蛇纹石粉体作为自修复添加剂的抗磨损机理

在润滑油中添加蛇纹石粉体,采用MM-200摩擦磨损试验机研究了45#钢-45#钢摩擦副摩擦磨损特性,借助SEM、EDAX及XPS分析不同润滑条件下45#钢环的表面形貌和成分.实验结果表明:添加剂的加入能够有效地降低摩擦副的磨损量;所形成保护层的主要组成元素为Fe,O,C,Mg和Si,说明添加剂直接参与了膜的形成,而膜的形成不是添加剂粉体简单地附着在摩擦副表面,而是在摩擦磨损过程中发生了一定的分解及物理化学反应,从而形成自修复膜层.     

羟基硅酸镁复合粉体润滑油添加剂对钢-钢摩擦副的抗磨自修复机理

以羟基硅酸镁复合矿物粉体作为润滑油添加剂,采用MM-200型环-块摩擦磨损试验机研究了45^#钢摩擦副的减摩抗磨性能;采用扫描电子显微镜观察了钢环磨损表面和润滑油所含添加剂颗粒的形貌,采用能谱仪分析了钢环磨损表面成份,采用表面形貌仪测定了钢环磨损表面粗糙度,进而探讨了复合矿物粉体添加剂的抗磨自修复机理.结果表明:羟基硅酸镁复合矿物粉体添加剂对钢-钢摩擦副具有良好的减摩抗磨作用.在基础油(46^#机油)润滑条件下,随着载荷的增加,磨损机制由轻微擦伤转变为严重擦伤和黏着磨损.在含添加剂的油润滑条件下,较低载荷下钢环磨损表面发生轻微擦伤,且擦伤程度比基础油润滑下的更轻;而在较高载荷条件下钢环磨损表面非常光滑,呈现轻微的黏着磨损迹象.其原因在于在较低载荷条件下,添加剂在摩擦过程中可发生团聚形成大小不一的球状团聚体,球状团聚体可起到微球轴承的作用,使钢-钢摩擦副由滑动接触状态转变为滚动接触状态,从而显著降低摩擦系数,提高抗磨性能.而在较高载荷下,羟基硅酸镁复合矿物粉体添加剂易在钢-钢摩擦副磨损表面形成自修复抗磨层,从而隔离金属表面的直接接触,起到良好的减摩抗磨作用.     

新型无硫、磷有机钼化合物润滑油添加剂对钢/钢摩擦副摩擦磨损性能影响研究

合成出1种新的无硫、磷有机钼配位化合物(MCC),采用SRV摩擦磨损试验机评价所制备的有机钼配位化合物作为润滑油添加剂对钢/钢摩擦副摩擦磨损性能的影响,并探讨了其润滑机理.结果表明,所合成的有机钼配位化合物作为润滑油添加剂对钢/钢摩擦副具有较好的抗磨减摩作用,使钢/钢摩擦副的摩擦系数降低,磨损体积损失减小.磨损表面分析表明,在载荷和剪切力作用下,MCC在摩擦表面发生了剧烈的摩擦化学反应,并形成具有稳定结构的含钼氧化物化学反应膜,引起磨损表面硬度随载荷增加而增大,从而起到了抗磨减摩作用.     

天然矿物微粉润滑添加剂对钢摩擦副的自修复效应

通过超细研磨的方法制备了1种复合矿物微粉,采用RFT-Ⅲ型往复摩擦试验机评价了其作为润滑油添加剂对钢摩擦副的自修复效应,借助扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)及纳米压痕仪(Nano indenter)对磨损表面及截面进行了表征,探讨了其减摩抗磨机理。结果表明：矿物微粉作为润滑油添加剂具有良好的减摩抗磨及自修复性能。其摩擦系数较基础油降低约55.1%,上下试样的磨损率相应地降低了85.7%和97.6%。添加剂与摩擦表面发生了复杂的理化作用,诱发形成了较为连续均匀的多孔氧化膜自修复层,其表面较为光滑平整,厚度约为0.72 um,主要由Fe、C和O元素构成,具有较高的微观力学性能,有效地降低了摩擦副的摩擦磨损。     

