聚酰亚胺多孔含油材料的摩擦磨损性能研究

采用冷压烧结工艺制备含聚α-烯烃润滑油、多元醇酯润滑油及锂基通用润滑脂3种聚酰亚胺(PI)多孔含油材料,研究了PI多孔含油材料的含油性能与耐热性能,考察了不同转速条件下3种PI多孔含油材料的摩擦磨损性能.结果表明:PI多孔含油材料的孔径主要集中于1～0μm范围以内;在摩擦过程中,PI多孔含油材料中的润滑油可以稳定析出并形成润滑膜,从而降低了摩擦系数,其中含聚α-烯烃润滑油PI多孔含油材料的减摩效果最好;在转速较高的条件下,由于PI多孔含油材料中的润滑油缺失,使其摩擦系数迅速上升,并产生大量的摩擦热而导致摩擦表面温度升高,黏着磨损加重,最终导致材料失效.     

结构可控多孔聚酰亚胺含油薄膜的制备及性能研究

利用SiO2硬质微球作模板制备得到多孔聚酰亚胺薄膜,通过改变SiO2微球的含量可以实现聚酰亚胺薄膜孔隙率及内部孔结构的精确控制.利用多孔聚酰亚胺薄膜的多孔结构,真空浸油得到聚酰亚胺含油薄膜.分别对聚酰亚胺含油薄膜的热稳定性能、含油性能及摩擦磨损行为和寿命进行了考察.结果表明:含油薄膜最大含油率可达40.6%,其小孔径特点决定了含油薄膜具有较高的油保持率;润滑油自身的挥发温度决定了含油薄膜的使用工况,其浸入并未对多孔薄膜本身热稳定性能产生影响;润滑油的存在很大程度上提高了多孔聚酰亚胺薄膜的磨损寿命,并随着薄膜含油率的增加而延长;在低转速摩擦条件下,含油薄膜呈现干摩擦和油润滑2种摩擦方式.     

多孔PI/MSNT复合含油润滑薄膜的设计制备及其摩擦学性能研究

以聚苯乙烯(PS)微球为致孔剂、介孔二氧化硅纳米管(MSNT)为填充剂来改性多孔聚酰亚胺(PI),设计制备了多孔PI/MSNT复合薄膜,并对其孔结构和形貌进行了表征;在此基础上,以液体石蜡油为存储介质制备了多孔PI/MSNT复合含油润滑薄膜,系统考察了MSNT的添加对多孔PI薄膜的热稳定性、储油性能、力学性能和摩擦学性能的影响.结果表明:与单组分PI含油薄膜相比,MSNT的加入不仅改善了多孔PI基体的热稳定性和力学性能,而且使得复合薄膜的储油性能和摩擦磨损性能均得到了显著提高,证实多孔PI/MSNT复合含油薄膜更适用于高载荷下的摩擦工况.     

1种双配副摩擦试验机及其在多孔聚酰亚胺摩擦磨损测试方面的应用

在轴承中存在2类摩擦副,滚动体与内外沟道以及滚动体与保持架,尤其在采用聚合物保持架的轴承中,这2类摩擦副的性质完全不同,2类配副之间的相互影响不可忽略.目前,市面上的标准摩擦试验机均采用单配副,并不能很好地模拟轴承内部的摩擦.针对此问题,本文中研制了双配副摩擦试验机,并对该试验机进行了标定和校准.采用该试验机研究了多孔含油聚酰亚胺(iPPI)轴承保持架材料的发黑过程,对比了单配副和双配副下iPPI材料的摩擦磨损特性.结果表明,研制的双配副摩擦试验机能够较为真实地模拟保持架材料表面的磨损发黑现象,而单配副摩擦试验难以重现这种发黑现象.采用能谱分析(EDS)和拉曼(Raman)光谱分析单配副和双配副下iPPI的磨损表面,发现iPPI表面的发黑物质为α-Fe₂O₃和Fe₃O₄.研制的双配副摩擦试验机测试精度高、重复性好,是1种模拟轴承内部摩擦的有效工具.     

