水溶性纳米二氧化硅添加剂的制备及摩擦学性能研究

本文制备了不同粒径的水溶性纳米二氧化硅,用TEM和XRD对其形貌进行了表征,采用SRV-IV微动摩擦磨损试验机研究了其作为水基添加剂的摩擦学性能。通过SEM和XPS对磨斑表面进行了分析,简单探讨了摩擦机理。结果表明,小颗粒水溶性纳米二氧化硅作为水基添加剂是具有良好的抗磨减摩性能和极压性能,摩擦过程中形成的沉积膜起到了非常重要的作用。     

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.     

SiO2/SnO2复合纳米微粒添加剂的摩擦学性能及其对磨损表面的修复作用研究

采用化学方法制备了SiO2 SnO2 复合纳米微粒，分别采用四球摩擦磨损试验机和环一块摩擦磨损试验机考察了其作为矿物油添加剂的抗磨减摩性能及对磨损表面的修复作用．用扫描电子显微镜观察、分析了磨斑表面形貌，并探讨了复合纳米微粒添加剂的润滑作用机理．结果表明，SiO2 SnO2 复合纳米微粒添加剂具有优良的减摩抗磨性能，且对磨损表面具有一定的修复作用．其原因在于，SiO2 SnO2 复合纳米微粒在摩擦表面沉积并在接触区的高温高压作用下熔融铺展，形成低剪切强度的表面膜．     

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.     

PMMA／SiO2纳米杂化材料作为润滑油添加剂的摩擦磨损性能研究

采用无皂乳液聚合法一步制备聚甲基丙烯酸甲酯/表面有机化二氧化硅(PMMA/SiO2)纳米杂化材料,采用透射电子显微镜对杂化材料的表面形貌进行表征,利用四球摩擦磨损试验机考察了其在AN 10油中作为添加剂的摩擦磨损作用机制.结果表明:所合成的PMMA/SiO2平均粒径约为60 nm,呈分散良好的球形;PMMA/SiO2材料能够改善AN 10油的抗磨性能及承载能力,提高AN 10油的极压性能并降低摩擦系数;在低载荷条件下,钢球的磨斑表面检测不到Si元素,杂化材料的弹性滚动和有机壳层的熔融铺展成膜共同起到了抗磨减摩作用;而在中、高载荷条件下,聚合物壳层分解后,裸露的高活性纳米SiO2核大量沉积于钢球表面,从而起到改善AN 10油摩擦磨损性能的作用.     

表面修饰SiO2纳米微粒对锂基脂抗磨性能影响的研究

合成了表面修饰SiO2纳米微粒,利用四球摩擦磨损试验机考察了SiO2纳米微粒作为锂基脂添加剂的摩擦磨损行为,用扫描电子显微镜、能量色散谱仪和X射线光电子能谱仪对钢球磨损表面进行了分析.结果表明:SiO2纳米微粒作为锂基脂添加剂具有良好的抗磨损性能,能够显著提高锂基脂的失效载荷.这是由于在摩擦过程中,SiO2纳米微粒富集在磨损表面并形成边界润滑膜,对磨损表面起到修复作用,从而使得锂基脂的抗磨和承载能力明显提高.     

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.     

纳米Fe_3O_4在板带钢冷轧轧制液中的摩擦学性能

在超声波作用下,将经油酸表面修饰平均粒径为20 nm的纳米Fe3O4微粒分散于板带钢冷轧轧制液中,在MRS-10A四球摩擦磨损试验机上考察了其对钢/钢摩擦副摩擦磨损性能的影响;利用X射线衍射仪和透射电镜分析了纳米Fe3O4的相组成和微结构,采用光学显微镜观察了磨损表面形貌.利用四辊冷轧试验机进行了轧制液润滑下的板带钢冷轧试验,考察了纳米Fe3O4添加剂对板带钢冷轧润滑的效果.结果表明:纳米Fe3O4作为轧制液添加剂能有效提高钢/钢摩擦副的抗磨性能、降低摩擦系数,同时表现出良好的板带钢冷轧润滑效果;含纳米Fe3O4的轧制液可明显降低带钢最小可轧厚度,并改善轧制带钢板面质量.     

天然蛇纹石粉体润滑油添加剂的自修复性能及自修复层形成机理研究

采用RFT-III型往复摩擦磨损试验机(盘-块接触方式)考察了油酸表面修饰天然蛇纹石粉体润滑油添加剂对钢-钢摩擦副的自修复性能;采用显微硬度计测定了试块磨损表面硬度,采用扫描电镜、能谱仪、X射线光电子能谱仪分析了试块磨损表面和截面的形貌、组成、典型元素的化学状态,探讨了天然蛇纹石粉体的自修复机理.结果表明:油酸表面修饰天然蛇纹石粉体作为润滑油添加剂可显著减小钢-钢摩擦副的摩擦系数和磨损率.这是由于其可经由摩擦化学作用而在磨损表面生成具有良好减摩抗磨性能的自修复层所致.自修复层由不同粒径的纳米颗粒密堆积而成,主要成份为Fe₂O₃和非晶石墨,并含有少量Fe、有机物碎片、含硅有机化合物、SiO₂等.     

