纳米铜作为N32润滑油添加剂的摩擦学性能研究

本文借助电子扫描透镜(TEM)和X-射线衍射仪(XRD)对油溶性纳米铜颗粒进行了物相分析,通过四球试验机钢-钢摩擦副确定了纳米铜颗粒作为N32润滑油添加剂的最佳添加量,并比较了含有纳米铜最佳添加量的N32基础油和纯N32基础油润滑条件下电主轴的噪声、振动速度有效值和温升值.结果表明:纳米铜添加质量分数为0.5%时,摩擦系数和磨斑直径最小,且电主轴产生的噪音、振动速度有效值和温升值低于同一转速下使用纯N32基础油的结果.     

MoSi2增强镍基合金复合材料的摩擦磨损性能研究

采用真空热压法制备MoSi2增强镍基合金复合材料,并考察了其在室温下同Si3N4陶瓷球配副时的摩擦磨损性能.结果表明:加入MoSi2增强相可以显著提高镍基合金复合材料的显微硬度及其摩擦磨损性能;当添加MoSi2质量分数为30%时,复合材料的显微硬度最高、磨损率最低;当MoSi2质量分数分别为20%时,复合材料的摩擦系数最小;随着MoSi2含量增加,复合材料的磨损机理逐渐由塑性变形向脆性微断裂转变,其原因在于MoSi2硬质颗粒对镍基合金基体具有明显的弥散强化效应,并能够在摩擦磨损过程中起到有效的承载作用.为了保证镍基合金复合材料的摩擦磨损性能处于最佳状态,MoSi2增强相的最佳含量应控制在30%.     

五龄黑水虻油脂衍生物作为润滑油添加剂的性能研究

为探索黑水虻幼虫体内的粗油脂作为生物润滑油添加剂的应用可行性,本文中以五龄黑水虻虫体的粗油脂为原料,通过纯化、水解反应和酯化反应合成了虫体油脂衍生物.采用核磁共振波谱、傅里叶红外光谱和热重分析仪对其结构和热稳定性进行表征,发现其热稳定性良好.采用UMT-TriboLab摩擦磨损试验机和四球摩擦试验机分别研究了虫体油脂衍生物作为润滑油添加剂在点-面和点-点接触模式下的摩擦学性能,并与商用合成酯的性能进行对比.结果表明,在基础油150N中添加质量分数为1%的虫体油脂衍生物时,油品表现出较优的减摩和抗磨效果.在点-面接触模式下,摩擦系数和磨损率相对于基础油分别降低25.0%和92.0%,且在200℃高温下仍能保持减摩效果.在点-点接触模式下,磨损率相对于基础油降低了84.5%.可见虫体油脂衍生物作为润滑油添加剂能够有效提高油品的摩擦学性能.采用接触角试验验证了虫体油脂衍生物作为润滑油添加剂在金属表面的吸附性能.结果表明,虫体油脂衍生物在润滑过程中能够优先吸附在摩擦副的金属表面,形成润滑保护膜,使油品的减摩和抗磨性能提升.通过显微红外光谱和拉曼光谱研究了虫体油脂衍生物的润滑作用机理,表明磨痕表...     

功能化苯并三氮唑离子液体作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究

本文作者通过两步法合成一种含酯基的功能化离子液体1-乙酸乙酯基苯并三氮唑四氟硼酸盐,采用傅里叶红外光谱仪对其进行结构表征.采用四球摩擦磨损试验机测其在葵花籽油中的摩擦学性能,并与基础油进行对比.采用光学显微镜,扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)分别对钢球磨斑表面形貌和主要元素进行观察和分析.结果表明:该离子液体在葵花籽油中表现出良好的减摩抗磨效果;与基础油相比,当离子液体质量分数为1.5%时,摩擦系数和磨斑直径均达到最小值,分别减少了42.9%和33.3%.XPS结果表明摩擦过程中在接触面形成一层摩擦保护膜.     