酰胺型改性菜籽油润滑添加剂对钢-钢摩擦副和钢-铝摩擦副摩擦磨损性能的影响

以三乙醇胺和菜籽油为原料,合成了一种环境友好的酰胺型改性菜籽油润滑添加剂(NRO),并利用红外光谱对其主要官能团进行了鉴定;分别采用四球摩擦磨损试验机和SRV摩擦磨损试验机考察了含NRO添加剂的菜籽油对钢-钢摩擦副和钢-铝摩擦副摩擦磨损性能的影响,用扫描电子显微镜观察和分析了钢球磨斑表面形貌,同时采用X射线光电子能谱仪分析了铝合金磨痕表面典型元素的化学状态,探讨了酰胺型改性菜籽油润滑添加剂的减摩抗磨机理.结果表明:含酰胺型改性菜籽油添加剂NRO的菜籽油对钢-钢摩擦副和钢-铝摩擦副均表现出良好的抗磨减摩作用;其作用机理在于,酰胺型改性菜籽油添加剂具有较强的极性、易在金属表面形成吸附膜,同时在摩擦过程中形成由含有机氮、亚硝基或硝酸根化合物组成的高强度聚合物膜.     

纳米铜添加剂改善钢-铝摩擦副摩擦磨损性能的研究

采用环-块摩擦磨损试验机对比考察了钢-铝摩擦副在液体石蜡与含纳米铜颗粒液体石蜡润滑下的摩擦磨损特性,研究了对纳米铜添加剂添加量与载荷对其摩擦磨损性能的影响,通过对磨损表面粗糙度、形貌及其主要元素的能谱分析,探讨了纳米铜颗粒作为添加剂时钢-铝摩擦副的润滑机制.结果表明:含0.25%纳米铜颗粒液体石蜡时,钢-铝摩擦副的摩擦磨损性能最优;在不同载荷下纳米铜颗粒可以改善铝的摩擦磨损性能,特别在中等载荷(50～125 N)下,其抗磨减摩作用更明显;纳米铜颗粒能够在磨损表面形成一层低剪切强度的铜保护膜,有效地避免粘着磨损,同时阻止铝元素向钢表面的转移,从而显著改善钢-铝摩擦副的摩擦磨损性能.     

含纳米添加剂的润滑体系在摩擦过程中的接触电阻研究

采用UMT-2型微摩擦磨损试验机考察了4种纳米颗粒LaF3、Ag、SiO2 及Al2O3作为润滑油添加剂在摩擦过程中的接触电阻随时间变化的情况,并由此监测摩擦副表面的成膜状况;采用X射线光电子能谱仪分析4种纳米添加剂润滑下磨损表面典型元素的化学状态,并结合接触电阻测试结果分析纳米油润滑添加剂的润滑机理.结果表明:接触电阻测试能够适时监测添加剂在摩擦副表面的成膜过程,4种纳米润滑油添加剂在边界润滑条件下均能够在磨损表面沉积成膜,其在试验过程中的化学状态没有发生变化,但4种纳米润滑油添加剂在摩擦过程中的成膜性能不同,Ag和LaF3在摩擦过程中的沉积速率、沉积膜厚度及其在摩擦副表面的结合强度优于SiO2和Al2O3.     

几种纳米微粒作为锂基脂添加剂对钢-钢摩擦副摩擦磨损性能的影响研究

采用四球摩擦磨损试验机考察了纳米SiO2、纳米LaF3及纳米Ni等3类纳米微粒作为锂基脂添加剂对钢-钢摩擦副摩擦磨损性能的影响;采用扫描电子显微镜、X射线能量色散谱仪及X射线光电子能谱仪分析了含纳米微粒添加剂的锂基脂润滑下的钢球磨损表面形貌、元素面分布及典型元素的化学状态.结果表明:3种纳米微粒作为添加剂均能够显著提高锂基脂的减摩抗磨能力;锂基脂及含不同纳米添加剂的锂基脂润滑下的钢球磨损表面形貌及其表面保护膜的性质存在明显差异,这种差异决定了钢-钢摩擦副在相应脂润滑条件下的摩擦磨损性能差异;含纳米SiO2的锂基脂润滑下的钢球磨损表面形成的含纳米SiO2的表面保护膜均匀且厚度适中,故其相应的减摩抗磨效果最佳.     