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.     

单分散纳米SiO2的制备及其作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究

以正硅酸乙酯为原料制备了单分散纳米SiO2并表征了其结构,利用四球摩擦磨损试验机测定了所制备的纳米SiO2作为500SN基础油添加剂的摩擦学性能.结果表明:所制备的SiO2为粒径60 nm左右的球形微粒,其表面含有大量羟基,具有无定形晶体结构;纳米SiO2作为添加剂可以显著提高500SN基础油的承载能力和抗磨性能,当纳米SiO2的添加量为2.0%时,相应的pB值最高、磨斑直径最小、摩擦系数最低.     

功能化苯并三氮唑离子液体作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究

本文作者通过两步法合成一种含酯基的功能化离子液体1-乙酸乙酯基苯并三氮唑四氟硼酸盐,采用傅里叶红外光谱仪对其进行结构表征.采用四球摩擦磨损试验机测其在葵花籽油中的摩擦学性能,并与基础油进行对比.采用光学显微镜,扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)分别对钢球磨斑表面形貌和主要元素进行观察和分析.结果表明:该离子液体在葵花籽油中表现出良好的减摩抗磨效果;与基础油相比,当离子液体质量分数为1.5%时,摩擦系数和磨斑直径均达到最小值,分别减少了42.9%和33.3%.XPS结果表明摩擦过程中在接触面形成一层摩擦保护膜.     

磷氮化改性菜籽油润滑添加剂的制备及其摩擦学性能

在菜籽油中引入磷和氮,合成了2种新型磷氮化改性菜籽油添加剂,并利用红外光谱对其主要官能团进行了鉴定,利用四球试验机考察其在菜籽油中的抗磨性能与极压性能,用扫描电子显微镜观察分析磨斑表面的形貌。同时通过对磨痕进行X射线光电子能谱分析,探讨了磷氮化改性菜籽油润滑添加剂的极压抗磨作用机理,结果表明：两类磷氮化改性菜籽油添加剂能明显改善菜籽油的抗磨和减摩性能;其润滑作用机理是由于长链菜籽油分子的载体作用、磷和氮的高反应活性以及三者的协同作用与磨擦金属表面形成了一层高强度的吸附膜和（或）摩擦化学反应膜。     

一种油溶性季铵盐离子液体作为PAO基础油添加剂的摩擦学研究

合成了新型季铵盐磷酸酯油溶性离子液体(N₈₈₈₁₆P₄),采用热重分析仪(TGA)分析其热稳定性. 采用SRV-V微动摩擦磨损试验机和Bruker-NPFLEX表面非接触光学三维轮廓仪考察该离子液体作为聚α-烯烃(PAO 10)基础油减摩抗磨添加剂及其与商业添加剂二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)复配后的摩擦学性能. 结果表明:N₈₈₈₁₆P₄具有优异的油溶性能,与ZDDP具有良好的配伍性. 在室温和高温(100 ℃)条件下,N₈₈₈₁₆P₄均可显著改善PAO 10的减摩抗磨性能. 相较于与ZDDP复配,N₈₈₈₁₆P₄ 单独作为PAO 10添加剂表现出更优异的减摩抗磨性能. 铜片腐蚀试验结果表明,N₈₈₈₁₆P₄几乎没有腐蚀性,且与ZDDP复配后能够明显抑制ZDDP的腐蚀. 利用扫描电子显微镜(SEM)对磨斑表面形貌进行进一步分析,同时结合能谱仪(EDS)和X射线光电子能谱仪(XPS)对磨斑表面主要化学元素进行分析,证明N₈₈₈₁₆P₄能够与金属基底发生复杂的摩擦化学反应,由于其在摩擦副表面形成了含N和P元素的化学反应膜,从而起到优异的减摩抗磨作用.      

