的切削中也會(huì)用到油性潤滑劑;

◇在軋制(熱軋)、金屬切削及部分沖壓過程中使用水性潤滑劑;

◇固體潤滑劑主要用于鍛造及部分沖壓過程中;

◇鋁合金半連續(xù)鑄造中使用高溫油脂潤滑［2］。

鋁合金熱軋加工工藝潤滑

熱連軋鋁及鋁合金板帶適合采用大鑄錠、高速軋制生產(chǎn)高質(zhì)量冷軋坯料,用于大規(guī)模生產(chǎn)制罐料、PS版基、鋁箔毛料、ABS汽車鋁板等高精度產(chǎn)品［2］。鋁熱軋時(shí)軋件與軋輥處于高溫、高壓以及高摩擦狀態(tài),通常用乳化液進(jìn)行潤滑和冷卻。乳化液是影響鋁及鋁合金咬入、控制板形和防止粘鋁、避免色差等表面質(zhì)量的關(guān)鍵因素。為實(shí)現(xiàn)軋件在軋制時(shí)的良好咬入,乳化液在熱粗軋中要有良好的冷卻、穩(wěn)定性能?？赏ㄟ^控制乳化液噴射量進(jìn)而控制軋輥溫度?，F(xiàn)代化熱連軋機(jī)組多采用乳化液分段分級(jí)控制,根據(jù)板帶材的板形需要控制相應(yīng)的輥型,乳化液的冷卻和潤滑性能是影響軋后產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素。鋁材熱軋終軋溫度較高,強(qiáng)烈影響潤滑劑的吸附、解析附性能,影響乳化液的潤滑效果及老化過程。熱連軋過程的前后滑對(duì)軋制過程穩(wěn)定性有較大影響,進(jìn)而影響到板帶厚度精度和板形。因此,對(duì)工藝潤滑的穩(wěn)定性要求更加嚴(yán)格。變形鋁合金熱軋乳液潤滑機(jī)理見圖2。

熱軋過程中,乳化液在高溫作用下,隨溫度的升高,從水包油的狀態(tài)逐漸轉(zhuǎn)換成油包水的狀態(tài),最終油包含著添加劑起到潤滑作用,水進(jìn)行冷卻。熱軋乳化液的潤滑性能主要取決于乳化液的粒徑與熱分離性、乳化油黏度與濃度和潤滑添加劑3個(gè)方面。

乳化液的熱分離性能決定熱連軋過程中的潤滑效果,乳化液的粒徑大小和分布對(duì)熱分離性能有直接的影響。乳化液的粒徑尺寸越小,乳化液越穩(wěn)定,油、水分離越困難,潤滑性能也越差;粒徑尺寸越大,則有利于油水兩相分離,減少軋輥表面粘鋁厚度,減少摩擦因數(shù),增加軋件油膜附著量,提高潤滑性能?？刂坪线m的乳化液粒徑尺寸,有利于降低軋制力,提高生產(chǎn)效率。乳化液粒徑尺寸與軋制力的關(guān)系曲線見圖3。

表3 部分汽車輕量化用6000系變形鋁合金化學(xué)成分

表4 部分國家和品牌汽車輕量化用鋁合金

乳化油黏度是從乳化液中分離出油相的黏度,對(duì)軋件的咬入和軋制潤滑效果有重要的影響。軋制壓力一定時(shí),壓下率隨著乳化油黏度的增高而增大［5］。熱連軋時(shí),流體動(dòng)力潤滑機(jī)制起主要作用。為避免咬入時(shí)打滑,乳化油黏度一般應(yīng)該選擇在50～70 mm2/s的范圍內(nèi)。乳化油黏度對(duì)壓下率的影響見圖4。

熱軋硬鋁合金時(shí),乳化液濃度較低(油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%～1.5%);熱軋軟鋁合金時(shí),乳化液濃度較高(油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%～2.0%)。