碳纤维的长度与取向对聚醚醚酮基复合材料摩擦磨损性能的影响

为了制备性能优异的聚醚醚酮(PEEK)基自润滑耐磨材料,本文作者通过挤出、注塑成型制备了碳纤维(CF)填充PEEK/聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,研究了CF的含量、长度及其在复合材料中的取向对复合材料摩擦磨损性能的影响,采用扫描电子显微镜观察了磨痕的微观形貌,并分析了磨损机理. 研究结果表明:复合材料的平均摩擦系数和体积磨损率随CF添加量的增大均呈现先降低后升高的趋势. 当添加的CF质量分数大于10%时,长CF所填充复合材料的平均摩擦系数明显低于短CF填充复合材料. 当固定CF质量分数为10%时,复合材料在不同CF取向方向上的滑动摩擦磨损行为存在较大差异:X向(熔体流动方向)上滑动时,滑动方向与CF取向排列方向一致,平均摩擦系数较低,但体积磨损率较高;在Y滑动方向上(X的垂直方向)滑动时,平均摩擦系数较高,但体积磨损率较低.      

石墨改性碳布复合材料湿式摩擦磨损性能研究

采用树脂浸渍工艺制备了石墨质量分数0%～20%的5种碳布复合材料.借助扫描电镜和湿式摩擦试验机,研究了石墨含量对其表面形貌和摩擦磨损性能的影响.实验结果表明:石墨的固体润滑作用,主要造成了制动过程中动摩擦力矩的下降,而对锁止静摩擦力矩的影响却很小;石墨可以明显降低复合材料的动摩擦系数,并有助于提高动摩擦系数的稳定性;石墨的加入有效降低了碳布复合材料和对偶的磨损率,当石墨含量为15%时复合材料的磨损率最低.引入稳定系数对动摩擦系数的稳定性进行了定量分析,当石墨含量为10%时复合材料的动摩擦系数稳定性最好.     

单分散纳米SiO2的制备及其作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究

以正硅酸乙酯为原料制备了单分散纳米SiO2并表征了其结构,利用四球摩擦磨损试验机测定了所制备的纳米SiO2作为500SN基础油添加剂的摩擦学性能.结果表明:所制备的SiO2为粒径60 nm左右的球形微粒,其表面含有大量羟基,具有无定形晶体结构;纳米SiO2作为添加剂可以显著提高500SN基础油的承载能力和抗磨性能,当纳米SiO2的添加量为2.0%时,相应的pB值最高、磨斑直径最小、摩擦系数最低.     

柴油发动机碳烟的表征及摩擦学特性研究

收集柴油发动机尾气碳烟,借助扫描电子电镜/能谱仪、高分辨率透射电子显微镜、X射线衍射仪、拉曼光普仪、X射线光电子能谱仪分析了碳烟颗粒的形貌、结构及表面官能团,采用SRV IV摩擦磨损试验机考擦了碳烟对柴油机油摩擦学特性的影响.结果表明:碳烟颗粒由C、O两种元素构成,平均粒径为34 nm,外壳包裹着十几层石墨片层的洋葱头结构.碳烟质量分数在3%以内可以改善柴油机油减摩性能,对其抗磨性影响小;当碳烟质量分数超过3%时会引起摩擦系数升高和磨损加剧.分析其原因,一方面碳烟颗粒特殊洋葱头结构使其进入摩擦界面后随摩擦副的往复运动而滚动,起到滚动轴承的作用,从而使摩擦系数降低;另一方面当碳烟含量过高时,碳烟会破坏润滑油膜,阻碍润滑油进入摩擦界面,导致磨损加剧,摩擦系数升高.     

界面调控对类金刚石碳基薄膜/铜摩擦副摩擦学行为的影响

无氢DLC/金属铜摩擦副体系摩擦系数高且不易调控,调整DLC/金属铜摩擦界面从而降低其摩擦系数是亟待解决的问题. 本研究中通过制备含氢与无氢类金刚石碳基薄膜,采用试验分析与模拟计算结合的方法研究了不同氢含量碳基薄膜与铜配副的摩擦学特性并讨论了氢原子在摩擦界面对改善摩擦学性能所起的作用. 结果表明:摩擦界面的结构特性对于类金刚石碳基薄膜/铜配副体系摩擦学性能有非常重要的影响,氢原子可以通过减小摩擦副之间的黏着从而起到调节摩擦界面的作用. 通过向DLC中掺杂氢等钝化元素可有效调控界面处的相互作用从而调控体系摩擦学性能. 本研究方法为降低DLC/铜摩擦副体系摩擦系数提供参考.      

