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%.     

水基纳米液压液抗磨减摩性能研究

制备了分散性稳定的水基纳米液压液,并利用四球摩擦试验机和抗磨试验机,对不同质量百分数、不同粒径二氧化硅纳米颗粒的水基纳米液压液进行抗磨减摩性能试验.结果表明:二氧化硅纳米颗粒可以明显改善水基液压液的抗磨减摩性能;对于30 nm粒径的二氧化硅颗粒,质量百分数为2.4%时水基纳米液压液的摩擦系数、磨斑直径、温升及磨损量均最低,抗磨减摩性能达到最佳;采用不同粒径纳米颗粒时,随着纳米颗粒质量百分数增大,磨损量先降后升,纳米颗粒粒径越大,对应的最佳质量百分数越小.     

新型水溶性润滑添加剂的研究进展

在工业润滑领域中,水溶性润滑添加剂决定着水基润滑体系的性能.近年来一些具有特殊结构与组成的新型水基润滑添加剂表现出了优异的使用性能和广阔的应用前景.本文作者从摩擦学特性和润滑机理出发,分别综述了国内外关于纳米微粒、含氮杂环化合物、高分子聚合物和离子液体等材料作为水溶性润滑添加剂的研究进展,分析了当前研究中存在的问题,并对其发展趋势进行了展望.     

一种可反应性纳米SiO2的制备和表征及其摩擦磨损性能研究

以正硅酸四乙酯为前驱体,以含不饱和双键碳链为修饰剂采用原位表面修饰法合成出1种可反应性纳米二氧化硅并对其结构进行表征;测定其透光率并得出在介质中的分散性;采用往复摩擦磨损试验机和四球摩擦磨损试验机考察纳米二氧化硅作为汽油机油添加剂的摩擦磨损行为,并用扫描电子显微镜及能量色散谱仪对其磨痕进行观察和分析.结果表明:SiO2 纳米微粒可以直接分散于基础油等油性介质中并具有良好的分散稳定性;作为润滑油添加剂表现出优异的抗磨减摩性能,并对磨损表面起到一定的修复作用.这是由于含双键有机物的存在,在摩擦过程中形成了聚合物膜而起到良好的减摩作用.     

石墨烯的功能化改性及其作为水基润滑添加剂的应用进展

传统的油基润滑剂在使用过程中通常存在冷却性能差,易造成环境污染等问题,近年来绿色环保的水基润滑逐渐受到科学家们的关注. 水由于自身黏度低且易挥发等特点,其作为润滑剂时润滑效果不佳,因此亟待发展高效的水基润滑添加剂来改善其摩擦磨损性能. 在本文中,作者综述了近年来石墨烯基纳米材料的功能化改性及其作为水基润滑添加剂的最新研究进展,总结了其在摩擦过程中的润滑机理,并对目前石墨烯水基润滑添加剂存在的问题及今后重点研究内容进行了展望.      

2，5—二巯基—1，3，4—噻二唑—聚乙二醇共聚物纳米微粒的制备及其摩擦学行为

合成了大分子主链中含噻二唑环的共聚物纳米微粒，并用高分辨透射电子显微镜、傅立叶红外光谱仪和热分析系统等对该纳米微粒进行了表征，用MRSl—J型和MRS—10A型四球摩擦磨损试验机考察了共聚物纳米微粒作为高水基润滑添加剂的摩擦学性能．结果表明，该共聚物纳米微粒能分散于水中，且具有较好的极压抗磨性能．     

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.     

磺酸醇胺离子液体作为水润滑添加剂的摩擦学机制研究

合成了不含卤素的磺酸醇胺离子液体(S-IL),并将其作为水基润滑添加剂进行研究. 与商用的水基润滑添加剂聚合蓖麻油酸酯(L4)进行对比,共同考察了他们在不同金属摩擦对偶上的摩擦学性能. 通过对磨斑表面的XPS测试探究了S-IL分别在钢/钢、钢/铜、钢/铝、钢/钛和钢/镁摩擦副上的润滑机理. 结果表明:所合成的磺酸醇胺离子液体在水体系中具有良好的溶解性,同时表现出一定的抗腐蚀性能. 相比于商用水基添加剂,S-IL具有优异的减摩作用和极压性能,这主要归因于离子液体分子结构中极性基团(-SOO-)在金属摩擦副表面的物理/化学吸附,以及其分子结构中含有的活性元素S和N与金属摩擦副基底发生摩擦化学反应所形成的摩擦化学反应膜.      

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...     

