不同黏度矿物基础油对锂基润滑脂微观结构及性能的影响研究

以不同黏度的矿物基础油为原料制备锂基润滑脂,研究矿物油黏度对锂基润滑脂微观结构、摩擦学性能和流变性等性能的影响,并探讨不同性能之间的关联性. 结果表明,高黏度基础油所制备的润滑脂高温安定性较好,但胶体安定性和氧化安定性较低. 低黏度基础油所制备的润滑脂皂纤维结构缠绕紧密、空腔体积较小,因此具有较高的胶体安定性,而高黏度基础油制备的润滑脂皂纤维结构松散、空腔体积较大,有利于持续释放基础油,因此具有良好的抗磨减摩性能. 随着基础油的黏度增大,润滑脂的结构强度先升高后降低,而结构强度越低的组分触变性越好,这也与润滑脂的微观结构密切相关. 本文中的研究结果对锂基润滑脂产品开发过程中基础油的选用具有良好的指导意义.      

含纳米介孔SiO_2锂基润滑脂摩擦学与流变学性能研究

利用具有不同形貌和孔道结构的纳米介孔Si O_2作为添加剂,制备了含纳米介孔Si O_2的锂基润滑脂,采用Anton-paar NHT3纳米压痕测试仪和Anton-paar MCR302旋转流变仪考察了纳米介孔Si O_2形貌、孔道结构以及质量分数对锂基润滑脂摩擦学性能和流变学性能的影响.结果表明:球状的纳米介孔Si O_2添加剂能更有效降低锂基润滑脂的摩擦系数,增强锂基润滑脂的骨架稳定性,改善锂基润滑脂触变性,提高润滑脂的抗剪切能力以及热稳定性能.在中低剪切速率下对流变试验数据进行拟合,提出了基于纳米介孔Si O_2添加剂温度和质量分数参数的润滑脂改进型流变模型.     

高温热效应对复合锂基润滑脂性能影响规律研究

作者在本文中主要研究了热效应对复合锂基润滑脂基础脂以及含有二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)的复合锂基润滑脂微观结构、润滑性能以及流变学性能的影响规律. 复合锂基润滑脂经120和150 ℃恒温热处理24 h后,对其外观、红外光谱、边界润滑性能、弹流润滑性能和流变学性能进行了测试. 研究结果表明:120 ℃热处理对复合锂基润滑脂性能影响较小,但基础脂以及含有抗磨添加剂的润滑脂在经历150 ℃热处理后,增稠剂纤维结构变得更为松散,发生明显断裂、网状结构严重破坏,在150 ℃下含有添加剂的复合锂润滑脂的结构强度和触变性明显变差. 上述研究表明,高温条件下的热效应对润滑脂微观结构破坏更大,更容易造成润滑脂性能的显著变化.      

复合锂基脂制备过程中结构和性能的演变研究

为了研究复合锂基脂在制备过程中稠化剂结构和理化性能的演变,采用SEM分别观察取自制备工艺中不同步骤的6个样品的皂纤维结构,并对其滴点、钢网分油和剪切安定性等理化性能进行了检测,另外对不同冷却工艺生产的复合锂基脂产品同样进行了SEM观察和理化性能检测.结果表明:经过高温炼制和冷却降温过程,复合锂皂发生了从固态向液态,又从液态凝结为固态的相转变,形成许多复合皂的晶核,继而生长成皂纤维,再形成三维网络结构.形成致密而均匀皂纤维结构的关键控制步骤为冷却阶段,其中转釜急冷方式是非常有效的一种冷却方式.     

二硫化钨纳米粉体作为锂基润滑脂添加剂的摩擦学研究

制备了二硫化钨纳米粉体作为添加剂的锂基润滑脂,采用SRV-Ⅳ摩擦磨损试验机考察了二硫化钨对锂基润滑脂摩擦学性能的影响,利用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDAX)、X射线光电子能谱仪(XPS)对磨损表面的微观形貌、元素含量和价态进行了表征,分析了其润滑机理.结果表明:二硫化钨纳米粉体能够显著提高锂基润滑脂的摩擦学性能.摩擦过程中,二硫化钨纳米粉体在摩擦副表面产生吸附沉积,并在高温高负荷条件下生成含有Fe_2O_3、FeSO_4、WO_3和Fe_3O_4的化学反应膜,从而共同产生润滑作用.     

苯甲酸/硬脂酸钛基润滑脂摩擦磨损性能研究

在实验室制备出苯甲酸/硬脂酸钛基润滑脂,考察了复合钛基润滑脂的摩擦磨损性能及承载能力,并与成品锂基和脲基润滑脂进行对比,利用扫描电子显微镜观察钢球的磨斑表面形貌,并用X射线光电子能谱仪分析钢球磨斑表面主要元素的化学状态.结果表明,复合钛基润滑脂具有较好的减摩耐磨性能和极压承载能力,其摩擦系数与锂基、脲基润滑脂相当,磨斑直径与锂基润滑脂接近,略高于脲基润滑脂的磨斑直径,极压承载能力低于脲基,与锂基相同.在复合钛基润滑脂润滑下,钢球的主要磨损特征为轻微的黏着磨损,其减摩抗磨机制为在摩擦表面生成含钛元素的化学沉积膜.     

