壹、技術特點
ART采用發明專利“壹種礦石粉體潤滑組合物”（粒度不大於10μm），添加到油品和潤滑脂中使用，不與油品發生化學反應，不改變油的粘度和性質，使用中無毒副作用，對環境和人體無害。用ART處理機械零件可以在其摩擦表面上生成耐磨保護層，從而做到：
1．改變機械零件摩擦表面和表層的晶格結構，使其更均質和能量更穩定。
2．顯著改善接觸和摩擦表面的物理-化學和力學性能。
3．選擇性的補償磨損表面，使摩擦副的間隙最佳化。
4．降低機械損耗。
超細粉體微粒鐵譜照片（< 10μm）
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金屬磨損自修復技術(Auto-Restoration Technology of Wear of Metals簡稱ART)，是壹項具有革命性的表面工程領域的新技術。應用這項技術不僅能預防機件磨損，還能修復處於長期運轉中的機器磨損表面，由此而大幅度地延長裝備的使用壽命和降低能耗，這是市場上銷售的各種類型的油料添加劑無法做到的。這項技術可以應用於任何機械裝備發生摩擦的部位。
壹、技術特點
ART采用發明專利“壹種礦石粉體潤滑組合物”（粒度不大於10μm），添加到油品和潤滑脂中使用，不與油品發生化學反應，不改變油的粘度和性質，使用中無毒副作用，對環境和人體無害。用ART處理機械零件可以在其摩擦表面上生成耐磨保護層，從而做到：
1．改變機械零件摩擦表面和表層的晶格結構，使其更均質和能量更穩定。
2．顯著改善接觸和摩擦表面的物理-化學和力學性能。
3．選擇性的補償磨損表面，使摩擦副的間隙最佳化。
4．降低機械損耗。
超細粉體微粒鐵譜照片（< 10μm）
5．與原始金屬表面形成化學鍵結合，沒有明顯的分界面，不會起層或脫落。
保護層的主要性能參數如下：
摩擦系數 μ 0.003 - 0.007（比油膜潤滑低壹個數量級）
顯微硬度 Hv 690 -1100（比基體硬度提高壹至三倍）
沖擊強度 50kg/mm2
線脹系數 13.6 - 14.2 （與鋼相同）
表面粗糙度 屬極光表面類中的亮光澤面
耐高溫 1575 - 1600oC
耐腐蝕 高濕度，海洋環境，酸、堿介質中不腐蝕
內燃機缸套金屬陶瓷保護層的光學顯微鏡像
FALEX試樣BX60型光學顯微鏡像
二、ART的功效
隨著保護層厚度的增加，不僅能夠補償間隙，對各種機器的金屬磨損表面進行不拆卸的原位修復，使零件恢復原始形狀，還可以對新零件表面進行強化預處理，使摩擦振動顯著降低，減少噪音，節約能源，最終實現對零件摩擦表面幾何形狀的修復和配合間隙的優化。近三年的國內實踐，證明這項技術的主要功效是：
1．不解體地原位修復磨損零件，恢復原形尺寸，延長使用壽命，降低維修成本。
某內燃機務段壹臺走行了12萬公裏的某型內燃機車，在加入修復材料後，缸套和活塞環恢復至原型尺寸，運行至40多萬公裏後仍然保持零磨耗；在兩臺DF11型機車的試驗中，運行30萬公裏後對內燃機進行了分解測試，國家級計量檢測單位國防科工委第壹計量測試研究中心的測試報告結論為：“……上述主要摩擦副經過30萬公裏的實際運行後，其實際尺寸仍符合新品尺寸要求”。確認柴油機活塞、活塞環、汽缸套、軸承及所有摩擦部件均為零磨耗。