硅碳氢润滑油的空间长寿命润滑性能分析

为分析硅碳氢润滑油(SiCH)在真空边界润滑工况下的润滑特性,采用真空螺旋轨道摩擦试验机(SOT)测试了在1.5、1.75和2 GPa三种接触应力下润滑油的名义润滑寿命,利用真空往复摩擦试验机(SRV)测试了润滑油的往复滑动摩擦系数. 利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)及X射线光电子能谱仪(XPS)对磨斑表面进行显微形貌、元素组成及化学状态进行分析. 结果表明:硅碳氢润滑油的真空名义润滑寿命较高,达到1 936 r/μg(转/微克),其往复滑动摩擦系数和磨斑直径较815Z全氟聚醚润滑油均较小,耐磨寿命较长,具有良好的真空边界润滑性能. 真空四球试验前后润滑油的红外透过率分析结果表明,润滑油在红外地球敏感器工作的14~16.25 μm波段透过率无明显变化. 在电机真空寿命验证试验中,采用硅碳氢润滑油润滑的扫描电机旋转次数最高已达6.04×108次. 润滑油的摩擦性能测试和电机寿命验证试验结果为处于边界润滑工况下的空间运动机构润滑失效提供了定量的判据,也为其他类似工况下的运动机构长寿命润滑设计提供试验依据.      

氮化钛硬质薄膜在不同种类润滑油下的摩擦学性能研究

采用球-盘摩擦试验机分别考察了氮化钛硬质薄膜与轴承钢和氮化硅陶瓷组成的摩擦副在不同种类润滑油条件下的摩擦学性能,并表征了其磨痕表面形貌与元素成份.结果显示:与Ti N硬质薄膜干摩擦性能相比,润滑油可显著降低摩擦系数,延长磨损寿命,且具有较长烷基碳链的润滑油性能较优;当上试球材料不同时,其油润滑条件下的性能亦不同.相同润滑油条件下,氮化硅球作为摩擦副时,其润滑性能优于轴承钢球.磨痕表面形貌及能谱分析结果表明:具有较长烷基碳链的润滑油在摩擦副研磨滑动过程中起到油性剂的作用,而短碳链硅油分子结构中含有氯元素,虽通过摩擦化学反应生成边界润滑膜,但不完整致密,以致短时间内润滑失效.     

磷酸酯合成油在高压下的固化现象及分析

采用超高压毛细管黏度计考察了磷酸酯合成油和常压下黏度与之相近的合成油A及合成油B的压黏关系,并进行了磷酸酯合成油在高压下固化现象的研究,利用红外光谱和凝胶渗透色谱对固化前后的磷酸酯合成油进行了分析,并从机械力化学角度分析了产生固化的原因.结果表明:磷酸酯合成油的压黏关系上升速度远大于合成油A和B;固化后,磷酸酯的物理状态由液态变成"玻璃态",颜色由透明色变成乳白色;磷酸酯合成油发生了氧化反应,分子量增大;磷酸酯合成油经高压高剪切速率作用后,发生化学反应的原因是机械力作用导致较长分子链断裂,形成大分子自由基,具有很高活性的大分子自由基发生氧化等化学反应.     

硼化硫代磷酸酯胺盐的极压抗磨性能研究

以硫化物、磷化物、氮化物以及硼化物为原料合成了多功能润滑油添加剂--硼化硫代磷酸酯胺盐,对比考察了所合成的添加剂同几种常见商品添加剂的极压抗磨特性,探讨了在添加剂分子中引入B元素对其热氧化稳定性及腐蚀性能的影响,初步考察了硼化硫代磷酸酯胺盐在无灰液压油和齿轮油中的应用性能.结果表明:引入B元素可以显著改善S-P-N类多功能润滑油添加剂的热氧化稳定性和腐蚀性能;含有S、P、N和B等多种活性元素的合成添加剂在无灰液压油及齿轮油中具有广阔应用前景.     

基于实车试验数据的发动机油换油周期预测模型

车用发动机油的不合理更换导致我国润滑油消耗量不断升高,使用成本增加,并造成环境污染等问题. 本文中通过对7辆在常规城市工况条件下运行的民用轿车进行多个换油周期行车测试,定期采集润滑油样并应用PDSC方法检测试验油样的起始氧化温度,依据测试获得的312组试验数据样本,采用多重线性回归分析方法建立了润滑油起始氧化温度与车辆运行里程和运行时间之间的关系模型. 结果表明:现行换油周期偏于保守,换油时的润滑油的起始氧化温度值较高,仍具有优良的氧化安定性,属于过度更换. 因此,我国车用润滑油的换油周期有进一步提升的空间. 数据分析发现,所建立的模型简洁直观,具有较好的拟合性以及预测精度,可供车主在决定更换润滑油时进行简单、方便和直接的判断.      

