缸套-活塞环摩擦副是船舶柴油机中的关键运动副,随着柴油机动力缸平均有效压力等参数的逐渐强化,缸套-活塞环出现了摩擦功耗增大以及磨损程度加剧等摩擦磨损问题。将表面微织构与固体润滑剂结合应用于铸铁缸套表面,可以有效改善缸套-活塞环摩擦副的摩擦磨损性能。本文以硼磷合金铸铁缸套为研究对象,通过往复式电射流加工以及电化学沉积技术,制备出二硫化钼填充微织构缸套。针对柴油机缸套-活塞环上止点区域的交变工况条件,以微织构缸套为参照,对二硫化钼填充微织构缸套在不同载荷、温度、润滑状态等工况下的摩擦磨损行为进行研究,分析了微织构、二硫化钼(MoS2)固体润滑剂和二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)添加剂等因素在改善缸套-活塞环摩擦磨损性能方面的协同作用。取得主要成果如下:(1)以硼磷合金铸铁缸套为研究对象,通过往复式电射流技术制备出了微织构缸套;在微织构缸套基础之上,通过电化学沉积技术将MoS2均匀填充在微坑内部,制备出了二硫化钼填充微织构缸套。(2)在不同载荷(25MPa到75MPa)工况下,二硫化钼填充微织构缸套摩擦系数和缸套线磨损量始终小于微织构缸套;随着载荷的逐渐升高,微织构缸套与二硫化钼填充微织构缸套的摩擦系数均是先降低后升高;两种缸套摩擦系数在50 MPa时最低,而二者摩擦系数的差值在75 MPa下最大。载荷升高促进了极压添加剂ZDDP与两种织构缸套表面的摩擦化学反应;相比于微织构缸套,二硫化钼填充微织构缸套表面微坑中MoS2的持续释放有助于ZDDP的摩擦化学反应,还可抑制缸套表面接触应力较大区域的黏着磨损。(3)在150℃、200℃、250 ℃等不同温度下,二硫化钼填充微织构缸套的摩擦系数和缸套线磨损量均低于微织构缸套,且在250℃时达到最低值。二硫化钼填充微织构缸套表面分析表明,随着温度升高,极压添加剂ZDDP摩擦化学反应程度加快,在温度为250℃时,ZDDP基本被分解消耗;摩擦表面分布MoS2在温度为200℃时的氧化最为严重,但温度升高到250℃时,MoS2氧化程度减弱,这可能是ZDDP的分解抑制了MoS2的氧化进程,并且MoS2氧化所形成的微酸环境也有助于提升ZDDP与铸铁缸套表面的反应速度,从而改善了摩擦副高温下的摩擦磨损性能。(4)在贫油试验中,二硫化钼填充微织构缸套的抗拉缸时间比微织构缸套提升46.58%,且二硫化钼填充微织构缸套在整个贫油期的摩擦系数都低于微织构缸套。微坑中的MoS2会在断油到拉缸期间持续地释放到包括黏着区域的整个摩擦表面,在抑制黏着节点过早扩展的同时,还可延长摩擦反应膜的作用时间,从而避免铸铁缸套的大面积损伤。