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。     

离子液体作为Si3N4-Ti3SiC2摩擦副润滑剂的摩擦学性能研究

采用SRV摩擦磨损试验机在室温及100 ℃下考察了两种离子液体（L-B106 和L-P106）、丙三醇、水作为Si₃N₄-Ti₃SiC₂摩擦副润滑剂的摩擦学行为,利用扫描电子显微镜（SEM）及X光电子能谱（XPS）对磨损表面进行了分析.结果表明：室温、20 N条件下,两种离子液体和丙三醇抗磨和减摩性能相当,室温、100 ℃条件下,L-P106相较于L-B106具有更好的润滑性能,且其抗磨和减摩性能均优于丙三醇,作为Si₃N₄-Ti₃SiC₂摩擦副润滑剂具有在苛刻环境条件下使用的应用前景. XPS分析结果表明：Ti₃SiC₂材料在摩擦过程中在摩擦热作用下生成了SiO_x、TiO₂,进而有效提高了Ti₃SiC₂摩擦副材料的抗磨损性能;此外,离子液体中的活性元素在Si₃N₄-Ti₃SiC₂摩擦副表面发生了复杂的摩擦化学反应,生成了由氟化钛、磷酸钛及硼酸钛等组成的具有减摩和抗磨性能的边界润滑膜.     

Ni3Al基自润滑复合材料摩擦学性能的研究

采用真空热压烧结方法制备了Ni3Al基自润滑复合材料,通过HT-1000型球盘式高温摩擦仪分别测试了不同条件下Ni3Al基自润滑复合材料的摩擦磨损性能.结果表明：复合材料在20～1 000℃均具有良好的自润滑性能,其摩擦系数在0.24～0.43之间.研究发现复合材料在低载（5 N、滑动速度为0.2 m/s）低温（20～400℃）下具有最低的摩擦系数（0.24～0.29）,但在低载高温下（600℃以上）摩擦系数较高（0.39～0.41）;而在高载（20 N）时在整个温度测试区间（20～1 000℃）拥有低而稳定的摩擦系数（0.28～0.31）.Ni3Al基自润滑材料优异的高温摩擦学性能归因于高温下材料摩擦表面形成的银、氟化物、氧化物以及钼酸盐等低剪切化合物的协同润滑作用.     

烷基咪唑四氟硼酸盐离子液作为润滑剂的摩擦学性能

制备了烷基咪唑四氟硼酸盐离子液并考察了其作为钢／钢、钢／铝、钢／铜、钢／单晶硅、钢／陶瓷及陶瓷／陶瓷等摩擦副的润滑剂时的摩擦学性能。结果表明,离子液润滑下的摩擦系数极低,其抗磨摩性能优于膦嗪及全氟聚醚等添加剂,是一种很有前途的多用途润滑剂。     

氨基黏土制备及其作为水基润滑添加剂的摩擦学性能研究

以MgCl_2和硅烷偶联剂KH550为原料,在乙醇溶液中制备了水溶性氨基黏土;采用X射线衍射仪、傅立叶变换红外光谱仪等分析了产物的组成和结构;采用四球摩擦磨损试验机考察了所制备的氨基黏土作为水基润滑添加剂的摩擦学行为,采用扫描电镜观察了钢球磨损表面形貌,采用能谱仪测定了磨损表面元素组成.结果表明:所制备的氨基黏土在水中的分散性良好;其作为水基润滑添加剂可在钢球摩擦副接触表面形成由Mg、Si、O和Fe等元素组成的润滑修复膜,从而表现出良好的减摩抗磨性能,并在一定程度上抑制水对钢的腐蚀作用.     

