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.     

铸型尼龙端面扭动与滑动摩擦学行为研究

为研究端面扭动摩擦特性,研制了端面扭动摩擦特性测量装置,进行了玻璃纤维增强铸型尼龙（MC尼龙）复合材料与45#钢在123 N法向载荷下的扭动与滑动摩擦学试验,扭动角位移幅值为60°和90°,使用扫描电镜观察MC尼龙复合材料磨损表面形貌,采用光学显微镜观察45#钢偶副表面转移膜形貌.结果表明：扭动摩擦的扭矩-角位移（T-θ）曲线随着循环次数的增加保持平行四边形,而摩擦扭矩随之升高;扭动状态下的摩擦系数高于滑动摩擦系数,扭动磨损后MC尼龙试样质量增加;滑动状态下的磨损机理主要为塑性变形和疲劳磨损,扭动状态下的磨损机理为更为严重的黏着磨损和疲劳磨损;滑动摩擦状态下,45#钢偶副表面形成了大面积连续的转移膜,扭动状态下,45#钢偶副表面只在接触中心区域有少量条块状转移物质.     

修复剂羟基硅酸镁存在时钢摩擦副的摩擦磨损特性研究

在实验室条件下,验证了主要组分为Mg6Si4O10(OH)8的金属磨损自修复剂在45#钢摩擦副表面形成修复保护层的能力,得到了厚3～6 μm的反应层;采用Falex型摩擦磨损试验机进行了长达400 h的摩擦磨损试验,研究了在Mg6Si4O10(OH)8润滑下45#钢摩擦副的摩擦磨损性能、摩擦副摩擦表面显微硬度和温度随时间变化的情况.结果表明:Mg6Si4O10(OH)8在润滑过程中具有准周期性衰减振荡函数的特点,200 h左右为1个准周期;反应层的显微硬度较45#钢基体提高1倍;修复层的C和O含量较高.     

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.     

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.     

碳钢表面渗硼层在油润滑条件下的摩擦磨损性能研究

采用化学热处理工艺对 45 # 钢进行渗硼表面改性 .在 SRV摩擦磨损试验机上对比考察了渗硼层在液体石蜡及含硼添加剂 -液体石蜡润滑下的摩擦磨损性能 .采用 X射线光电子能谱仪和 X射线衍射仪对比分析了 45 #钢表面硼改性层和含硼添加剂润滑下钢球磨斑表面典型元素组成和化学状态 .结果表明 ,化学渗硼可以大幅度降低碳钢的摩擦系数和磨损体积损失 ,渗硼层主要由 Fe2 B和 B2 O3 组成 ;渗硼改性层在含硼添加剂 /液体石蜡润滑下的摩擦磨损性能进一步改善 ,这归因于渗硼改性和含硼添加剂的摩擦化学效应的双重作用     

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.     

表面纳米化中碳钢在干摩擦条件下的摩擦磨损性能研究

采用高能喷丸方法对45#钢进行表面纳米化处理,在环-盘摩擦磨损试验机上评价表面纳米化处理45#钢与T10钢摩擦副在干摩擦条件下的摩擦磨损试验,通过分析其磨损表面形貌探讨表面纳米化对中碳钢磨损行为的影响.结果表明:在载荷为10～60 N条件下,表面纳米化中碳钢的摩擦系数较处理前有所降低;在载荷为10～40 N时,其磨损质量损失较处理前有所降低;表面纳米化能够减弱中碳钢的疲劳磨损效应,提高中碳钢的摩擦磨损性能.     

硼化菜籽油润滑添加剂的摩擦磨损性能研究

对菜籽油进行化学改性制备出硼化改性菜籽油,利用红外光谱仪对其主要官能团进行鉴定,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以菜籽油为基础油,以硼化改性菜籽油为添加剂润滑下钢-钢摩擦副和钢.铝摩擦副的抗磨减摩性能,采用扫描电子显微镜观察钢球磨斑表面形貌,通过对铝合金磨痕表面分析,探讨硼化改性菜籽油添加剂的抗磨减摩机制.结果表明:以硼化改性菜籽油为添加剂,以菜籽油为基础油时钢·钢摩擦副和钢.铝摩擦副均具有良好的抗磨减摩性能,其润滑作用机制是由于长链菜籽油分子的载体作用、硼的缺电子性能及其二者的协同作用而在金属摩擦表面形成含硼、氧及碳等元素的表面保护膜.     

蛇纹石热处理产物作为润滑油添加剂的摩擦学性能

考察了表面修饰蛇纹石超细粉体及其热处理产物作为液体石蜡添加剂的摩擦学性能,研究了热处理温度对蛇纹石添加剂抗磨、减摩性能的影响,通过测量摩擦表面接触电阻,监测了摩擦化学反应膜的动态形成过程,利用扫描电镜、能谱仪等分析了摩擦表面形貌及元素分布.结果表明:蛇纹石粉体在摩擦表面释放氧原子,形成氧化物颗粒增强氧化膜,显著降低摩擦,改善液体石蜡的润滑性能.300~600 ℃的热处理在提高粉体活性的同时,保持蛇纹石的层状结构,增强其解理释氧和对摩擦表面的吸附能力,从而促进摩擦化学反应膜的形成,进一步改善蛇纹石的摩擦学性能.当热处理温度高于850 ℃后,蛇纹石粉体的层状结构被破坏,形成大量镁橄榄石和顽火辉石硬质相,加重磨损.     

