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.     

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.      

冰水浴和自然冷却条件下锂基润滑脂的流变学性能

通过两种不同冷却方式制得锂基润滑脂,采用HAAKE流变仪考察了锂基润滑脂的流变特性,从流变学的角度分析了润滑脂在动态条件下的实时变化,并与其胶体安定性和机械安定性等性能进行了比较.结果表明:锂基润滑脂的流变性能可以很好地反映出润滑脂的胶体安定性和机械安定性;在测试应力范围内,于自然冷却条件下制备的润滑脂结构变化为可逆变化,而冰水浴制备的润滑脂结构容易遭到不可逆的破坏.     

表面修饰油溶性BaSO_4@SiO_2-OTMS纳米微粒的制备及作为油基钻井液添加剂的研究

采用原位表面修饰和溶胶-凝胶法制备了十八烷基三甲氧基硅烷(OTMS)修饰的油溶性BaSO_4@SiO_2-OTMS纳米微粒;利用透射电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪分析了产物的形貌及结构,采用热分析仪评价了其热稳定性,用往复摩擦磨损试验机和六速旋转黏度计研究了产物对油基钻井液润滑性能及流变性能的影响.结果表明:所制备的Ba SO_4@Si O_2纳米微粒由直径为30 nm的Ba SO_4内核和厚约8 nm的Si O_2外壳组成,经OTMS修饰后,Ba SO_4@Si O_2-OTMS纳米微粒在液体石蜡中具有良好的分散稳定性.与此同时,Ba SO_4@Si O_2-OTMS纳米微粒作为添加剂可以降低油基钻井液的流动阻力,减轻钻头磨损,提高钻井速度.当添加剂浓度较低时,随着添加剂含量的增加,油基钻井液的黏度降低;当添加剂质量分数为0.8%时,钻井液的黏度以及钢球-页岩摩擦副的摩擦系数和页岩磨痕宽度最小.     

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.     

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     

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.     

新型含噻二唑有机硼酸酯在锂基脂中的极压抗磨性能及作用机理研究

合成了两种含噻二唑有机硼酸酯添加剂,利用元素分析、红外光谱和质谱对分子结构进行了表征.对两种化合物的热稳定性进行了考察,发现其具有良好的热稳定性.利用四球式摩擦磨损试验机考察了化合物作为锂基润滑脂添加剂的摩擦磨损性能,结果表明:这两种杂环硼酸酯添加剂能大幅度提高锂基润滑脂的承载能力,并具有良好的抗磨减摩性能,是一类性能优异的新型高效润滑脂添加剂.采用软X射线吸收精细结构光谱(XANES)和X射线光电子能谱(XPS)对这两种添加剂的摩擦学机理进行了初步探讨,结果显示钢球磨损表面形成了含氧化硼、铁的硫化物、铁的氧化物、硫酸亚铁以及有机含氮络合物等多组分的混合边界润滑膜,从而使润滑剂的极压性能和抗磨性能得到明显的改善.     

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.     

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.     

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.      

纳米Si_3N_4填充聚双马来酰亚胺摩擦磨损性能研究

采用浇铸成型法制备纳米 Si3 N4颗粒填充聚双马来酰亚胺复合材料 ,考察了纳米 Si3 N4质量分数分别为 0 .5 %、1.0 %、1.5 %及 2 .0 %的复合材料的摩擦学性能 ,并用扫描电子显微镜对磨损表面形貌和磨屑进行了分析 .结果表明 ,纳米 Si3 N4颗粒对聚双马来酰亚胺的摩擦磨损性能具有明显的改性作用 ,尤其是当纳米 Si3 N4的质量分数为 1.5 %时 ,复合材料的摩擦磨损性能最佳 ,摩擦系数降为 0 .2 5 ,磨损率降低 72 %     