多孔氧化铝陶瓷储油材料的摩擦学性能研究

用石墨作为造孔剂,利用模压成型高温烧结方法制备了分布均匀的多孔氧化铝陶瓷,将多孔氧化铝陶瓷浸渍甲基硅油得到多孔氧化铝储油材料,在THT07-135型高温摩擦磨损试验机上考察了其同Si3N4陶瓷球对摩时的摩擦磨损性能,用扫描电子显微镜观察分析了磨损表面形貌.结果表明,浸渍甲基硅油后多孔氧化铝陶瓷的减摩抗磨性能显著改善,这是由于储存在多孔氧化铝陶瓷中的润滑剂起到润滑作用并抑制偶件的氧化磨损所致.     

高温条件下热固性聚酰亚胺摩擦学性能研究

以3,3,4’,4’-联苯四甲酸二酐(s-BPDA)、4,4’-二氨基二苯醚(4,4’-ODA)、3,4’-二氨基二苯醚(3,4’-ODA)、4-苯乙炔苯酐(4-PEPA)为前驱体,设计并制备了热固性聚酰亚胺.采用球盘式高温摩擦磨损试验机进行室温(25℃)、100、200、250、300和350℃条件下的滑动摩擦磨损试验.通过表征不同温度磨损后的材料和对偶表面形貌,研究了其高温条件下的摩擦行为和磨损机制.结果表明:随着环境温度的升高,热固性聚酰亚胺的磨损率呈现先升高,后降低再升高的趋势;而摩擦系数却一直降低.这种趋势归结于聚合物接触表面机械性能的改变.不同温度条件下的磨损机理也是不同的,25和100℃条件下的磨损主要为疲劳磨损和磨粒磨损;随着环境温度升高到200℃时,磨损表面部分链段易于剪切,形成一层均匀的转移膜而降低了磨粒磨损;当温度升高至250、300以及350℃时,磨损表面的分子链段运动更加剧烈,在试验载荷持续挤压下,分子链间作用力破坏而剥落,磨损率急剧升高,表现为黏着磨损,并且环境温度越高,磨损率越大.     

氧化石墨烯/聚酰亚胺复合材料摩擦学行为及机理研究

将氧化石墨烯(GO)原位引入4.4′-二氨基二苯醚(ODA)和3.3′,4.4′-联苯四甲酸二酐(BPDA)制备的聚酰亚胺中,得到氧化石墨烯/聚酰亚胺复合材料. 利用扫描电镜、红外光谱仪、高温同步热分析仪、万能试验机以及纳米划痕仪对所制备材料的形貌、组成以及热力学性能进行表征;利用多功能摩擦磨损试验机对比考察聚酰亚胺和氧化石墨烯/聚酰亚胺复合材料摩擦学性能. 结果表明:氧化石墨烯的加入显著提高了聚酰亚胺的模量和硬度;当GO的质量分数为0.1%和0.3%,复合材料的摩擦学性能较好. 研究发现,摩擦过程中金属对偶表面形成的转移膜对聚酰亚胺复合材料的摩擦学性能起重要作用.      

石墨烯摩擦学及石墨烯基复合润滑材料的研究进展

本综述详细介绍了二维碳纳米材料-石墨烯的纳米摩擦学性能,以及作为纳米润滑薄膜、润滑添加剂和润滑填料的研究进展.总结了石墨烯的各种纳米摩擦机理,阐述了通过自组装、多层构筑、表面化学改性等技术改善石墨烯与基底的结合性、润滑剂中的分散性,与基体材料的界面结合强度以及石墨烯提高材料减摩抗磨性能的机制,并指出石墨烯作为高性能润滑材料仍需解决的问题及未来的研究趋势.     

二硫化钼改性热塑性聚酰亚胺复合材料的摩擦磨损性能研究

采用热压成型工艺制备MoS2 填充热塑性聚酰亚胺复合材料,测定了其弯曲强度和压缩强度,采用MPX-2000型摩擦磨损试验机评价MoS2 填充热塑性聚酰亚胺复合材料在干摩擦和水润滑2种工况下的摩擦磨损性能,利用扫描电子显微镜观察和分析材料磨损表面形貌和元素分布.结果表明:与聚酰亚胺树脂相比,加入MoS2后复合材料的弯曲强度和压缩强度有所降低,随着MoS2含量增加,材料的弯曲强度和压缩强度趋于稳定;在干摩擦条件下,MoS2逐步在磨损表面富集,相应的摩擦系数有所降低;MoS2含量为10%时磨损表面仅出现局部熔融,磨损率最低,当MoS2含量为20%时磨损表面出现深度熔融,磨损率较大;在水润滑条件下,MoS2仍起到良好的润滑作用,摩损率较干摩擦条件下降低1个数量级,表现出疲劳磨损特征.     