化学表面修饰微球形二硫化钼在液体石蜡中的摩擦磨损性能研究

将萃取-溶剂热法制备的二硫化钼微球(MS-MoS2)和商业级胶体二硫化钼(CC-MoS2)添加到液体石蜡(LP)中,采用四球摩擦磨损试验机和SRV微动摩擦磨损试验机对润滑体系的极压性能和抗磨减摩性能进行对比研究,利用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪对磨斑表面形貌进行观察分析.结果表明:萃取剂Cyanex 301对MoS2具有良好的表面修饰作用;添加MoS2能够有效改善基础油的极压性能和抗磨减摩性能;当MoS2质量分数为0.5%时,Cyanex 301修饰MoS2 LP的摩擦系数和磨损体积损失比CC-MoS2 LP分别降低了15.4%和81.7%;其磨损机理可归因于边界润滑条件下的化学吸附膜、化学反应膜、化学沉积膜以及滚动摩擦.     

45#钢等离子渗氮在不同润滑剂下的摩擦磨损性能研究

利用脉冲直流等离子对45#钢进行等离子渗氮,用X射线散射分析等离子渗氮表面成分,并测量了渗氮前后表面硬度,利用SRV摩擦磨损试验机考察45#钢等离子渗氮前后在含磷酸三甲酚酯、硫化异丁烯和离子液3种润滑剂润滑下的摩擦磨损性能,通过扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪对3种润滑剂的抗磨减摩机理进行分析.结果表明:等离子渗氮后可以提高45#钢表面的硬度;在磷酸三甲酚酯、硫化异丁烯和离子液润滑下,其抗磨性能大幅度提高,等离子渗氮层具有良好的抗磨性能,其中1-丙基-3-辛基咪唑六氟磷酸盐离子液具有优良的抗磨减摩性能.这是由于润滑油中活性元素与渗氮层协同作用的结果.     

一种油溶性季铵盐离子液体作为PAO基础油添加剂的摩擦学研究

合成了新型季铵盐磷酸酯油溶性离子液体(N₈₈₈₁₆P₄),采用热重分析仪(TGA)分析其热稳定性. 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该离子液体作为聚α-烯烃(PAO 10)基础油减摩抗磨添加剂及其与商业添加剂二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)复配后的摩擦学性能. 结果表明:N₈₈₈₁₆P₄具有优异的油溶性能,与ZDDP具有良好的配伍性. 在室温和高温(100 ℃)条件下,N₈₈₈₁₆P₄均可显著改善PAO 10的减摩抗磨性能. 相较于与ZDDP复配,N₈₈₈₁₆P₄ 单独作为PAO 10添加剂表现出更优异的减摩抗磨性能. 铜片腐蚀试验结果表明,N₈₈₈₁₆P₄几乎没有腐蚀性,且与ZDDP复配后能够明显抑制ZDDP的腐蚀. 利用扫描电子显微镜(SEM)对磨斑表面形貌进行进一步分析,同时结合能谱仪(EDS)和X射线光电子能谱仪(XPS)对磨斑表面主要化学元素进行分析,证明N₈₈₈₁₆P₄能够与金属基底发生复杂的摩擦化学反应,由于其在摩擦副表面形成了含N和P元素的化学反应膜,从而起到优异的减摩抗磨作用.      

新型无硫、磷有机钼化合物润滑油添加剂对钢/钢摩擦副摩擦磨损性能影响研究

合成出1种新的无硫、磷有机钼配位化合物(MCC),采用SRV摩擦磨损试验机评价所制备的有机钼配位化合物作为润滑油添加剂对钢/钢摩擦副摩擦磨损性能的影响,并探讨了其润滑机理.结果表明,所合成的有机钼配位化合物作为润滑油添加剂对钢/钢摩擦副具有较好的抗磨减摩作用,使钢/钢摩擦副的摩擦系数降低,磨损体积损失减小.磨损表面分析表明,在载荷和剪切力作用下,MCC在摩擦表面发生了剧烈的摩擦化学反应,并形成具有稳定结构的含钼氧化物化学反应膜,引起磨损表面硬度随载荷增加而增大,从而起到了抗磨减摩作用.     