鋁材熱軋乳化油中潤滑添加劑主要是油性劑和極壓劑,但是對(duì)鋁材熱精軋而言,考慮到溫度的影響和鋁的自身特性,油性劑在軋制過程中起的作用更大,所以應(yīng)該添加以油性劑為主的潤滑添加劑?？紤]到鋁熱連軋對(duì)工藝潤滑的要求較高,在潤滑添加劑的用量選擇上,以選擇常用添加劑的1.5～2.0倍的含量為最佳。

鋁合金冷軋加工工藝潤滑

鋁合金冷軋中工藝潤滑對(duì)合金的表面質(zhì)量和生產(chǎn)效率起著重要的影響。鋁合金冷軋工藝潤滑是尋找一種鋁合金冷軋加工設(shè)備和加工工藝合理匹配的最佳工作狀態(tài),可綜合提高、改善軋制油的潤滑承載能力。潤滑軋制油黏度適中,適合高速大壓下量的鋁板、帶、箔的粗、中、精軋制,軋件質(zhì)量好。在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中,要求潤滑軋制油產(chǎn)品的揮發(fā)性好,易清除,無腐蝕性,不產(chǎn)生退火油斑等。

圖2 變形鋁合金熱軋乳液潤滑機(jī)理［3］

圖3 乳化液粒徑尺寸與軋制力的關(guān)系曲線［4］

圖4 乳化油黏度對(duì)壓下率的影響［5］

與熱軋工藝不同,在鋁合金板材冷軋時(shí)金屬材料的變形抗力大,表面質(zhì)量要求高,摩擦的影響更為顯著。通過優(yōu)選添加劑、合理調(diào)配軋制油中添加劑的比例,能夠改善鋁合金冷軋加工過程中的工藝潤滑,達(dá)到降低軋制力、增大壓下量、減少工藝道次、減少鋁粉的產(chǎn)生,從而最終達(dá)到提升生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、提高表面質(zhì)量的效果。不同冷軋軋制速度對(duì)1100合金鋁板表面磨損的影響見表5,不同潤滑條件下冷軋壓下率對(duì)1100合金板表面磨損量的影響見圖5,5%QH005軋制油冷軋壓下率對(duì)油膜厚度的影響見圖6。

為提高加工效率,相比窄幅軋機(jī),寬幅軋機(jī)在加工過程中壓下量更大,板面容易出現(xiàn)拉傷等質(zhì)量問題。相比普通鋁合金板材,汽車用鋁板對(duì)表面質(zhì)量要求更高,很多汽車廠家對(duì)汽車板材提出零缺陷要求。為應(yīng)對(duì)寬幅大壓下量的要求,潤滑劑需要更大的油膜強(qiáng)度,保證在高溫下油膜不破裂。據(jù)介紹,北京杰潤科技有限公司針對(duì)汽車板加工中的工藝潤滑進(jìn)行了深入的研究工作,研制出了WT-12p等系列產(chǎn)品。

鋁合金鍛造加工工藝潤滑

鋁合金鍛造加工,從工作溫度方面,可將鍛造分為冷鍛、溫鍛和熱鍛。鋁合金鍛造潤滑劑是起到降低鋁合金的鍛造負(fù)荷,防止模具卡死,減少模具磨損,并具有降溫和脫模的作用。鋁合金在鍛造加工中,模具的有效潤滑有利于金屬在模具中流動(dòng)和成形,可以保證鍛件充滿型腔,降低合金鍛造力,并提高模具壽命。

鋁合金鍛造對(duì)潤滑劑的要求包括:

表5 不同冷軋軋制速度對(duì)1100合金鋁板表面磨損的影響[6]

圖6 5%QH005軋制油冷軋壓下率對(duì)油膜厚度的影響［6］

◇均勻地浸潤金屬的表面,防止局部潤滑不足;

◇使用過程不應(yīng)有潤滑劑殘?jiān)?潤滑劑殘?jiān)赡芫奂谀＞呱钐幉灰着懦?從而影響鍛件質(zhì)量;

◇潤滑劑不能腐蝕模具;