钛合金加工中不同金属离子添加剂的润滑机理研究

制备了4种含不同金属离子的水基添加剂NaDPP、KDPP、Ca(DPP)2及Ba(DPP)2,通过分子改性在添加剂分子中引入亲水性基团－（CH2CH2O）-,使其在水中具有比较强的表面活性和较好的溶解性能。通过钛合金攻丝试验考察了这4种水基添加剂的摩擦学加工效能。发现Ba(DPP)2具有最好的攻丝效率和表面质量。采用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱对加工表面进行分析,发现其摩擦表面存在多元氧化物,表明在水基润滑条件下的钛合金攻丝加工中摩擦氧化占据主导地位。Ba(DPP)2添加剂表现出优异的润滑性能,这主要归因于在摩擦表面生成了具有特殊介电性质的BaTiO3。     

纳米Fe_3O_4与纳米SrO·6Fe_2O_3填充丁腈橡胶复合材料的摩擦磨损性能比较

采用共混法制备了NBR/Fe3O4复合材料和NBR/SrO.6Fe2O3复合材料,使用UMT-2MT摩擦磨损试验机和2206型表面粗糙度测量仪对复合材料的摩擦系数和摩擦磨损状况进行了测试.通过扫描电子显微镜与X射线能量色散谱仪对NBR/Fe3O4复合材料的表面微观形貌以及纳米粒子在橡胶中的分布情况进行了探讨.结果表明:2种纳米材料的加入均能够改善NBR的耐磨性,其中NBR/Fe3O4复合材料的耐磨效果更佳.Fe3O4和SrO.6Fe2O32种纳米粒子的最佳添加量均为10%左右(质量分数).纳米Fe3O4粒子的加入使得NBR的摩擦系数与磨损率有较大幅度的减小,而纳米SrO.6Fe2O3在添加量为10%～30%的范围内,随着添加量的加大,摩擦系数与磨损率不断加大.NBR/Fe3O4复合材料在纳米粒子含量10%左右时具有较好的表面结构,且纳米Fe3O4粒子在复合材料中分布较为均匀.     

火焰喷涂聚酰胺12/纳米SiO2涂层的摩擦磨损性能

采用火焰喷涂法制备了聚酰胺12/纳米SiO2(PA12/n-SiO2)涂层.利用红外光谱仪(FTIR)和X-射线衍射仪(XRD)对涂层的结构进行了分析;利用摩擦磨损试验机及扫描电子显微镜表征了涂层的摩擦磨损性能及磨损表面形貌.结果表明:火焰喷涂法适宜制备PA12/n-SiO2涂层;PA12/n-SiO2粉末在火焰喷涂过程中没有发生氧化或降解反应;n-SiO2含量为1.5wt%的涂层在100 N、100 r/min、60 min的干摩擦条件下,其摩擦系数为0.52,磨损量为1.5 mg,跑合期为25 min左右,而纯涂层在相同摩擦条件下摩擦系数、磨损量、跑合期分别为0.59、3.5 mg和35 min,跑合期较纯涂层短,显示复合涂层具有较好的耐磨性能,分析认为涂层的磨损机理主要为疲劳磨损、塑性变形和黏着磨损.     

Correlation mechanism of friction behavior and topological properties of the contact network during powder compaction

The effect of friction behavior on the compacted density is significant, but the relationship between the topological properties of the contact network and friction behavior during powder compaction remains unclear. Based on the discrete element method (DEM), a DEM model for die compaction was established, and the Hertz contact model was modified into an elastoplastic contact model that was more suitable for metal-powder compaction. The evolution of the topological properties of the contact network and its mechanism during powder compaction was explored using the elastoplastic contact model. The results demonstrate that the friction behavior between the particles is closely related to the topological properties of the contact network. Side wall friction results in smaller clustering coefficient (CC) and excess contact (EC) in the lower region near the side wall. Corresponding to this phenomenon, the upper region near the side wall has more high-stress particles when the major principal stress threshold was considered, and the CC and EC are significantly higher than those in the other regions. This study provides a theoretical basis for improving powder compaction behavior.     

天然关节软骨与医用不锈钢摩擦磨损行为研究

采用天然关节软骨与不锈钢摩擦副在往复运动试验机上进行关节软骨的摩擦学试验研究,探讨载荷、速度、润滑和作用时间对摩擦磨损行为的影响并分析其作用机理,并对摩擦磨损前后的软骨表面进行分析.结果表明:随着载荷从10 N增至22 N,软骨与不锈钢间的摩擦系数从0.147降至0.117;在同样的润滑和压力下,速度越大软骨和不锈钢的摩擦系数越小;透明质酸溶液可以有效降低软骨与不锈钢之间的摩擦,长时间试验后摩擦系数基本保持在0.23左右.试验后软骨表面出现磨损并伴有大量磨损颗粒,表面有明显的划痕出现,磨粒的粒径大小分布范围较窄,小尺寸的磨粒数目较多.     