葫芦[7]脲作为水基润滑添加剂的摩擦学性能研究

合成了葫芦[7]脲化合物,用核磁共振、元素分析和红外光谱对其结构进行了表征,用同步热分析仪测定了其热稳定性,在SRV-IV摩擦磨损试验机上评价了其作为水及水/乙二醇润滑体系的添加剂在室温下对钢/钢摩擦副的润滑性能,用X射线光电子能谱仪(XPS)研究了其润滑机理.结果表明:葫芦[7]脲具有非常优异的热稳定性能、初始热分解温度在360℃以上;作为水基润滑体系的添加剂能有效地提高体系的减摩抗磨性能,使得体系的摩擦系数由0.30左右降低到0.20左右,磨损率降低50%;根据XPS分析结果,我们推测其优异的润滑性能主要归因于葫芦[7]脲通过羰基氧原子与摩擦副表面带正电荷的金属离子之间的静电作用吸附在磨损表面而形成的物理吸附膜.     

石墨烯/TiO2陶瓷薄膜的制备及其摩擦学性能研究

采用溶胶-凝胶技术制备石墨烯/TiO_2陶瓷薄膜,用场发射扫描电镜(FESEM)对其表面形貌进行表征,用X射线衍射(XRD)、紫外可见漫反射(UV-vis)对其组成成分进行分析,利用高速往复式摩擦磨损试验仪考察石墨烯/TiO_2陶瓷薄膜的表面摩擦学性能.试验表明:石墨烯存在于陶瓷膜表面及层间;陶瓷薄膜经过热处理后,石墨烯并未发生氧化.陶瓷薄膜具有良好的减摩特性,其摩擦系数可低于0.1;随石墨烯含量上升,摩擦系数呈降低趋势;同时其耐磨性良好,36 000次往复摩擦后,陶瓷薄膜保持其完整性.     

石墨烯/LaF_3的制备及其作为水基润滑剂的摩擦学性能研究（英文）

本文中采用简单的液相化学反应和水热还原过程,成功制备了还原氧化石墨烯纳米片和氟化镧复合材料(rGO/LaF_3).通过SRV-1微动摩擦试验机测试了系列样品作为水润滑添加剂时的摩擦学性能.结果显示:当rGO和LaF_3的比值为2∶1时,具有最低摩擦系数0.335;当比值为1∶1时,磨损体积最小;相比纯水,添加rGO/LaF_3复合材料(质量分数0.1%)后表现出了一定的减摩和抗磨作用,其中抗磨效果比较明显.     

水溶性纳米铜的制备及其摩擦学性能研究

以氨基功能化羟基硅酸镁为修饰剂,采用原位表面修饰方法制备了水溶性Cu纳米微粒.利用透射电子显微镜观察了水溶性Cu纳米微粒的形貌,利用导热系数测定仪测定了水溶性纳米Cu分散液的导热系数,并通过SRV往复摩擦磨损试验机(球-盘接触方式)考察了水溶性Cu纳米微粒作为水基添加剂的摩擦学性能.结果表明:水溶性纳米Cu微粒作为水基添加剂能够显著减小钢-钢摩擦副的摩擦系数和磨损率,提高纯水的承载能力;在合适的浓度下,水溶性纳米Cu微粒可使纯水导热系数提高近10%.     

多库酯类离子液体作为镁合金润滑剂的摩擦学性能及机理研究

合成了以季铵盐、季鏻盐和烷基咪唑为阳离子,琥珀酸二异辛酯磺酸为阴离子的五种多库酯类离子液体,考察了其理化性能,研究其作为钢-镁合金摩擦副润滑剂的摩擦学性能,并与常规离子液体1-丁基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰基)亚胺(L-F104)作对比. 结果表明:该类离子液体具有良好的黏温性能和热稳定性,并且与L-F104相比,对镁合金腐蚀较轻,且具有优异的减摩抗磨性能;接触电阻和磨斑表面元素分析结果表明该类离子液体能够在镁合金表面形成有效的吸附膜,且摩擦试验过程中形成了MgSO₄和MgO等物质的摩擦化学反应膜,能够阻止摩擦过程中金属表面间的直接接触,从而起到减摩抗磨效果.      

