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.     

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.     

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.     

润滑脂纤维结构对弹流油膜影响的试验研究

采用光干涉技术对脂润滑弹流油膜进行测量,分析了粗细两种稠化剂纤维结构对润滑脂膜厚的影响.试验结果表明:粗纤维结构的润滑脂稠化剂连续性好,可在滚道上形成较厚沉积层,在新鲜供脂条件下其油膜厚度是细纤维润滑脂的2到5倍.在首次升速-降速过程中润滑膜厚呈现明显差异;而在升速-降速多次循环后,膜厚曲线趋向一致.     

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.     

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...     

考虑界面粗糙度动态变化的点接触弹流润滑特性研究

针对点接触弹流润滑的粗糙度效应,建立了考虑表面粗糙度动态变化的点接触弹流润滑模型,实现了油膜厚度和压力分布的快速求解. 对点接触弹流润滑下的粗糙表面弹性变形进行了定性和定量研究,同时分析了表面均方根粗糙度、载荷、相对运动速度和滑滚比对最小膜厚和最大压力的影响,以及表面形貌动态变化对膜厚比的影响. 结果表明:形貌变化改变了弹流油膜和压力分布特性,相对于光滑表面,表面粗糙度总体上提高了最大接触压力、降低了最小膜厚,在轻载工况下表面粗糙度对油膜厚度的削弱更加显著,而不同速度下粗糙度的影响程度基本相同,呈现线性变化趋势,膜厚比随载荷增大呈现先增后减的变化趋势,并在530 MPa左右达到峰值.      

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.     

换向持续时间和换向点位置对往复运动齿轮齿条弹流润滑的影响

往复运动齿轮齿条的润滑失效通常发生在换向死点位置附近,因此研究齿轮齿条换向点位置和换向持续时间对换向过程中润滑油膜的影响具有重要的实际意义。根据齿轮齿条换向瞬间的运动几何关系,建立了换向过程齿轮齿条弹流润滑的瞬态数值模型。采用Ree-Eyring润滑流体,应用多重网格法和多重网格积分法等数值方法,计算得到了齿轮齿条往复运动过程中换向点位置附近一对啮合轮齿间的压力、膜厚和温度,并与前人的实验结果进行了对比验证。分析了不同换向持续时间和换向点位置对一对啮合轮齿间压力、膜厚和温度的影响。齿轮齿条换向过程中油膜厚度明显降低,缩短换向持续时间虽然可以增大齿轮齿条的润滑膜厚,但会导致瞬间油温升高,因此换向持续时间存在最优值。通过比较不同换向死点位置的膜厚发现,当换向死点在单齿啮合后的双齿啮合区时,啮合轮齿间具有较理想的润滑膜厚。无论换向持续时间长短,润滑膜厚的最小值都在换向死点位置,换向死点位置是往复运动齿轮齿条润滑失效的危险点。研究结果为往复运动齿轮齿条的润滑设计提供了理论依据。     

聚四氟乙烯对齿轮润滑成膜膏润滑性能的影响

作者以聚四氟乙烯(PTFE)为固体润滑剂填料对GM型齿轮润滑成膜膏进行了改进,并且研制出了两种新的成膜膏系列产品。经四球试验机、动静摩擦系数精密测定仪和SRV试验机评价的结果表明,添加PTFE的GM-2型成膜膏的承载能力和减磨性能都明显地比未添加的好;以PTFE为主要固体润滑剂填料的GM-3和MFC-1型两种润滑成膜膏也都具有良好的润滑性能,其中后者的性能与含PTFE的GM-2型成膜膏的接近。通过对摩擦轨迹的电子探针检测发现,PTFE在摩擦过程中于摩擦表面形成了转移膜,因而改善了润滑成膜膏的摩擦学性能。     

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.     

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.     

高碱值复合磺酸钙-钛基脂的制备及其摩擦学性能研究

本文将高碱值磺酸钙与复合钛基润滑脂融合,制备出一种新的复合磺酸钙-钛基润滑脂,并对其理化性能、摩擦学性能及机理进行了研究分析.结果表明:新的复合磺酸钙-钛基润滑脂在摩擦表面生成了含有二氧化钛的摩擦保护膜,有效降低了摩擦系数并在常温条件下表现出优异的润滑性能.同时高温下摩擦表面生成了更多的含硫酸盐成分,而生成的二氧化钛含量相对减少,高温条件下呈现减摩性能优异,但抗磨损性能降低的特点.     

四氮唑衍生物添加剂对液体石蜡和锂基脂的极压抗磨性能的影响

合成了一系列含四氮唑官能团的衍生物,并在四球摩擦磨损试验机上考察了其作为液体石蜡和锂基润滑脂添加剂的承载能力和抗磨性能,同时采用Ｘ射线光电子能谱对四氮唑官能团的抗磨作用机理进行了初步探讨。结果表明：含四氮唑官能团的衍生物添加剂能在一定程度上提高３＾＃锂基脂和液体石蜡的承载能力,并具有较好的抗磨性能。在摩擦表面膜中Ｎ的存在形式为有机氮化学态,Ｆｅ的存在形式为Ｆｅ３Ｏ４。正是这种含有机氮络合物和Ｆｅ３Ｏ４的边界润滑膜使得润滑剂的极压和抗磨作用得以明显改善。     

退火温度对氧化铬薄膜结构和高温摩擦学性能的影响

采用电弧离子镀技术在GH-4169高温合金基体上沉积氧化铬薄膜,并对薄膜进行了不同温度的退火处理,系统研究了不同退火温度(500、600、700和800 ℃)对薄膜形貌、薄膜结构、薄膜力学性能及薄膜摩擦学性能的影响. 结果表明:随退火温度升高,薄膜表面缺陷减少,氧化铬晶化趋于完善,薄膜硬度下降. 高温摩擦学性能方面薄膜经500和600 ℃退火后,在环境温度从室温到800 ℃宽温域范围内摩擦系数较退火前均有所增加;经800 ℃退火后的薄膜在环境温度为400~600 ℃时的摩擦系数均明显下降,但室温摩擦系数明显升高,宽温域内摩擦系数波动较大;700 ℃退火后薄膜宽温域内摩擦系数在0.21~0.33之间,波动较小.      

润滑油脂对钢丝微动磨损特性的影响

在自制的微动摩擦磨损试验机上,以矿用钢丝为研究对象,探讨润滑油脂对钢丝微动磨损特性的影响规律.结果表明:润滑油脂使钢丝微动运行区域中部分滑移区和混合区显著缩小,滑移区增大;摩擦系数和磨损量显著降低,跑合期延长;润滑油脂条件下,部分滑移区损伤轻微,环状区域较光滑,混合区和滑移区摩擦氧化减少,损伤以表面疲劳及磨粒磨损为主,磨痕表面较平滑,损伤程度明显小于干摩擦条件.     

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，     

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.