◇對(duì)模具有冷卻作用;

◇適合自動(dòng)進(jìn)樣裝置的使用以及良好的環(huán)境友好性能。

目前,石墨在鍛造類的潤滑劑中使用廣泛。石墨的潤滑性能好,價(jià)格低廉,但是石墨潤滑劑顆粒小,容易分散,易產(chǎn)生水氣、煙塵和油煙,會(huì)污染環(huán)境,對(duì)人體傷害很大［7］。常用的鋁合金鍛造用石墨潤滑劑見表6。常用鍛造石墨潤滑劑高溫摩擦系數(shù)見圖7,改進(jìn)潤滑劑與傳統(tǒng)潤滑劑摩擦系數(shù)見圖8。

在環(huán)保壓力下,需研制開發(fā)非石墨類的潤滑劑。目前最迫切需要研制開發(fā)的是環(huán)保型的熱鍛潤滑劑。鋁合金熱模鍛溫度范圍約為360～480℃,模具預(yù)熱的溫度250～420 ℃。據(jù)資料介紹,采用硬脂酸鈣為潤滑材料、乙醇為載體制備的環(huán)保型無石墨潤滑劑,與傳統(tǒng)潤滑劑相比,摩擦系數(shù)明顯降低,鍛件表面光潔,潤滑劑殘留少、對(duì)環(huán)境污染小。

鋁合金沖壓加工工藝潤滑

鋁合金沖壓的加工形式包括剪切沖裁、彎曲、拉伸及其他成形加工。沖壓潤滑劑的特點(diǎn)有:減少工件和模具間的磨損,能夠承受巨大壓力,避免工件開裂;有良好的附著性,能夠形成均勻的油膜,降低摩擦系數(shù);容易從工件表面清洗;不破壞模具或工件的金屬性能;同時(shí),具有優(yōu)異的環(huán)境友好性。

表6 常用的鋁合金鍛造用石墨潤滑劑

圖7 常用鍛造石墨潤滑劑高溫摩擦系數(shù)［8］

圖8 改進(jìn)潤滑劑與傳統(tǒng)潤滑劑摩擦系數(shù)比較［8］

鋁合金沖壓成形過程一般分為壓邊階段(全膜潤滑)和板料穩(wěn)定變形階段(邊界潤滑)。在沖壓過程中,鋁合金表面形成的氧化膜相對(duì)基體比較脆硬,容易黏在磨具表面,容易劃傷模具表面［9］。實(shí)際沖壓過程中,需要使用潤滑劑對(duì)鋁件表面進(jìn)行處理,改善沖壓性能,降低開裂情況的發(fā)生。

鋁合金沖壓成形潤滑劑的要求包括:

◇潤滑性。要求與金屬表面有很好的附著性,形成均勻分布的潤滑層,摩擦系數(shù)小,并能形成堅(jiān)固的薄膜,并能承受較大的壓力。

◇冷卻性。沖壓等加工中產(chǎn)生熱量如摩擦熱、鋁合金板材塑性變形熱等影響工件性能和表面質(zhì)量。

◇可清洗性。潤滑劑容易從工件上被清洗掉,利于后工序的加工。

◇穩(wěn)定性。潤滑劑性能穩(wěn)定,易存放。

◇無公害性。沖壓加工時(shí),不產(chǎn)生臭味和有害氣體,對(duì)人體皮膚沒有損傷。有足夠高的閃點(diǎn),沒有發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)。對(duì)環(huán)境無污染。

潤滑劑對(duì)鋁合金板成形的影響,主要體現(xiàn)在能否有效隔離板料與模具、提高板料成形極限及模具壽命。需要潤滑劑有合適的黏度,既保證潤滑膜有一定厚度、較小的流動(dòng)剪切應(yīng)力,還要與板料表面有較強(qiáng)的黏附能力,在高壓工況下不被擠出,保證潤滑膜的完整性,提供穩(wěn)定的潤滑能力。

鋁合金板沖壓潤滑劑的類型為3類:

◇液體潤滑劑。液體潤滑劑一般分為油性和水性2種產(chǎn)品。相比傳統(tǒng)油性沖壓產(chǎn)品,水性沖壓產(chǎn)品具有安全性能高、相對(duì)使用量較少的優(yōu)點(diǎn)。

◇固體潤滑劑。只要是剪切強(qiáng)度比被加工金屬流動(dòng)剪切強(qiáng)度低的固體物質(zhì)均可為固體潤滑劑,如MoS2/WS2、石墨等。其晶體結(jié)構(gòu)為六方晶系的層狀結(jié)構(gòu),分子層間的作用力很弱,極易沿著分子層面產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)。

◇液-固型潤滑劑。對(duì)于鋁合金板沖壓加工,用得最多的是液-固型潤滑劑,通常以懸浮液、溶膠、膏、覆膜等形式存在。

MoS2與石墨的層狀結(jié)構(gòu)見圖9油基-納米添加劑潤滑鋁合金板成形摩擦機(jī)理見圖10。

圖10 油基-納米添加劑潤滑鋁合金板成形摩擦機(jī)理［11］

目前,受環(huán)保方面的影響,國外在金屬成形潤滑方面,越來越多地使用水基潤滑劑,特別是歐洲、日本等發(fā)達(dá)國家。歐洲國家已經(jīng)研制可降解型沖壓潤滑劑。

圖9 MoS2與石墨的層狀結(jié)構(gòu)［10］

鋁合金切削加工工藝潤滑

鋁合金的切削包括車、磨、刨、銑、鉆等。根據(jù)鋁合金的性質(zhì),要求切削潤滑劑具有如下特點(diǎn):

◇良好的表面加工效果,即使在難度較高的加工條件下仍可延長(zhǎng)刀具的使用壽命。

◇良好的潤滑性能,并能保持較低的泡沫。

◇采用生物穩(wěn)定技術(shù),有效對(duì)抗細(xì)菌和真菌,確保長(zhǎng)使用壽命,遏制加工液腐敗。

◇適應(yīng)不同的水質(zhì)環(huán)境,即使在硬水下,也能保持穩(wěn)定狀態(tài)。

◇環(huán)境友好性,對(duì)操作者及環(huán)境無損害。

切削液在金屬切削加工中起到良好的冷卻、潤滑、清洗和防銹作用,可延長(zhǎng)刀具使用壽命、改善工件表面質(zhì)量、提高加工效率、降低生產(chǎn)成本。對(duì)于鋁合金材料,金屬切削液要控制合金材料的表面的白斑或黑色腐蝕點(diǎn)等發(fā)生。潤滑劑生產(chǎn)廠家要幫助加工企業(yè)應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)苛的環(huán)保要求,提供長(zhǎng)壽命、少維護(hù)的產(chǎn)品。切削液的生產(chǎn)廠家要在廢液處理上研制獨(dú)創(chuàng)技術(shù)。

Bluebe潤滑油是美國航空航天制造業(yè)專為耐熱耐腐蝕的鋁合金、鈦合金等材料開發(fā)的環(huán)保型植物切削液［12］。國內(nèi)廠家研制的CGPCUT OH210P產(chǎn)品也可以用在航天航空用的鋁合金材料加工中,同樣具備良好的環(huán)境友好性。美國Bluebe潤滑油部分性能指標(biāo)見表7。

表7 美國Bluebe潤滑油部分性能指標(biāo)

傳統(tǒng)切削液中使用的基礎(chǔ)油多為礦物油,但礦物油生物降解能力差,其生物降解能力僅能達(dá)到40%。合成酯具有優(yōu)異的生物降解性、潤滑性、水解穩(wěn)定性、氧化穩(wěn)定性、硬水穩(wěn)定性和良好的低溫特性,能夠提供多功能性以提高金屬加工切削液的效能。常用的切削液極壓添加劑為含硫、磷、氯等有機(jī)化合物,但含硫、磷化合物在水溶液中會(huì)助長(zhǎng)微生物的繁殖,影響切削液的使用壽命;含氯極壓劑易引起金屬腐蝕,并且污染環(huán)境。

