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在环保法规和顾客需求的双重压力下,汽车产业面临着空前压力,以至于在发展发动机技术时,不得不考虑其对环境的影响,资源的有效利用率和客户的满意度等因素。这些因素综合起来可用燃油经济性进行简单描述,而燃油经济性的提高主要可通过减少摩擦损耗和降低发动机自重得以实现。这意味着润滑技术和材料技术是发展先进发动机技术所必须攻破的两大难关。材料技术方面,轻量化材料的选用是其关键议题。随着轻量化呼声的不断高涨,以及紧凑型大功率发动机的市场需求,铸铁材料逐渐不再满足新一代发动机的要求,新型发动机要求材料具备更高的强度、硬度、刚度,较低的密度以及优良的摩擦特性等。这为钢和铝合金在发动机上的应用打开了大门。润滑技术方面,在摩擦副表面施加功能涂层开始成为降低部件摩擦磨损的新兴手段。目前常用的高性能涂层主要有氮化物、碳化物、碳氮化物、DLC、ECC和PEO等,这些功能涂层与含有不同组分添加剂的润滑油共同作用,一方面可隔离相对运动表面,降低磨损,另一方面又能显著降低摩擦系数。本文从轻量化材料和功能涂层两方面入手,通过chain-on-disc摩擦实验和表面粗糙度测定等手段,研究CI-250、16MnCr5、Al-6061、DISPAL四种合金和DLC1、DLC2、ECC、PEO四种涂层的综合摩擦性能。分析了其不同摩擦行为的可能因素,得出在特定工况下,各种材料的节能减排应用前景,以及他们之间的选用优先级。主要结论如下:(1)在有添加剂的945A润滑油中,ECC、DISPAL、16MnCr5和DLC均可在一定程度上降低摩擦系数;(2)但在无添加剂的948A润滑剂中时,仅有ECC、DISPAL和DLC2表现出较为优秀的综合摩擦性能,考虑到成本和工艺复杂度等问题,三者之间优先级为:ECC>DISPAL>DLC2;(3)涂层的成分、结构、表面形貌对其摩擦行为影响较大,因此两种DLC涂层的综合摩擦性能差异较大,PEO涂层也由于其孔隙率过高而使摩擦系数过大;(4)润滑剂的组分和粘度对摩擦系数有较大影响,摩擦改进剂和抗磨剂能显著提升界面摩擦性能;(5)传统铝合金不适合直接用作发动机摩擦部件,可在其上施加ECC涂层或者换用DISPAL合金,在使用DISPAL合金时,应重点关注其初晶硅状态。