鐵道部運輸局裝備部，清華大學摩擦學國家重點實驗室等有關單位的領導和專家在分解現場壹致認為：ART不僅可以改變原來制定的30萬公裏進行中修的修程修制，也大大提高了機車的在線利用率，這壹技術的引進將引發摩擦學領域的壹場革命。2002年初，某鐵路局率先在四個分局100臺機車上進行了推廣應用。截止到2003年七月,試驗機車已全部進入第壹次中修修程，按技術科要求拆檢第壹、九缸，確認柴油機活塞、活塞環、汽缸套均符合中修技術範圍，繼續裝車進行第二個中修期60萬公裏應用試驗。其中八臺DF11機車已完成了第二個中修期60萬公裏試驗。
2．ART從根本上改變了傳統的摩擦理念，超低的摩擦系數使摩擦功耗大大降低，產生明顯的節能效果。以上述北京型內燃機車為例，加入修復材料後，燃油節油率達到9%以上。2002年12月19日通過了北京市科委組織的科學技術成果鑒定。2003年6月2日通過了北京鐵路局科學技術委員會組織的科學技術成果審查，審查委員會認為：“該項技術的推廣應用可以推動內燃機車修程、修制的改革，帶來可觀的經濟效益，有進壹步推廣使用的價值。”
3．在動力機械中使用這項技術，有明顯的環保效應。由於密封件工作表面被強化，改善了燃燒動力特性，降低了尾氣排放汙染。
能表明ART功效的主要性能指標如下：
壓縮壓力增加至標準值；
熱發動機怠速油壓增加1.0-1.5 kg/cm2；
怠速燃料消耗：節約5-25% 或更高；
能源消耗：降低5-30% 或更多；
輸出動力提高5-25% 或更高；
降低CO、HC有害氣體排放10-50%以上。
4．超硬超滑的摩擦表面可使汽油機汽車和柴油機汽車無油潤滑的走行公裏數超過200公裏。
5. 在各類軸承上使用這項技術,軸承遊隙平均減少0.02mm以上，表面硬度值提高，摩擦震動及噪音明顯降低,可以數倍延長軸承的使用壽命。國家軸承質量監督檢驗中心對經“金屬磨損自修復材料”進行表面處理的6205-2RSIXI微型汽車張緊輪軸承進行壽命試驗。該軸承的常規試驗壽命為L10=126h。試驗至21倍壽命時，軸承套圈滾道，滾動體表面基本沒有磨損。
6.表面強化導致工具、刃具、模具、量具的使用壽命和使用特性如耐磨性，可靠性的提高。
三、ART的工程定位
ART有其獨特的作用原理和材料表面改性功能，實際上是壹種獨創的、全新的表面強化與修復技術，ART屬於表面工程的範疇。
表面強化與修復技術是采用各種表面工程手段，賦予原始或損壞表面新的物理化學狀態，改善表面的力學性能，達到強化或修復摩擦表面的目的。
ART是壹種創新性的金屬磨損原位自修復技術。
摩擦是能量損失過程，磨損則意味著材料浪費。在機器設備的設計、操作和維修過程中，如能充分應用摩擦學知識，可以顯著減少維修費用和零件更換次數，降低設備故障，延長機器壽命，減少摩擦損耗。其中，減少維修費用和零件更換次數所帶來的效益尤其顯著（高達45%）。
2002年9月18日，國家經貿委會同國防科工委、鐵道部、交通部、教育部、國家環保總局等有關部門在哈爾濱主持召開了“金屬磨損自修復材料”產品鑒定會。由徐濱士院士、鐘群鵬院士、丁傳賢院士、張福澤院士等17位專家組成的鑒定委員會壹致同意該項目通過鑒定：
“金屬磨損自修復材料是壹項具有自主知識產權的的高科技產品，具有世界先進水平”。
“開發成功的金屬磨損自修復材料具有廣闊的應用前景，能推動我國表面工程、摩擦學領域應用基礎的研究，同時，能帶動我國傳統產業的提升和改造，將對我國國民經濟的發展有重大影響”。鑒定會後，國家經貿委將這壹項目納入了2002-2016年國家科技創新計劃。