脲基功能化的咪唑无卤素离子液体对复合锂基润滑脂摩擦学性能的影响

合成了两种脲基功能化的咪唑无卤素离子液体DOSS-1和DOSS-4. 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，考察这两种离子液体作为2号复合锂基润滑脂(G)的减摩抗磨添加剂的摩擦学性能. 摩擦测试结果表明:这两种功能化咪唑离子液体添加到2号复合锂基润滑脂(G)中均表现出优异的减摩抗磨性能. 在添加量同等条件下，长链的DOSS-4表现出优于DOSS-1的减摩抗磨性能. 当添加质量分数为3%时，DOSS-4和DOSS-1的减摩抗磨性能最佳. 利用表面轮廓和扫描电镜进一步分析了磨斑表面的形貌，同时结合X射线光电子能谱仪(XPS)进一步分析了磨斑表面主要化学元素组成，阐明其摩擦机理. 该离子液体能够显著地降低摩擦磨损是因其在摩擦副表面形成了含N元素和S元素的化学反应膜.      

油酸修饰纳米氟化钙的萃取法制备及其摩擦学性能

采用萃取法制备了油酸修饰的纳米CaF2,用X射线衍射(XRD)对纳米CaF2粉体样品进行物相分析,同时用透射电子显微镜(TEM)及傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)进行表面形貌和成分分析,并在四球摩擦磨损试验机上评价了CaF2在润滑脂中的摩擦学性能.结果表明,制备的纳米CaF2粒径在23 nm左右,油酸以化学吸附的方式吸附在CaF2纳米核表面;作为添加剂油酸修饰纳米CaF2在润滑脂中具有良好的抗磨性能和极压性能,在高载荷时具有良好的减摩性能.SEM,EDS和XPS分析表明在摩擦过程中形成了由CaF2、CaO、氧化铁和有机添加剂所组成的边界润滑膜,从而使OA-CaF2具有良好的摩擦学性能.     

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.     

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.     

二乙基二硫代氨基甲酸镧配合物润滑脂添加剂的摩擦学研究

在空气环境下，制备了一种二基二硫代氨基甲酸与稀土元素镧的配合物（ＥＬａＤＴＣ）。利用四球试验机评价了其在通用锂基润滑脂中的极压和抗磨损性能，并与常用二烷基二硫代磷酸锌（ＺＤＤＰ）进行了对比。结果表明：此类稀土配合物能够显著提高锂基润滑脂的极压性能，且优于ＺＤＤＰ；同时具有良好的抗磨损性能，在添加质量分数为１％时ＥＬａＤＴＣ的抗磨损效果优于ＺＤＤＰ。采用ＸＰＳ对ＥＬａＤＴＣ的极压抗磨机理进行了分析，     

纳米Si3N4填充聚双马亚酰亚胺摩擦磨损性能研究

采用烧铸成型法制备纳米Si3N4颗粒填充聚双马来酰亚胺复合材料,考察了纳米Si3N4质量分分别为0．5％、1．0％、1．5％及2．0％的复合材料的摩擦学性能,并且扫描电子显微镜对磨损表面形貌和磨屑进行了分析。结果表明,纳米Si3N4颗粒对聚双马亚酰亚胺的摩擦磨损性能具有明显的改性作用,尤其是当纳米Si3N4的质量分数为1．5％时,复合材料的磨擦磨损性能最佳,摩擦系数降为0．25,磨损率降低72％。     

表面修饰空心微珠作为润滑脂添加剂的摩擦学性能

制备了不同质量分数的表面修饰空心微珠的复合钙基润滑脂,用以考察空心微珠在润滑脂中的减摩抗磨性能.采用面-面接触式万能摩擦磨损试验机对润滑脂体系的减摩抗磨性能进行对比研究.利用扫描电子显微镜和X射线能谱仪对摩擦表面形貌和组成进行了分析.结果表明:添加空心微珠能有效改善润滑脂的减磨抗磨性能,在转速为1 200 r/m in、载荷为200 N、空心微珠质量分数为1%时,摩擦系数降低37.5%,磨损量降低33%.