纳米铜润滑油添加剂的摩擦磨损特性及其机理研究

设计了4种试验方案,对比研究了不同摩擦试验条件下粒径为20 nm的铜添加剂对摩擦副的修复作用,考察了纳米铜添加剂在不同润滑油中的抗磨减摩性能,探讨了纳米铜添加剂的作用机理.结果表明:在摩擦过程中,纳米铜添加剂能够在磨损表面形成由粒径为0.1 μm团状物构成、低剪切强度的保护软膜,可以减小粘着磨损和磨粒磨损,使纳米铜添加剂表现出良好的抗磨减摩性能;对于基础润滑油650SN,纳米铜添加剂能够使其摩擦系数降低48%、磨痕宽度降低21%;对于坦克机油50CC,纳米铜添加剂能够使其摩擦系数降低40%、磨痕宽度降低33%;同时,铜保护膜修复了磨损表面的微坑和损伤,对摩擦副起到了有效的保护和修复作用.     

氨基黏土制备及其作为水基润滑添加剂的摩擦学性能研究

以MgCl_2和硅烷偶联剂KH550为原料,在乙醇溶液中制备了水溶性氨基黏土;采用X射线衍射仪、傅立叶变换红外光谱仪等分析了产物的组成和结构;采用四球摩擦磨损试验机考察了所制备的氨基黏土作为水基润滑添加剂的摩擦学行为,采用扫描电镜观察了钢球磨损表面形貌,采用能谱仪测定了磨损表面元素组成.结果表明:所制备的氨基黏土在水中的分散性良好;其作为水基润滑添加剂可在钢球摩擦副接触表面形成由Mg、Si、O和Fe等元素组成的润滑修复膜,从而表现出良好的减摩抗磨性能,并在一定程度上抑制水对钢的腐蚀作用.     

蛇纹石矿物作为润滑油添加剂对锡青铜摩擦学行为的影响

采用SRV滑动磨损试验机考察了蛇纹石天然矿物粉体作为添加剂对油润滑条件下与钢对磨时锡青铜摩擦磨损的影响. 借助扫描电镜、能谱仪、X射线光电子能谱仪、纳米压痕仪等对磨损表面形貌、元素组成与化学状态，以及纳米力学性能进行了分析，探讨了蛇纹石添加剂改善锡青铜摩擦学性能的作用机制. 结果表明:蛇纹石矿物在锡青铜表面形成了1层由金属氧化物、氧化物陶瓷、石墨和有机物构成的复合摩擦反应膜，其纳米硬度和弹性模量呈表面低、内部高的梯度变化，从而显著改善了油润滑条件下锡青铜的摩擦学性能.      

磁场作用下基础油和含磷酸三甲酚酯润滑油的摩擦磨损特性

在四球摩擦磨损试验机的摩擦区域外加磁场,考察了150SN基础油和添加磷酸三甲酚酯(TCP)润滑油在磁场作用下的摩擦磨损性能,用扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)分别分析了磨斑表面形貌及典型元素的化学状态,并对摩擦学机理进行了初步探讨.摩擦学试验结果表明:在磁场作用下,基础油和含TCP润滑油中钢球的磨斑直径均比无磁场时小,而两种油样的摩擦系数均比无磁场时大.XPS分析表明:磁场对润滑油摩擦学性能的影响与边界润滑膜的性质有关,磁场有利于TCP中P和O元素与金属表面的键合,促进了金属表面摩擦化学反应膜的形成,增强了含TCP润滑油的抗磨性能.     

羟基硅酸盐润滑油添加剂对45#钢/球墨铸铁摩擦副摩擦磨损性能的影响

采用MM-200型摩塔磨损试验机考察了45^#钢／球墨铸铁摩擦副在650SN基础油和含羟基硅酸盐矿物复合微粉的650SN基础油(KF-1)润滑下的摩擦磨损性能，结果表明：在650SN基础油润滑下的摩擦系数和磨损率随试验时间增加变化较小；而在KF-1润滑下，试验初期的摩擦系数和磨损率比基础油润滑下的稍大，随着试验时间的延长，相应的摩擦系数和磨损率同基础油润滑下的相比明显降低．磨损表面显微硬度测试结果表明，在KF-1润滑下45^#钢磨损表面形成了多孔摩擦改性层，硬度明显提高，因而摩擦磨损性能显著改善．     

十二烷氧基硼酸锌的合成及其抗磨减摩性能研究

合成了含硼及锌的油溶性化合物十二烷氧基硼酸锌,将其用作润滑油抗磨减摩添加剂,并用四球及环－块摩擦磨损试验机评价了其摩擦学性能。结果表明：十二烷氧基硼酸锌添加剂使５００ＳＮ基础油的抗磨性能得到明显改善,其承载能力明显提高,摩擦系数明显降低,扫描电子显微镜观察证实磨斑表面有含硼沉积物,结合ＸＰＳ分析可以推断添加剂在摩擦过程中发生了摩擦化学反应,并在摩擦副表面形成了抗磨减摩膜,从而改善摩擦磨损性能。     