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.     

国产润滑脂流变参数的确定与研究

用ＨＡＡＫＥ流变仪确定了９种具有不同稠化剂结构的润滑脂和７种具有不同基础油粘度及稠化剂含量的锂基脂的流变参考，考察了稠化剂的结构和含量，以及温度、基础油粘度睡剪切时间对流变参数的影响，对９种脂的触变性作了对比研究。结果表明：这种润滑脂的强度极限均随温度升高而降低，但其塑性粘度和塑性指数的变化均无规律性，不含添加剂的不同润滑脂随稠化剂含量的增大和基础油粘度的减小，其强度极限和塑性粘度都逐渐增大，而塑     

静态热老化对锂-钙基润滑脂微观结构和流变性的影响

采用静态热老化模拟润滑脂在轴承中的热老化过程,通过红外光谱特征波峰面积变化、扫描电镜和差热分析表征热老化后润滑脂微观结构,并采用流变测试仪考察热老化过程中润滑脂流变性能的变化.结果发现：随着老化时间延长,基础油分子碳链发生断裂,稠化剂浓度下降,产生含羰基类氧化产物,该类物质浓度逐渐增强;老化后的润滑脂晶体结构遭到严重破坏,皂纤维网状结构逐渐瓦解,润滑脂结构稳定性变差,剪切过后,结构恢复速率变慢;超过热老化288 h润滑脂热稳定临界点后,润滑脂老化反应加剧,易从润滑部位流失,润滑失效.     

纳米碳酸钙胶核硼化改性对高碱值磺酸钙清净剂摩擦学性能的影响

将高碱值磺酸钙清净剂(TBN>400)进行硼化反应改性处理并用红外光谱仪对其胶核成分进行了对比表征,同时利用热分析仪对比了硼化改性处理前后磺酸钙清净剂的热稳定性.采用SRV摩擦磨损试验机和四球摩擦磨损试验机分别考察了高碱值磺酸钙以及硼化改性高碱值磺酸钙清净剂作为复合锂基润滑脂添加剂对钢-钢摩擦副摩擦学性能的影响.利用扫描电子显微镜 (SEM)及光电子能谱 (XPS)对磨损表面进行了分析.结果表明:高碱值磺酸钙以及硼化改性高碱值磺酸钙清净剂均能显著提高复合锂基润滑脂的减摩抗磨能力;复合锂基润滑脂分别含有高碱值磺酸盐以及硼化改性高碱值磺酸盐清净剂润滑下的钢块磨损形貌及表面润滑膜组成存在明显差异,这种差异决定了硼化改性高碱值磺酸盐清净剂作为复合锂基润滑脂添加剂表现出更为优异的极压抗磨性能.     

胺分子结构对聚脲润滑脂流变学性能的影响

以三种具有典型分子结构的单胺为主要原料，采用同一种方法制备了三种相同稠化剂含量的聚脲润滑脂. 利用扫描电镜(SEM)表征了三种聚脲润滑脂中稠化剂的微观结构. 结果表明:十八胺聚脲润滑脂的稠化剂形貌为缠绕的纤维结构，环己胺和苯胺聚脲润滑脂的稠化剂形貌为堆积的棒状. 同时，研究探讨了三种聚脲润滑脂在不同温度下的触变性能、储能模量、损耗模量和表观黏度的变化规律，并解释了其流变学性能与稠化剂的微观形貌和分子间作用力的关联性. 本研究结果将为聚脲润滑脂的设计开发提供良好的理论指导，并促进聚脲润滑脂性能研究与应用的发展.      

润滑脂性能对RV减速机疲劳寿命的影响

通过2款润滑脂润滑的RV减速机疲劳试验，研究了润滑脂的化学稳定性、结构稳定性和摩擦学特性对RV减速机疲劳寿命的影响. 结果表明:良好的化学稳定性和结构稳定性有利于维持润滑脂黏度和稠度，从而保证润滑脂具有良好的粘附能力和油膜强度；良好的摩擦学性能有利于降低RV减速机的疲劳磨损，从而提高RV减速机的疲劳寿命. 采用自行研制的RV减速机疲劳寿命台架试验能够较好地评价润滑脂的各项性能. 研究结果可为工业机器人精密减速机润滑设计和运行状态监控提供基础.      