金屬磨損原位自修復技術是壹項世界領先的高科技技術，對實現節約能源和環境保護這兩項人類可持續發展的戰略目標具有重要意義，隨著這項技術的推廣和應用，必將在我國產生巨大的經濟效益和社會效益。
我國開發研制成功世界先進金屬磨損自修復材料
中國建材網 [2002-12-26]
壹種只需極其微量地加入載體潤滑油中，就能迅速抵達金屬摩擦表面，使磨損部位自動修復，從而使車、船內燃機可終身免大修的新材料，日前在哈爾濱問世。
國家經貿委會同交通部、鐵道部等部門聯合組織的專家鑒定認為，金屬磨損自修復材料能在金屬摩擦表面形成高光潔度、高硬度的金屬陶瓷層，使磨損的金屬零件在機械設備正常運行中自動修復，恢復到原型尺寸，已達到國際先進水平。
國際知名的摩擦學專家、清華大學摩擦學國家重點實驗室教授金元生說，這是我國摩擦學領域減磨機理研究和產品開發的重大突破，是機械裝備維修保養技術上的壹次革命。
金屬磨損自修復材料的專利發明人、中國科聯經濟發展研究中心研究員董偉達說，金屬磨損自修復材料是在吸收國內外有關金屬摩擦先進技術的基礎上，結合我國礦石種類和品位，創新研制開發成功的，可廣泛應用於機電制造、冶金、石油、化工、鐵路、航空航天、精密零部件加工等領域。
北京鐵路分局壹臺大修後行駛12萬公裏就出現磨損的火車內燃機，應用這種新材料後，經清華大學摩擦學國家重點實驗室檢測證實，內燃機繼續行駛30萬公裏，原有磨損消失，恢復到原型尺寸；新大修機車直接應用這種新材料行駛50萬公裏，仍完整無損如新。
專家檢測表明，該材料可以使軸承在保持最佳尺寸精度的同時，將額定使用壽命提高21倍以上；刃具的使用壽命提高5倍以上；特種鋼材壽命提高1倍以上。
目前，哈爾濱聖龍新材料科技有限公司已在哈爾濱市建成我國第壹條金屬磨損自修復材料的生產線。
據專家介紹，磨損、腐蝕和疲勞是機械材料失效的主要形式，僅每年因磨損使各類機械設備壽命短、能耗高造成的經濟損失在我國就高達數千億元。金屬磨損自修復材料的問世，可使各類機械設備在免拆卸的情況下實現維修保養，大幅度延長其使用壽命，這對我國走出壹條科技含量高、資源消耗低、經濟效益好的新型工業化道路具有重大意義。
世界頂尖技術 全新摩擦理念
作者:Titan 日期:2007-2-27 13:29:00
壹種具有自主知識產權的“金屬磨損自修復材料”經我兩年多來在中國國內各型工程機械裝備上的廣泛試用，取得了令人滿意的結果。這種加入潤滑油中的微量粉體材料，可在鐵基金屬摩擦表面生成抗磨、減摩性能優異的金屬陶瓷層，使摩擦表面的顯微硬度和光潔度大幅度提高，在無油潤滑條件下的幹摩擦系數比有油膜潤滑下的摩擦系數還要低壹個數量級。同時，使用方法特別簡便，可在機械運轉中完成對已磨損部位的自修復，使之恢復到原型尺寸，從而大幅度延長工程機械的使用壽命，減少摩擦阻力，降低能源消耗。
1、具有革命性的表面工程領域的技術
金屬磨損自修復技術（Auto-Restoration Technology of Wear of Metals 簡稱ART），是壹項具有革命性的表面工程領域的新技術，應用這項技術不僅能預防機件磨損，還能修復處於長期運轉中的機器磨損表面，由此而大幅度地延長機械裝備的使用壽命和降低能耗，這是采用現行的表面處理和表面保護方法及市場上銷售的各種類型的油料添加劑無法做到的。