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。     

含氮杂环硼酸酯添加剂的合成及其摩擦学性能

从分子设计的观点出发,合成了1种新型的含氮杂环硼酸酯添加剂.采用四球摩擦磨损试验机评价了其在液体石蜡中的摩擦学性能,并采用扫描电子显微镜观察分析钢球磨斑的表面形貌.结果表明:在液体石蜡中加入含氮杂环硼酸酯添加剂后,承载能力有较大提高,磨斑直径明显减少.     

Fe_3Al/WS_2复合材料的真空摩擦学性能研究

采用热压烧结的方法制备了添加WS2质量百分数为10%、20%和30%的Fe-28Al-5Cr基复合材料,通过XRD和SEM等手段分析了样品的相组成和组织结构.利用自制的真空摩擦试验机测试了样品在4×10-4Pa真空下的摩擦学性能.研究结果显示:通过与WS2的复合能够显著降低Fe3Al基金属间化合物在真空条件下的摩擦系数,但三种不同WS2含量复合材料的摩擦系数差别不大.随着WS2含量增加,复合材料的磨损率逐渐降低,特别是30%复合材料的磨损率较纯Fe-28Al-5Cr的磨损率低约1个数量级.滑动速度和载荷对三种材料的摩擦系数和磨损率均有一定的影响.纯Fe3Al的磨损表面较为粗糙,出现严重的剥落坑和剥落痕迹,磨损机理为严重的疲劳磨损.添加质量百分数为10%WS2的复合材料的磨损机理为磨粒磨损和疲劳磨损;添加WS2质量百分数为20%和30%的复合材料,其磨损表面相对较为光滑平整,磨损机理为轻微剥落.因此,在复合材料制备中添加WS2能够显著提高Fe3Al金属间化合物的真空摩擦学性能.     

水基MWCNTs/MoS2复合纳米流体的摩擦学性能研究

使用离子液体[EMIm]BF₄分散多壁碳纳米管(MWCNTs),再以[EMIm]BF₄-阿拉伯树胶(GA)为添加剂分散二硫化钼(MoS₂),二者的水溶液复配得到复合纳米流体. 采用拉曼光谱分析了MWCNTs的改性度,通过吸光度和粒度对复合纳米流体的分散与悬浮稳定性进行了表征. 对不同纳米颗粒配比的复合纳米流体润湿性能和摩擦学性能进行测试,结果表明:MWCNTs和MoS₂质量分数为0.6%、1.2%时复合纳米流体的铺展成膜能力最好,其接触角约为63.04°,相比于去离子水降低了23.55%. 摩擦磨损测试结果也表明此配比下的减摩抗磨性能最佳,平均摩擦系数为0.073,比去离子水降低了61.98%,同时体积磨损率降低了67.87%. 磨痕形貌观测表明,最优配比下磨痕浅,且表面光滑、无犁沟. X射线光电子能谱(XPS)表明MWCNTs和MoS₂共同参与摩擦并在基底成膜,由此协同实现了高效润滑.      

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.     