咪唑啉硼酸酯的制备及其减摩抗磨机理研究

合成出4种咪唑啉硼酸酯润滑油添加剂,在四球摩擦磨损试验机和SRV微动摩擦磨损试验机上评价了4种添加剂在液体石蜡中的摩擦磨损性能,考察了其抗腐蚀性及热稳定性,并采用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪观察分析钢球磨损表面形貌及其表面膜中元素的化学状态.结果表明,所合成的添加剂具有良好的抗腐蚀性和热稳定性及极压抗磨减摩性能.这归因于含MBA-2的液体石蜡在摩擦过程中发生摩擦化学反应并生成由B2O3、氧化铁及含氮有机物等组成的混合膜.     

三氟乙基氯乙基磷酸酯的摩擦学行为研究

由氯乙醇,三氟乙醇和三氯氧磷合成了三氟乙基氯乙基磷酸酯(FPC),采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)对其结构进行了表征;在微动摩擦磨损试验机(SRV)上评价了其作为酯类润滑油添加剂的摩擦学性能;采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)分析了摩擦表面的形貌及化学状态.结果表明:FPC作为添加剂对钢/钢摩擦副具有良好的极压抗磨性能;FPC在钢磨损表面形成了含有氟化物,氯化物及磷酸酯的混合边界润滑膜,从而有效地提高了润滑油的承载能力和抗磨性能.     

化学改性豆油的烷链结构和摩擦学性能研究

本文对豆油进行了化学改性,豆油环氧后和不同链长的脂肪酸进行酯化反应,生成一系列的改性豆油并对其结构进行表征;考察了不同烷链结构的改性豆油的摩擦学性能,结果表明所合成的系列改性豆油有优良的摩擦学性能,随着直链酸链长的不同黏度也不同,黏度越大润滑性能越好,其中乙酯和丙酯的黏度最大、润滑性能最好,摩擦学性能远远优于豆油和光亮油150BS,归因于豆油异构乙酯和丙酯含有极性基团,且分子中氧的含量较高,易生成吸附膜和氧化反应保护膜.豆油异构丙酯倾点最低,其黏度高,可以代替紧缺的光亮油和低黏度油调配成多种不同黏度级别的润滑油.豆油异构丙酯与聚醚调配的各黏度级别的润滑油的倾点明显低于同级别矿物油,摩擦学性能优于同级别矿物油,氧化稳定性也远远优于矿物油,可用作高档次的合成润滑油.试验结果表明用本工艺改善植物油的氧化稳定性和润滑性行之有效.     

稀土铈有机配合物添加剂的制备及其摩擦学性能

采用水热合成法分别制备了含1，10-菲啰啉和油酸两种配体的稀土铈配合物，以及作为对照组的只含一种配体的配合物. 利用傅里叶变换红外光谱仪、紫外-可见分光光度仪和热重分析仪对配合物的组成及结构进行了表征和分析，利用SRV-IV型微动摩擦磨损试验机对含有不同质量分数目标产物的润滑油的摩擦学性能进行了研究. 结果表明:以Ce3+为中心离子，1，10-菲啰啉作为第一配体，油酸作为第二配体所制备的稀土有机配合物可以显著提高基础油(PAO8)的极压性能和抗磨损性能，并且使润滑油的使用寿命得以延长.      

自润滑纤维织物复合材料及其在关节轴承中的应用研究现状与展望

自润滑关节轴承是1种球面滑动轴承,因其结构简单、承载能力强、可靠性高以及免维护(不需要润滑油脂)等优异性能受到广泛关注.目前,自润滑关节轴承已广泛应用于飞机发动机、起落架、机体襟副翼以及直升机旋翼系统,其在航天飞行器、汽车、核电和水利水电等领域中的应用也越来越多.随着高端装备极限性能不断提升,对自润滑轴承的服役性能及寿命要求越来越高.因此,自润滑关节轴承寿命提升、损伤失效机制和轴承寿命预测等方面的研究变得尤为重要.本文中从摩擦学视角出发,总结了自润滑关节轴承用自润滑纤维织物复合材料的研究现状,包括织物坯布组织结构、增强纤维、树脂基体、功能增强材料以及纤维-树脂界面改性等内容.此外,文中还介绍了自润滑关节轴承寿命评价方面的研究进展,包括自润滑关节轴承试验规范及产品标准、轴承寿命试验及预测、轴承寿命及可靠性影响因素.最后对关节轴承用自润滑纤维织物复合材料的重点研究方向进行了展望.     