快速镍刷镀层在含磨粒的油润滑条件下的摩擦磨损性能研究

作者在含磨粒的油润滑条件下对快速镍刷镀层的摩擦磨损性能与45~#钢(淬火+低温回火)的进行了对比试验研究。结果表明,镍刷镀层不仅磨损量和摩擦系数始终都比45~#钢的小,而且它的稳定磨损阶段也长而未出现45~#钢那样明显加剧的磨损。作者指出,这主要是由于镍刷渡层组织所含微孔既可吸附和储存润滑油而起辅助润滑作用,又能使磨粒镶嵌于其中而减少磨粒磨损的缘故,而且随着摩擦温升其塑性也得到改善,因而快速镍刷镀层的摩擦磨损性能都比质地致密且硬度更高的45~#钢的好。     

PTFE@SiO2核壳型添加剂在不同实验条件下的水润滑性能

采用原位聚合法制备了聚四氟乙烯@二氧化硅(PTFE@SiO₂)复合粒子. 利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、粒径分布仪以及傅立叶红外光谱仪(FTIR)对复合粒子的形貌、粒径分布和组成结构进行了分析. 结果表明:所制备的复合粒子呈核壳型复合结构,粒子尺寸处于亚微米级别. 分散性试验表明:该粒子在水中具有良好的分散性和稳定性. 利用LSR-2M往复式摩擦磨损试验机测试了不同试验条件下复合粒子在水环境中的摩擦学性能,结果表明:在常温、0.019 m/s滑动速率以及0.2 μm的钢盘粗糙度下,PTFE@SiO₂润滑剂具有最佳的摩擦学性能;相比于纯水和添加了PTFE/SiO₂的润滑剂,其摩擦系数降低了近80%,磨损体积减小了1~2个数量级. 分析表明:PTFE@SiO₂复合粒子优异的水润滑性能主要与核壳结构的存在以及在摩擦过程中形成的高质量转移膜密切相关.      

Angle of repose in the numerical modeling of ballast particles focusing on particle-dependent specifications: Parametric study

The discrete element method (DEM) is widely used in the realistic simulation of the shapes of particles. Researchers have considered the simplification of particle shapes owing to the high computational cost of such simulation. In this regard, the modeling of calibrated particles is a major challenge owing to the simultaneous effects of particle properties. The angle-of-repose test is a standard test method used to calibrate the bulk behavior of simulated particles. In the present study, the hollow-cylinder (slump) test was modeled for the verification of discrete element simulations. In this regard, a sensitivity analysis was conducted for all effective parameters, namely the static friction, rolling friction, restitution coefficient, sphericity, roundness, particle size distribution, and number of ballast particles. The results indicate that the rolling friction, roundness, number of particles, and size of particles are the most important parameters in the determination of the angle of repose (AOR). For particles in the range of ballast (20–60 mm), the effect of the number of particles on the angle of repose is reduced when the number is greater than 426. Additionally, it is concluded that angular particles can be replaced with sub-angular particles (R ≈ 0.2–0.45) with a higher rolling friction coefficient (μ_r > 0.14).     

烷氧基硼酸铈的合成及摩擦学性能研究

合成了油溶性的异辛氧基硼酸铈,并对其摩擦学性能进行了评价,利用Ｘ射线光电子能谱对磨损表面Ｂ元素的组成及化学状态进行了分析,结果表明,异辛氧基硼酸铈具有良好的承载能力和抗磨减摩性能,Ｘ射线光电子能谱分析结果表明,在摩擦表面膜中,Ｃｅ和Ｂ分别以ＣｅＯ２、Ｂ２Ｏ３和Ｆｅ２Ｂ的形式存在。     

TiC／NiCr金属陶瓷复合材料摩擦磨损性能

用粉末冶金法制备不同ＴｉＣ颗粒含量的ＴｉＣ／ＮｉＣｒ金属陶瓷复合材料,讨论了它们的显微组织特点,研究了该复合材料在水润滑条件下的摩擦磨损性能,试验结果表明：随着ＴｉＣ颗粒含量增加,金属陶瓷的耐磨性能明显提高,在本试验条件下,当ＴｉＣ颗粒体积分数为６７％左右时,ＴｉＣ／ＮｉＣｒ金属陶瓷复合材料的耐磨性能最佳;其磨损失效机制主要是在磨损过程中ＴｉＣ颗粒以显微脆断方式剥落产生磨损,磨损表面呈现微切削及显     

铜基合金—TiC金属陶瓷复合堆焊层摩擦磨损性能研究

考察了铜基合金/TiC金属陶瓷复合堆焊材料的耐磨性及其影响因素,采用透射电子显微镜和扫描电子显微镜观察分析了复合堆焊材料的结构及磨损表现形貌。结果表明：以TiC金属陶瓷为硬质相的堆焊材料的耐磨性优于以YG硬质合金为硬质相的堆焊材料,其原因是稀土氧化物可细化基体金属组织,改善界面结合,使堆焊层的耐磨性改善;随着堆焊中硬质相含量的增加,耐磨性能提高,当金属陶瓷体积分数为55%-60%时,堆焊层的耐磨性最佳;基体金属的磨损主要呈现显微切削和犁沟特征,而金属陶瓷的流失形式主要表现为界面处TiC颗粒的脱落。