C60／C70作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究

作者利用电弧法制备了C_(60)/C_(70)混合物,并用固体研磨法和溶剂挥发法将C_(60)/C_(70)分散于石蜡油中。SRV试验机上的研究结果表明,利用溶剂挥发法将1％(ωl)的C_(60)/C_(70)分散于石蜡油中,可使石蜡油的极压负荷提高3倍,并使其摩擦系数降低1/3,同时还能明显地减少摩擦副的磨损。作者认为,精细分散的C_(60)/C_(70)可以作为减摩抗磨添加剂应用于润滑油中。     

几种酰胺类化合物作为添加剂对钢—钢和钢—铝摩擦副摩擦学性能的影响

采用四球摩擦磨损试验机和SRV摩擦磨损试验机考察了 4种酰胺化合物对钢 -钢和钢 -铝摩擦副摩擦磨损性能的影响 ,用X射线光电子能谱 (XPS)分析了丙烯酰胺润滑下铝合金磨斑表面元素的化学状态 .结果表明 :对钢 -钢摩擦副 ,酰胺类化合物表现出一定的抗磨减摩作用 ,对钢 -铝摩擦副 ,丙烯酰胺和乙酰胺表现出良好的抗磨减摩性能 .XPS分析结果显示 ,铝合金磨斑表面存在 3种价态的氮的化合物及 2种价态的铝 ,表明其磨损表面生成了复杂的反应膜     

油溶性羧酸镧的合成及其摩擦学性能研究

合成了1种不含硫磷的新型稀土化合物,该化合物在液体石蜡中具有较好的溶解性.热重分析(TGA)表明该化合物热稳定性较好.采用四球摩擦磨损试验机考察了其作为添加剂在液体石蜡中的减摩抗磨性能,结果表明当添加剂的含量为3.0%(w/w)时,与商业化的ZDDP相比具有更好的减摩抗磨效果.当与一定量的有机配体进行复配后,其性能可得到进一步提升.采用X射线光电子能谱(XPS)对磨斑表面进行了分析,结果发现La以羧酸镧和单质镧的形成存在,表明添加剂与金属表面发生了摩擦化学反应.俄歇电子能谱(AES)对元素的深度分布情况表明La向金属基体发生了渗透.含有羧酸镧的吸附膜和含有单质镧、羧酸亚铁的反应膜共同构成了高性能的边界润滑膜.     

有机钼添加剂对不同基底材料的摩擦学性能研究

在不同温度、载荷和速度条件下,考察非硫磷油溶性有机钼(SPFMo)添加剂对发动机低黏度润滑油(0W-20)在轴承钢、铝合金以及钛合金等五种不同材料表面摩擦学性能的影响.采用三维共聚焦激光显微镜和扫描电子显微镜(SEM)对不同基底材料磨痕的形貌、磨损体积和元素成分进行测量和分析.结果表明：在五种材料表面,SPFMo均可明显提高0W-20的减摩抗磨性能.温度越高,SPFMo的作用效果越明显,除钛合金外四种材料的摩擦系数最高可降低18%～23%;五种材料的摩擦系数和磨损率均随着载荷的升高而升高;随着摩擦速度的升高,五种材料的摩擦系数呈现出不同的变化规律,但磨损率均随摩擦速度的升高而升高.研究结果可为新型发动机的润滑油选用和设计提供有力的技术支撑和理论参考.     

Direct contact heat transfer between two immiscible liquids flowing in a horizontal concentric annulus

Direct contact heat transfer between water and a heat transfer oil was investigated under non-boiling conditions in co-current turbulent flow through a horizontal concentric annulus. The ratio of the inner pipe diameter to the outer pipe diameter (aspect ratio) κ = 0.730−0.816; total liquid velocity (mixture velocity) V_T = 0.42−1.1 m/s; inlet oil temperature T_oi = 38−94°C; oil volume fraction in the flowing mixture φ_o = 0.25−0.75 were varied and their effects on the overall volumetric heat transfer coefficient U_v were determined at constant interfacial tension of 48 dynes/cm.

It was found that, in each concentric pipe set, the overall volumetric heat transfer coefficient increased with increasing dispersed phase volume fraction at each constant mixture velocity and reached a maximum at around φ_o = φ_w ≈ 0.5. The maximum U_v values increased with increasing total liquid velocity and decreasing aspect ratio of the annulus. The volumetric heat transfer coefficient was also found to increase with increasing inlet oil temperature and increasing total liquid velocity but to decrease with length along the test section keeping all other parameters constant. Empirical expressions for the volumetric heat transfer coefficient were obtained within the ranges of the experimental parameters.     

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.