多烷基环戊烷制备复合磺酸钙基润滑脂及其摩擦学性能研究

以多烷基环戊烷(MACs)为基础油制备了复合磺酸钙基润滑脂,研究了液态高分子量酚类抗氧剂(L135)、苯三唑衍生物(T551)和噻二唑类衍生物(T561)对复合磺酸钙基润滑脂性能的影响,采用热重分析(TGA)仪评价了润滑脂的热稳定性;利用往复摩擦磨损试验机(MFT-R4000)分析了L135、T551和T561在钢/钢摩擦副下对复合磺酸钙基润滑脂摩擦磨损性能的影响,利用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对磨损表面进行了分析.结果表明:以MACs为基础油制备的复合磺酸钙脂具有优良的热稳定性能;同时MACs复合磺酸钙脂与3种添加剂具有良好的相容性能,表现在MACs复合磺酸钙脂具有更好的减摩抗磨性能,其原因归结为MACs在摩擦副表面形成较为牢固的物理吸附膜和含S、N和Fe等生成的化学反应膜.     

纳米碳酸钙作为润滑脂添加剂的摩擦学性能及流变行为研究

使用碳化法制备出三种具有不同粒径的纳米碳酸钙颗粒,利用透射电镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)对其形貌及结构组成进行表征.通过UMT-2摩擦学试验机及RS6000流变仪分别考察了纳米颗粒作为润滑脂添加剂的摩擦学性能及流变学行为,并通过X射线多功能电子能谱仪(XPS)对磨斑表面进行分析.结果表明:所制备的三种纳米颗粒均为方解石结构,可以显著提高基础脂的减摩抗磨性能;添加剂浓度及添加剂尺寸均会影响润滑脂最终的摩擦学性能;在最佳添加浓度和尺寸条件下,能够同时获得最佳的抗磨减摩性能;过高的添加剂浓度会影响润滑脂的结构稳定性,进而影响其摩擦学性能;三种纳米添加剂在磨斑表面形成以碳酸钙为主要成分的润滑膜,纳米颗粒物理性质的差异可能导致其摩擦学性能的差异.     

弹塑性流变模型在弹流脂润滑特性分析中的应用

采用自行研制的高速润滑脂拖动力试验装置测量了7007国产润滑脂的拖动力;以7007润滑脂为例,建立了该类高速润滑脂的平均剪切弹性模量和平均极限剪切应力的计算公式,基于Tevaarwerk-Johnson弹塑模型给出了拖动力的计算方法,并分析了其流变特性.结果表明:该润滑脂在本文试验条件下表现出弹塑性,其拖动力的理论预测值与试验测量值具有很好的一致性;所建立的拖动力计算公式可用于指导润滑分析领域的工程计算.     

Electric fields in the rheology of disperse systems

In the present survey, the influence of electric fields on the structure and rheological properties of disperse systems as well as the effect of deformations on their electrical characteristics are discussed. The properties of these systems are considered in terms of the dielectric permittivity and electrification potential. The considerable thickness of the double electric layer around the disperse phase particles, which is characteristic of disperse systems with nonpolar hydrocarbon dispersion media, provides the possibility for strong electric fields to produce an electric nonuniformity on the surface of the disperse phase particles. The formation of hydrate layers on the particles creates the possibility of polarization of the disperse phase. In plastic disperse systems such as greases, a strong orientation effect is observed, which contributes to the creation of frozen flow patterns when the flow is suddenly stopped. The survey is concluded with a consideration of the process of formation of chain structures in the direction of the lines of force of the electric field whose orientation is normal to the direction of flow, which can lead to complete stoppage of the flow.     

聚脲润滑脂噪音特性的衰退机制研究

低噪音润滑脂是高速电主轴、高速电机及高端家电中高精密轴承广泛使用的润滑介质. 当前有关低噪音润滑脂的研究大都集中在基础油、稠化剂和生产工艺等因素对润滑脂噪音特性的影响,而对长期使用过程中润滑脂噪音性能的变化行为及其微观机制则缺乏足够关注. 本论文中围绕低噪音聚脲润滑脂,基于FE9轴承测试台架,结合润滑脂噪音检测技术,考察了低噪音聚脲润滑脂在使用过程中噪音特性的衰退行为. 结果表明,静音性能优异的聚脲基低噪音润滑脂在轴承试验开始的100 h内,噪音等级已由GN4级衰减为GNX级,丧失减振降噪能力. 对取样润滑脂的微观结构表征发现,润滑脂噪音等级的衰退与聚脲润滑脂内稠化剂团聚体的形成高度关联. 团聚体的形成破坏了稠化体系的结构连续性,导致稠化网络的结构保持性显著下降,失去束缚的大尺寸团聚体随基础油流入轴承运动界面,进而引发高速轴承的振动和噪声. 热分析结果表明该低噪音聚脲稠化剂可能为一种亚稳态聚脲结构,在受热条件下会向组装度更高的团聚体发展. 本论文中的研究表明低噪音润滑脂的噪音寿命与轴承试验中得到的服役寿命相关度并不高,充分评估热作用对润滑脂微观结构及噪音特性的影响,对于保障高速精密轴承的长期可靠运行具有重要意义.