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。     

磷氮型极压抗磨添加剂对钢—铝摩擦副摩擦磨损性能的影响

采用ＳＲＶ摩擦磨损试验机评价了磷酸三甲酚酯（ＴＣＰ）、磷酸二丁酯（ＤＢＰ）、十二胺（ＤＡ）和磷酸胺盐（ＰＡＳ）抗磨添加剂在液体石蜡中对钢－铝摩擦副摩擦磨损性能的影响。采用Ｘ射线光电子能谱仪分析铝试磨痕表面边界润滑膜中的Ｐ和Ｎ元素的化学状态。结果表明,含Ｐ抗磨添加剂可以有效提高铝合金的耐磨性,而其中以磷氮剂的效果最好。其它含磷添加剂也可以有效地降低磨损。ＸＰＳ分析表明,在铝合金磨损表面形成了含磷酸铝     

含纳微米硼酸盐和二烷基二硫代磷酸锌液体石蜡润滑下钢—钢体系的摩擦磨损性能研究

在四球试验机上考察了含纳微米硼酸盐及二烷基二硫代磷酸锌（ZDDP）复配添加剂的液体石蜡润滑下钢－钢摩擦副的摩擦学性能。采用X射线光电子能谱仪和扫描电子显微镜分析了复配体系的作用机理。结果表明：纳微米硼酸盐／ZDDP复配添加剂对钢－钢摩擦副的抗磨作用产生对抗效应，在摩擦过程中的某一阶段摩擦系数突然升高，磨损加剧；在试验初期，磨斑表面较为光滑，相应的边界润滑膜为物理和化学吸附膜；随着试验时间的延长，钢球磨斑表面吸附膜表面破裂，磨斑表面变得粗糙并形成微小磨屑碎片，相应的摩擦系数突然升高；随着试验时间的进一步延长，添加剂同钢球磨损表面发生摩擦化学反应，并生成含B、N、S和P等元素的摩擦化学反应膜，从而使摩擦系数波动减小。     

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。     

超声振动对纳米二氧化硅(n-SiO2)添加剂减摩抗磨性能的影响

在有和无超声振动条件下,分别考察了含不同质量百分数n-SiO2添加剂的减摩抗磨性能,初步探讨了超声振动下纳米二氧化硅(n-SiO2)添加剂的润滑机理.结果表明:超声振动通过减小纳米微粒所受的正压力、促进纳米微粒滚动及增加摩擦表面的活性3种方式改善摩擦表面的润滑状态.超声振动使n-SiO2润滑下的磨痕深度下降,表面硬度降低,磨损表面Si元素含量增加,有效地改善了摩擦表面的润滑状态.在试验范围内,超声振动对0.5%n-SiO2添加剂的减摩抗磨性能影响效果最显著,摩擦副间的摩擦系数和45#钢表面的磨损体积量分别降低了12%和34%.     

油酸钡和钛酸酯复合添加剂在液体石蜡中的协同减摩抗磨效应

在四球摩擦磨损机上考察了润溶性钡盐添加剂与月桂酸钛酸酯复配时的摩擦磨损性能,并对多元氧化物的表面微观物理性质及作用机理进行了讨论。研究结果表明,油溶性钡盐添加剂与月桂酸酸钛酸酯之间具有协同减摩抗磨效应,从而提高无卡咬负荷和改善抗磨性能。钢球磨损表面Ｘ射线光电子能谱分析结果表明,表面生成了Ｔｉ和Ｂａ等的多元氧化物。     

含氟硅油作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究

用SRV摩擦磨损试验机评价了2种含氟硅油在聚α烯烃基础油中作为添加剂时的摩擦学性能,用扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱仪（XPS）观察并分析了磨斑表面形貌和主要元素的化学状态,探讨了含氟硅油的摩擦化学机制。结果表明：含氟硅油具有优良的减摩和抗磨性能;含氟硅油在摩擦作用下发生分解,在摩擦副表面生成的含氟的摩擦化学产物是提高摩擦副抗磨减摩性能的关键因素。     

羰基铁磁流变液的摩擦性能研究

采用四球摩擦磨损试验机,测定了羰基铁磁流变液及其基础油的摩擦系数,磨斑直径,记录了摩擦系数随时间的变化曲线,考察了磁流变液中基础油类型和添加剂对其摩擦性能的影响,用扫描电子显微镜观察了钢球磨痕表面形貌,分析了摩擦磨损机理.结果表明:与基础油相比,同等试验条件下磁流变液的摩擦系数、磨斑直径增大 1～2 倍.基础油类型、触变剂以及抗磨减摩添加剂对磁流变液摩擦学性能影响显著,选取合适的种类可在一定程度内改善其摩擦性能.磁流变液的摩擦以微观切削为主,主要由磁性颗粒产生,随着载荷的增大,摩擦加剧,摩擦磨损机理也由微观切削向微切削与黏着磨损相结合过渡.     

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。