对甲苯酚-AOT双组份超分子凝胶的制备及摩擦学性能研究

本文中报道了一类制备方法简单且成本较低的双组份超分子凝胶,其具有良好的减摩抗磨性能. 双组份凝胶的两种凝胶因子选择的是对甲苯酚(p-cresol)和琥珀酸二(2-乙基己基)酯磺酸钠(AOT),它们在基础油中共同作用形成凝胶,将该双组份凝胶因子简称为p-cresol-AOT. 该双组份凝胶因子具有很强的自组装能力,可以凝胶化多种润滑油,包括矿物润滑油、合成润滑油和全配方商品润滑油等. 本文中通过氢谱核磁共振、红外光谱和RS6000旋转流变仪对凝胶的自组装机理和流变学进行研究,结果显示凝胶因子通过分子间非共价键作用发生超分子自组装. 采用微动摩擦磨损试验机(SRV-IV)对超分子凝胶润滑剂进行摩擦学评价,结果显示,p-cresol-AOT在不同的基础润滑油中形成的凝胶均能提高该基础油的耐极压,减摩和抗磨性能. 该凝胶润滑剂之所以具备良好的润滑性能主要归结于凝胶因子起到了润滑添加剂的作用,在摩擦过程中形成有效的边界保护膜从而减少了摩擦副的直接接触,起到了良好的润滑保护作用.      

合成酯型摩擦改进剂的制备及摩擦学性能研究

通过酯交换以及酯化反应制备了一种新型合成酯型润滑添加剂(SE).采用四球试验机对比考察了SE与甘油单油酸酯(GMO)在聚α烯烃(PAO)基础油以及发动机油中的摩擦学性能.研究了不同添加浓度、载荷和温度对其摩擦学性能的影响规律.结果表明:SE在PAO以及发动机油中均具有良好的减摩、抗磨损性能,其中SE的减摩性能优于GMO而抗磨损性能则相反,同时对SE与GMO在PAO中的摩擦学机理进行了探讨.加压差示扫描量热试验表明由于受阻酚官能团的存在,SE在PAO以及发动机油中均表现出一定的抗氧化性能.     

Mathematical Models for Waxy Crude Oils

In this paper we review a series of mathematical models formulated for the flow of waxy crude oils, that is, of mineral oils with a high content of paraffinic hydrocarbons (with the generic name of waxes) which may be dissolved or segregated as solid crystals at sufficiently low temperatures. The flow takes place in a laboratory test loop. The crystals have a tendency to form aggregates, producing a gel-like structure. The resulting product can be modeled as a Bingham fluid, but its rheological parameters (yield stress and viscosity) depend on the amount and state of the segregated phase, whose evolution is in turn influenced by the flow. Of course temperature plays a key role. Wax can form a solid deposit at the pipe wall, reducing the pipe radius and this phenomenon is also taken into account. The models presented have a different degree of complexity, depending on which phenomena they include. In presenting each of them we discuss their expected range of validity.     

Normal stress difference in liquid lubricants sheared under high pressure

Although normal stress differences in liquids have conventionally been associated with polymers, aspects of rheological behavior in lubricated concentrated contacts suggest that normal stress difference may be significant in even low molecular weight liquids sheared under high pressure and high shear stress. A torsional flow rheogoniometer was constructed for use at high (300 MPa) pressure. Four typical liquid lubricants were investigated, including one polymer/mineral oil solution. Shear stress and N ₂-N ₂ are reported as functions of shear rate. The effect of pressure variation is reported for two liquids. Results are compared with predictive techniques and a molecular dynamics simulation. Simple low molecular weight lubricant base oils can generate measurable and significant normal stress differences when sheared at high shear stress.     

高压下受限齿轮油成膜特性研究

本文揭示了在实际应用中极端工况下齿轮油的润滑特性.为了测量在高接触压力和不同温度条件下齿轮油的成膜能力,制作了高精度的膜厚测量仪,采用相对光强法实现纳米级膜厚测量.试验中共采用了5种性质不同的齿轮油,在纯滚动条件下测量接触区的油膜厚度,结果表明：随着接触压力的升高油膜厚度明显降低,但压力对润滑状态影响不大;温度的改变不但能影响油膜厚度,对润滑状态的影响也很明显;GL-5 85W/190和GL-5 85W/90齿轮油在接触压力达3 GPa温度提高到120℃时仍能形成很厚的油膜,但其余3种润滑剂在极端工况下成膜能力不足.本文最后根据试验结果还提出了含有丰富添加剂的齿轮油润滑模型.     