织构深度对不锈钢表面油润滑条件下摩擦学性能影响的试验和仿真研究

采用激光加工技术在不锈钢表面构造深度不同的沟槽型织构图案，通过UMT摩擦磨损试验机测试了不同织构深度的不锈钢表面在PAO6油润滑条件下的摩擦磨损性能，利用表面轮廓仪和扫描电镜(SEM)对摩擦前后的沟槽形貌进行表征分析，采用计算流体动力学(CFD)方法对试验进行模拟并计算，结合ANSYS Fluent软件模拟分析结果，探究了沟槽织构深度对不锈钢表面在油润滑条件下的摩擦学性能的影响机理. 研究结果表明:加工的沟槽织构及其织构深度显著影响不锈钢表面在PAO油润滑条件下的摩擦磨损行为，织构深度为10 μm的不锈钢表面获得最好的抗磨和减摩效果，与未织构表面相比，其摩擦系数与磨痕宽度降低了60%以上. 这主要是由于织构深度为10 μm的不锈钢表面在摩擦过程中，润滑油通过其收敛区域时产生了很好的楔效应，润滑油产生的升力较大，改善了该织构表面在摩擦过程的润滑状态，从而呈现很好的摩擦学性能.      

油溶性烷氧基硼酸钠的制备及其抗磨减摩性能研究

合成了油溶性烷氧基硼酸钠,用红外光谱（IR）和等离子体原子吸收光谱（ICP）表征其结构与组成,在四球及环块摩擦磨损试验机上考察了其摩擦学性能,采用扫描电子显微镜（SEM）及光电子能谱仪（XPS）观察分析磨斑表面成分。结果发现：所合成的油溶性含硼和钠的化合物在磨斑表面形成由FeB,Fe2B和沉积物等组成的抗磨减摩膜,从而显著改善油品的抗磨减摩性能。     

镍掺杂白云母复合粉体的制备及其作为润滑脂添加剂的摩擦学性能

采用液相还原法制备了纳米镍掺杂白云母微粉(Muscovite,简记为Mu)的复合粉体Mu/Ni,表征了复合粉体的微观形貌、晶体结构和元素组成.利用环-块摩擦磨损试验机考察并比较了Mu/Ni和Mu作为锂基润滑脂添加剂的摩擦学性能,对磨损表面的粗糙度、二维和三维形貌以及元素组成进行了分析,探讨了Mu/Ni复合粉体的减摩抗磨机理.结果表明:复合粉体中纳米镍粒子均匀负载在白云母微粉表面,Mu/Ni和Mu作为添加剂均能有效提高锂基润滑脂的摩擦学性能,且Mu/Ni相比于Mu表现出更好的减摩抗磨性能,摩擦系数较锂基润滑脂降低了67.9%.Mu/Ni优良的摩擦学性能与白云母的层状结构及磨损表面生成的含有O、Fe、Si、Al和Ni等元素的润滑膜有关.     

含二硫化钼、石墨和三氧化二锑的水性环氧树脂粘结固体润滑涂层的摩擦磨损性能

以水作为分散介质,制备了含MoS2、石墨和Sb2O3等组分的水性环氧树脂粘结固体润滑涂层;其具有价格低廉、无毒、不燃等优点,并且不含挥发性有机化合物（VOC）,是一类具有很好发展前景的环保型固体润滑涂层。采用MFT-R 4000型往复摩擦磨损试验机考察了所制备的水性环氧树脂粘结固体润滑涂层的摩擦磨损性能;利用扫描电镜和X射线光电子能谱仪分析了涂层磨损表面和转移膜的形貌,以及涂层磨损表面典型元素的化学状态,进而探讨了其润滑失效机理。结果表明：所制备的水性环氧树脂粘结固体润滑涂层具有良好的减摩抗磨性能;Sb2O3与MoS2之间,以及石墨与MoS2之间具有一定的协同减摩抗磨作用。相应的协同减摩抗磨作用分别源于机械相互作用以及水蒸气吸附导致的石墨层间吸引力减弱;而涂层发生润滑失效的主要原因为疲劳磨损和微断裂。     

矿井提升钢丝绳改性氧化石墨烯润滑油减摩特性研究

针对恶劣提升工况下润滑失效导致的提升钢丝绳内部钢丝摩擦磨损严重的问题,开展改性氧化石墨烯润滑油减摩特性研究. 首先,制备十八胺官能化氧化石墨烯(ODA-GO)及其水合肼还原材料(ODA-rGO),分析其化学结构、表面形貌、片层间距和缺陷,探究其在钢丝绳润滑油IRIS中的分散性;接着,用四球机评价改性润滑油的减摩抗磨性能并研究其润滑机理;最后,评判ODA-GO改性油对钢丝减摩的改进效果. 结果表明:ODA通过酰胺化反应和亲核取代反应接枝在GO表面,ODA-GO拥有高接枝密度的十八烷基链,并在IRIS中分散性较好,ODA-rGO则相反,但在最优添加量下ODA-rGO的抗磨减摩性优于ODA-GO;改性石墨烯基材料会附着在摩擦接触表面,并填补已损伤区域,从而减少磨损;ODA-GO改性油使钢丝间摩擦系数降低10%,疲劳磨损显著降低.