聚酯具有高潤滑性能和負(fù)荷承載能力。聚酯有固有的潤滑性,優(yōu)異的熱安定性、氧化安定性和水解安定性,以及與其他潤滑油基礎(chǔ)油及添加劑、彈性體、金屬及部件的相容性。

鋁合金的化學(xué)活性較強(qiáng),在切削加工時(shí)鋁合金工件表面容易受到腐蝕,從而出現(xiàn)失光、變黑或長(zhǎng)白斑等現(xiàn)象。新型非磷非硅型鋁緩蝕劑具有優(yōu)異的緩蝕能力和乳化作用,安全、環(huán)保、可生物降解,對(duì)各種鋁合金都具有十分優(yōu)異的緩蝕效果。乳化劑可降低油-水之間的界面張力,吸附在油相和水相,防止被乳化粒子的結(jié)合,保持切削液穩(wěn)定。脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸(簡(jiǎn)稱醚羧酸)是一類抗硬水的陰離子表面活性劑。

鋁合金壓力加工潤滑劑的研究展望

對(duì)于鋁合金加工變形過程中的潤滑,傳統(tǒng)的油基、水基和固態(tài)潤滑劑盡管能滿足使用要求,特別是納米潤滑劑的添加極大地改善了潤滑性能,但因鋁材表面質(zhì)量有待提高,且潤滑劑不環(huán)保,使用越來越受到限制。

潤滑劑的使用在材料成形和其他的領(lǐng)域有著很廣泛的應(yīng)用。潤滑劑的使用伴隨了鋁加工從鑄造制坯到最終制成零部件的全過程,礦物油為基礎(chǔ)的潤滑劑給環(huán)境保護(hù)帶來沉重的負(fù)擔(dān),給企業(yè)帶來高昂的成本,“綠色”潤滑是鋁加工行業(yè)的期盼。研究開發(fā)出既具有好的承載能力,又具有理想的耐久性的潤滑材料,是今后潤滑劑研究發(fā)展的趨勢(shì)。預(yù)測(cè)未來的鋁合金壓力加工潤滑劑的發(fā)展方向如下:

◇結(jié)合潤滑摩擦學(xué)基本原理與金屬塑性加工的工藝特點(diǎn),建立新型潤滑模型。鋁合金成形過程受力狀態(tài)復(fù)雜,不僅要考慮鋁材易黏附的特性,還要考慮模具、鋁材的幾何形狀、表面形貌、潤滑狀態(tài)的影響,研究潤滑添加劑分子在吸附層中作用行為的微觀機(jī)制和流變潤滑效應(yīng)等,建立鋁合金壓力加工新型潤滑模型。

◇重點(diǎn)研發(fā)水基液-固潤滑劑。分析金屬發(fā)生塑性流動(dòng)時(shí)潤滑界面的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征,研究常用添加劑分子在金屬表面吸附的熱力學(xué)關(guān)系,加大對(duì)納米潤滑粒子摩擦機(jī)理的研究,開發(fā)具有滾動(dòng)摩擦的納米添加劑,轉(zhuǎn)變潤滑模式。

◇研究潤滑界面上有機(jī)極性分子與界面金屬原子間的作用機(jī)理,在鍛造、沖壓、拉伸等模具表面應(yīng)用干膜潤滑,加強(qiáng)對(duì)金屬基納米固體潤滑涂層的研究,開發(fā)能夠自適應(yīng)的、智能的固體潤滑涂層。

◇開發(fā)“綠色”環(huán)保的新型潤滑劑。深入研究鋁合金壓力加工潤滑劑的摩擦作用機(jī)理,針對(duì)綠色潤滑劑的分子結(jié)構(gòu)特征和摩擦化學(xué)機(jī)理,制備對(duì)環(huán)境友好潤滑油的抗氧劑、添加劑等。