這種技術可以應用於任何壹種存在機械摩擦的機械裝備，開創了中國金屬磨損自修復技術的先例。經清華大學摩擦學國家重點實驗室、國家軸承質量監督檢驗中心等多家科研檢測機構的檢驗測試，2002年9月18日，國家經貿委會同國防科工委、鐵道部、交通部、教育部、國家環保總局等有關部門在哈爾濱主持召開了“金屬磨損自修復材料產品鑒定會”。由中國工程院徐濱士院士、鐘群鵬院士、丁傳賢院士、張福澤院士等17位專家組成的鑒定委員會壹致通過了具有自主知識產權的“金屬磨損自修復材料”的產品鑒定。2002年12月17日，北京市科委通過了“金屬磨損自修復材料在內燃機車柴油機應用研究”的科學技術成果鑒定。2003年6月2日，北京鐵路局科學技術委員會通過了“金屬磨損自修復材料應用試驗”技術成果審查，明確提出進壹步全面推廣應用。
2、工程機械減摩技術成果——“金屬磨損自修復材料”
“金屬磨損自修復材料”是壹種由羥基矽酸鎂等多種復雜組分構成的超細微粒材料。在設備運轉狀態下，由潤滑油（或潤滑脂）作為載體將超細微粒輸送到設備的摩擦工作表面。對於正在發生磨損的部位，在摩擦切削力和微粒研磨剪切力產生的微局部高溫（閃溫）作用下，微粒材料與摩擦表面的鐵基金屬發生熱化學和力化學置換反應，生成壹種光潔度極高的鐵基矽酸鹽金屬陶瓷層。摩擦產生的熱能使金屬陶瓷層持續生長，直至恢復到最佳配合間隙。此時該部位的摩擦振動和磨削產生的熱能大幅度降低，化學反應即告停止，微粒材料對磨損部位的修復過程也即完成。
“金屬磨損自修復材料”不是通常所說的潤滑油添加劑。它與目前市場上銷售的各類金屬抗磨劑的作用機理不同。它不是通過成膜技術、微滲透技術形成保護層，也不是生成滾球減摩層，而是直接在摩擦能轉換為熱能的部位上發生化學置換反應，生成減摩性能極為優良和顯微硬度極高的金屬陶瓷層。它適合於在各種鐵基金屬摩擦副中使用，也適合於在鐵基、銅、鋁合金摩擦副中使用，是壹項在金屬磨損領域內的革命性的表面工程新技術。這項技術在國際上處於領先地位。
這種國內首創的金屬磨損自修復材料是由哈爾濱聖龍新材料科技有限公司研制成功的。該公司擁有中國第壹條ART產品自動生產線，並已獲得壹項國家發明專利，同時國家知識產權局又受理了6項相關發明專利的申請。
3、ART的廣泛應用必將帶來巨大的經濟效益和社會效益
全世界能量產出的1／3到1／2被摩擦所消耗，在為降低資源和能源消耗所開展的各項人類生產活動中，大約70％集中在節約能源和提高設備運轉的可靠性方面。
磨損、腐蝕、疲勞是材料失效的3種主要形式。磨損造成的經濟損失十分巨大。在美國因摩擦磨損造成的經濟損失每年超過2000億美元。據我國冶金礦山、農機、煤炭、電力和建材五個部門的不完全統計，每年由於摩擦磨損造成的材料損失和能源浪費高達10億元。綜合其他部門的統計，中國每年因摩擦造成的損失達上千億元，與工業發達國家相比，由於中國相同工業產值的能耗高，機械裝備使用壽命短，造成我國資源浪費很大，因此，節能降耗壹直是我國工業發展中努力追求的目標。
以軸承行業為例，由於中國軸承的使用壽命等性能指標滿足不了使用要求，每年都需大量從國外進口。1999年進口軸承約6.4億套，價值3.46億美元；2000年進口軸承約9.2億套，價值4.45億美元；2001年進口軸承約7.25億套，價值4.89億美元。這些軸承主要用於紡織機械、機床、礦山和石油機械、家電和汽車。中國生產軸承的精度雖然能達到國際同類產品水平，但受鋼材質量和熱處理工藝等影響，軸承的使用壽命仍達不到進口軸承的水平。