全氟聚醚羧酸铵离子液体的润滑性能及润滑机理研究

设计制备了三种全氟聚醚羧酸铵离子液体,在微动振动摩擦磨损试验机上考察了其在不同温度下对钢/铜锡合金以及钢/钢摩擦副的润滑性能,并与全氟聚醚(PFPE)和全氟聚醚羧酸(PFPEC)进行了对比. 通过测量接触角表征了所制备离子液体对金属表面的润湿性,通过测试摩擦试验过程中接触电阻的变化分析了摩擦过程中摩擦膜的变化;采用扫描电镜和X射线光电子能谱仪分别对磨斑表面形貌和元素状态进行了表征. 结果表明:作为钢/铜锡合金摩擦副的润滑剂时,全氟聚醚羧酸铵离子液体在常温下的润滑性能与PFPE和PFPEC相差不大,但在高温条件下表现出更为优异的减摩抗磨性能;而作为钢/钢摩擦副的润滑剂,其在常温、高温条件下均表现出优于PFPE以及PFPEC的减摩抗磨性能. 多种物理化学表征研究表明该类离子液体优异的减摩抗磨性能归因于其在金属表面优异的吸附性能以及稳定摩擦化学反应膜的形成.      

国产润滑油的压粘系数和固化压力

润滑油的压粘系数和固化压力是弹流理论应用于摩擦学工程设计的关键试验数据。本文报道了20种国产润滑油的压粘系数和其中16种润滑油的最小固化压力的测定结果,并对不同油田的基础润滑油、不同化学结构的合成润滑油和不同用途的工业润滑油的压粘系数和固化压力进行了分析比较。     

膦酸酯离子液体作为两种碳氢润滑油添加剂的摩擦学行为及机理研究

合成了三种膦酸酯离子液体,在微动微振摩擦磨损试验机SRV-IV上评价其作为两种碳氢润滑油(矿物油和聚α-烯烃)的添加剂对钢/钢摩擦副的摩擦学性能.采用扫描电子显微镜(SEM)及X射线光电子能谱仪(XPS)对磨斑表面进行了分析.结果表明:膦酸酯离子液体能够有效改善这两种碳氢润滑油的摩擦学性能,离子液体分子的极性性质使其能够从基础油中不断吸附到金属表面,形成有效的吸附润滑膜,并且膦酸酯离子液体与金属基底发生了摩擦化学反应,形成了摩擦化学反应膜,从而使该离子液体表现出优异的减摩抗磨性能.     

几种内燃机磨合油的摩擦学性能评价及在缸套和活塞环摩擦副上的应用

在分析内燃机缸套和活塞环摩擦副的运行环境和运行机制的基础上,针对内燃机频繁出现的缸套和活塞环摩擦副擦伤现象,研制出了2种内燃机磨合油,在四球摩擦磨损试验机上评价了其磨合效果,采用扫描电子显微镜对磨合表面进行了形貌观察,并通过热分析考察了其热稳定性和热氧化安定性,结果表明,在物理化学指标符合内燃机油的前提条件下,所研制的2种磨合油的承载和抗磨能力较高,经其磨合后的缸套-活塞环表面光滑,磨合效果良好,两种磨合油的热稳定性和热氧化安定性亦较坑,是潜在的优良的内燃机磨合油。     

Load enhancement and friction reduction effects by polymer-thickened oils lubricating externally sliding cylinders

Apparatus is described in which a jet of oil is projected into the narrow gap between two cylinders, one of which rotates. The axes of the cylinders are parallel. By measuring the normal force on the fixed cylinder and the tangential force on the rotating one, it is possible to measure load factor and coefficient of friction for different lubricants.Two oils containing an olefin copolymer additive are tested, the load factor and coefficient of friction being compared with that of a Newtonian oil of similar viscosity at temperatures of 24°C, 40°C and 55°C.It is found that the load factor is increased by some 50 per cent for polymer-thickned oils, and the coefficient of friction reduced by 10–25 per cent, compared with the values obtained for the Newtonian oil. The latter values are found to be in good agreement with theory, thus providing a sound basis for the tests. The elastic properties of the polymer-thickened oils are measured and shown to be consistent with the degree of load enhancement obtained.The data provide basic evidence of the improved load bearing and frictional characteristics of polymer-thickened oils.