季铵盐聚离子液体作为水基润滑添加剂的摩擦学性能研究

合成了含季铵阳离子的聚离子液体PPM-Cl,采用阴离子交换得到三种具有不同烷基链长羧酸根阴离子的聚离子液体PPM-Ba, PPM-Ha, PPM-Oa.发现聚离子液体PPM-Ba, PPM-Ha, PPM-Oa能够提升水基润滑剂的黏度.将聚离子液体PPM-Ba, PPM-Ha, PPM-Oa作为润滑添加剂溶于去离子水得到一系列水基润滑剂,采用SRV-IV微动摩擦磨损试验机考察了水基润滑剂的摩擦磨损性能并与含有商业增黏剂APE30的水基润滑剂进行了比较.结果发现,聚离子液体PPM-Ba, PPM-Ha, PPM-Oa对水基润滑剂的增黏效果优于商业增黏剂APE30,聚离子液体PPM-Ba,PPM-Ha, PPM-Oa作为润滑添加剂均体现出优异的减摩抗磨性能.其中,阴离子链长较长的聚离子液体PPM-Oa能够明显提升水基润滑剂的抗腐蚀性能,同时使水基润滑剂具有优异的减摩抗磨性能.利用非接触表面光学三维轮廓仪和扫描电子显微镜分析摩擦副的磨斑区域的表面形貌,发现含聚离子液体的水基润滑剂在摩擦过程中能够减缓对摩擦副表面的腐蚀并抑制黏着磨损.利用X射线光电子能谱仪分析摩擦副磨斑区域的表面化学状态,发现...     

碳酸钙纳米颗粒复合超分子凝胶润滑剂的摩擦学性能研究

采用碳酸钙纳米颗粒与全氟聚醚型超分子凝胶复合得到了一种新型的纳米颗粒复合超分子凝胶润滑剂. 超分子凝胶具有错综复杂的网络结构,有效地提高了碳酸钙纳米颗粒在全氟聚醚润滑油中的分散稳定性. 此外,碳酸钙纳米颗粒作为添加剂极大地提高了超分子凝胶的润滑性能,使其表现出较好的耐高温性能,以及较高的承载力. 采用差式扫描量热仪、热重分析仪和流变分析仪对该复合润滑剂的热力学性能进行表征,结果显示该复合润滑剂具有很好的热稳定性以及较好的力学性能. 最后,通过X射线光电子能谱(XPS)对其摩擦机理进行表征,结果表明碳酸钙纳米颗粒复合超分子凝胶润滑剂优异的摩擦学性能可归因于碳酸钙纳米颗粒在摩擦副表面形成了易剪切的薄膜,以及小尺寸的纳米粒子在摩擦过程中对摩擦表面进行的自修复效应.      

NbSe2/Ag纳米复合材料的制备及其作为煤矿机械机用润滑油添加剂摩擦学行为的研究

采用化学还原法成功制备出NbSe₂/Ag纳米复合材料,即在NbSe₂纳米片表面沉积1层纳米Ag颗粒. 采用UMT-2摩擦磨损试验机以及扫描电子显微镜(SEM)研究了NbSe₂/Ag纳米复合材料添加到煤矿机械机用润滑油中的摩擦学行为. 结果表明:相比于纳米Ag颗粒和NbSe₂,NbSe₂/Ag纳米复合材料添加到润滑油中更加有效地改善了润滑油的润滑承载效果. NbSe₂/Ag纳米复合材料所表现出最优良的摩擦学行为. 原因主要可能在于4个方面:第一,根据理论计算得出NbSe₂、Ag和NbSe₂/Ag纳米复合材料产生滑移的最大抗剪切强度按从小到大顺序排列为NbSe₂/Ag纳米复合材料、Ag、NbSe₂。NbSe₂/Ag纳米复合材料抗剪切强度最小,润滑效果最好;第二,NbSe₂/Ag纳米复合材料中的NbSe₂由于纳米Ag负载相比于纯NbSe₂具有更好的分散性,更利于形成完整均匀的润滑膜;第三,Ag质软润滑且弹性模量小,NbSe₂/Ag纳米复合材料受到摩擦热以及剪切作用形成的润滑膜由于Ag的存在提高了脆性破坏能力,使得润滑膜在摩擦副上硬凸点的刮擦作用下不易破裂;第四,部分纳米Ag球状颗粒可能存在接触界面上有效的滚动,起到“微轴承”的作用从而降低摩擦系数. 然而,润滑油的润滑效果与所添加的NbSe₂/Ag纳米复合材料含量并非呈现正相关关系,而是随着添加含量的增加呈现先降低后增加的趋势,在质量分数为1.5%时,效果最佳.