亚微米颗粒化凹凸棒石粉体对45#钢的减摩与自修复

利用球磨法将具有纤维束结构的一维纳米凹凸棒石粉体进行亚微米颗粒化改造.将亚微米颗粒化凹凸棒石粉体分散在长城牌柴油机润滑油CD 15W/40中,利用端面摩擦磨损试验和环-块摩擦磨损试验考察其减摩与自修复性能,并与未添加凹凸棒石粉体的CD 15W/40进行对比.借助XRD、SEM、TEM、EDX和XPS对试验样品进行了分析测试,并探讨了亚微米颗粒化凹凸棒石粉体对45#钢磨损表面的自修复机理.结果表明:高能球磨可以完成将纤维状的凹凸棒石粉体向颗粒状转变的过程,改造后的粉体物相组成为凹凸棒石和石英,粒度属于亚微米级;CD15W/40添加亚微米颗粒化凹凸棒石粉体后,其减摩性提升58.4%;与CD 15W/40润滑表面相比,加入亚微米颗粒化凹凸棒石粉体后,磨损表面光滑,没有明显犁沟、点蚀坑和表面材料塑性变形等现象;磨痕处存在与基体材料不同的修复区域,该修复区域沉积了O、Si、Fe等元素,说明亚微米颗粒化凹凸棒石粉体对45#钢具有优良的减摩性和自修复性能.     

Si3N4陶瓷与灰铸铁配副的摩擦学性能

在Ｍ－２００磨损试验机上于无润滑、蒸馏水润滑、乳化液润滑和１０＾＃机构油润滑４种条件下，对Ｓｉ３Ｎ４陶瓷分别与灰铸铁ＨＴ和Ｔ８钢配副进行了摩擦损性能的对比试验研究。结果表明：Ｓｉ３Ｎ４陶瓷与灰铸铁ＨＴ配副时的摩擦因数和磨损体积在几种润滑环境中均表现出同样的顺序     

氧化石墨烯的改性及其在矿物油中的摩擦学性能

使用四种长链胺分别对多层、少层氧化石墨烯(MGO、FGO)进行表面功能化修饰，得到八种改性石墨烯(MGO-OAM、MGO-ODA、MGO-PIB、MGO-PEPA、FGO-OAM、FGO-ODA、FGO-PIB、FGO-PEPA). 使用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、拉曼光谱仪(Raman)和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)分别表征功能化过程对GO的微观形貌和分子结构的影响. 考察改性GO在 150SN基础油中的分散稳定性以筛选最优改性方法，并使用多功能摩擦磨损试验机评价改性GO在150SN矿物油中的摩擦学性能，结合磨损表面金相显微镜照片和拉曼光谱仪对磨损机制进行分析. 结果表明:通过酰胺化反应可在MGO、FGO表面成功接枝四种长链胺改性剂；改性MGO的分散稳定性优于改性FGO，其中 MGO-OAM、MGO-PIB的分散稳定性更佳；FGO的抗磨减摩性能优于MGO，且在一定载荷和添加量范围内，改性MGO均能有效提升150SN矿物油的摩擦学性能；改性GO在不同工况时的磨损机制主要表现为塑性变形、磨粒磨损和黏着磨损.      

两种磷氮类添加剂的极压抗磨机理研究

合成了磷酸胺盐和膦酸胺盐极压抗磨添加剂,在防锈和防腐性合格的基础上,在四球摩擦磨损试验机上进行了承载能力试验,并与硫化异丁烯、二烷基二硫代磷酸锌和磷酸三甲酚酯进行了抗磨减摩性能对比试验,同时通过对磨痕进行Ｘ射线光电子能谱分析,探讨了磷和膦酸胺盐添加剂的极压抗磨作用机理。结果显示：２种磷和膦酸胺盐极压抗磨添加剂的承载能力优于常用的含硫添加剂;其摩擦系数处于０．０５～０．０６之间,大大低于对比添加剂的摩擦系数。ＸＰＳ分析结果表明,在磨痕表面Ｐ元素以磷酸铁或亚磷酸铁以及磷化物的吸附形式存在,并起到极压抗磨和减摩作用;Ｎ元素存在形式非常复杂,可能是以吸附形式存在。