通過國家軸承質量監督檢驗中心檢測，經“金屬磨損自修復材料”處理後的6206－2RSIXI軸承，當試驗達到21倍壽命時，仍能保持初始的旋轉精度和試前的遊隙，圈套滾道和滾動體表面基本沒有磨損。這壹實驗結果表明：使用“金屬磨損自修復材料”後，不但能使軸承的壽命大幅度提高，而且能夠保持其旋轉精度不變或使其得到恢復。由此可以顯著提高機械裝備利用率。這壹項目的應用，不但可使中國大幅度減少軸承的進口量，節省外匯支出，而且可使中國壹舉成為軸承出口大國。對中國軸承行業來說，這是壹個重大技術進步，其經濟效益十分巨大，並可使家電、汽車、紡織機械、石油化工機械、礦山機械、機床等產品質量全面提高。
再以交通運輸行業為例，經在北京鐵路分局內燃機車上使用，在DF－11型內燃機的潤滑油中加入占潤滑油重量約十萬分之二的“金屬磨損自修復材料”，經過對27臺內燃發動機運行30萬公裏後的分解測試，其汽缸、活塞、活塞環等易磨損機件的尺寸仍然符合新品機件的公差配合要求，被稱為“零磨耗”。為此，北京內燃機務段決定取消參試機車的30萬公裏中修修程，繼續運行至60萬公裏時再進行測試。經過初期參試的3臺內燃機車的測試，燃油消耗節油率超過4％，高者達9.6％。目前103臺使用“金屬磨損自修復材料”的鐵路內燃機車正在北京鐵路局的主幹線上正常運行。
“金屬磨損自修復材料”在北京公交運輸公司第七分公司運行的17輛公***汽車上試用，發動機的技術狀況有明顯改善。經抽檢1臺走行12000公裏的發動機，汽缸筒中部的園度偏差值有不同程度的恢復，縮小50％以上。所有氣缸壓力普遍回升，平均上升20％。參試柴油發動機的竄氣、冒煙現象消逝。柴油車百公裏油耗平均下降7％，汽油車下降4％，發動機故障率降低，完好車日提高。
中國是石油進口大國，汽車、船舶、鐵路內燃機車均以燃油作為能源。中國內燃機車每年消耗燃油500多萬噸，使用“金屬磨損自修復材料”後按機車在使用中的燃油耗下降4％計算，則每年可節省燃油20萬噸；內燃機的中修修程由30萬公裏延長到50－60萬公裏，每年還可以節省大量零修、輔修、中修費用，提高機車在線利用率（檢修率下降1％，相當於全國每天多投入150臺內燃機車的運力），若將適用範圍進壹步擴大到車廂輪軸、壓縮機、道軌等易磨損系統，所產生的綜合效益必定更為顯著。
僅中國擁有的1800萬輛汽車和數百萬艘以內燃機為動力的船只，應用“金屬磨損自修復材料”所降低的能源消耗、延長摩擦磨損部件的壽命、提高運營率的綜合經濟效益可達數百億元。
此外，中國紡織機械、石油化工機械、礦山機械、冶金機械等領域都存在著使用壽命短的“瓶頸”，中國家電中的電冰箱、洗衣機、空調機、微波爐、電風扇，以及自行車、縫紉機等的壽命都取決於其軸承的耐磨性和靜音性能。使用“金屬磨損自修復材料”後有望解決上述問題。
“金屬磨損自修復材料”的廣泛應用，將會提高中國工業產品的競爭能力，帶動相關產業的發展，對國民經濟發展有重大影響。同時，也會推動中國摩擦學領域內的減摩機理研究和減摩產品的研制開發工作，對中國走出壹條科技含量高、資源消耗低、經濟效益好的新型工業化道路，實現節約能源和環境保護這兩項人類可持續發展的戰略目標，具有重要意義。