聚酰亚胺粘结MoS2基固体润滑涂层在油介质中的摩擦学性能

为了探讨聚酰亚胺粘结MoS2基固体润滑涂层在油介质中的摩擦学性能及其作用机理,采用MHK-500型摩擦磨损试验机对聚酰亚胺粘结MoS2基固体润滑涂层在4种油介质(RP-3煤油、SG 15W-40机油、0＃柴油和液体石蜡)中的摩擦磨损性能进行了评价,并对其机理进行了初步的探讨.结果表明：与干摩擦相比,涂层在此4种油介质中的摩擦学性能均得到显著提高,其中涂层在柴油介质中的抗磨性能的提高最为突出;同种油介质中,涂层在高速(2.56 m/s)、低载(1 120 N)下的耐磨性明显优于低速(1.54 m/s)、高载(2 120 N)下的耐磨性;在低速(1.54 m/s)、高载(2 120 N)下的煤油介质中,涂层表面的物理状态在摩擦过程中的变化最终导致涂层摩擦系数的起伏和较大的磨损率.     

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。     

锂盐添加剂对润滑油摩擦学性能和导电性的影响

采用MFT-R4000型往复摩擦磨损试验机测试四氟硼酸锂(Li BF4),双三氟甲烷基磺酰亚胺锂(Li NTf2)和六氟磷酸锂(Li PF6)这3种锂盐作为润滑油添加剂时对基础油的摩擦学性能的影响,利用OLS4000型三维形貌测量仪测量钢块的磨损体积,并利用扫描电子显微镜(SEM)观察钢块磨痕的表面形貌.采用DDSJ-308A型电导率测定仪测量不同锂盐含量下,润滑油的盐度和电导率的变化情况,阐述锂盐含量和润滑油电导率之间存在的关系.研究结果表明:锂盐能够降低润滑油的摩擦系数,增强其抗磨性,具有良好的摩擦学性能;同时锂盐的加入使基础油的导电性得到很大提高.     

一种氯苯基硅油的合成及其摩擦磨损性能研究

合成了一种甲基封端、侧基含五氯苯基取代基团的有机聚硅氧烷(CPSO),考察了CPSO的粘温性能、倾点、饱和蒸气压及热稳定性能.采用OptimolSRV型微动摩擦磨损试验机评价了CPSO及空间用润滑油全氟聚醚(PFPE)和磷嗪(X-1P)在常温常压下用于GCr15/CuSn合金摩擦副润滑剂的摩擦磨损性能;采用CZM型真空摩擦试验机评价了3种润滑油在真空条件下用于GCr15/CuSn合金和GCr15/9Cr18摩擦副润滑剂的摩擦磨损性能.结果表明:在真空和常温常压条件下,CPSO的减摩和抗磨损性能均优于PFPE及X-1P;与此同时,CPSO具有极低的饱和蒸气压、很低的热挥发损失以及较好的热稳定性和低温流动性.故其在空间飞行器械运动部件润滑领域具有广泛的应用前景.     

凹凸棒石黏土润滑油添加剂对钢/钢摩擦副摩擦学性能的影响

采用天然凹凸棒石黏土作为润滑油添加剂加入150SN润滑油中,在Optimal SRV-IV摩擦磨损试验机上研究了添加剂含量对钢/钢摩擦副摩擦学性能的影响,借助SEM及EDS分析了摩擦副的表面形貌及表面元素组成.结果表明:凹凸棒石黏土的浓度为0.6%可使平均摩擦系数较基础油润滑条件下降低42.32%;凹凸棒石黏土的浓度为0.4%可使磨损体积降低85.48%;凹凸棒石黏土的加入使得磨损表面更加光滑平整,同时磨损表面氧元素含量升高.分析认为凹凸棒石黏土层链状的晶体结构和摩擦过程中复杂的理化过程是实现减磨抗磨的原因.     

固体-油脂复合润滑Ⅱ:类金刚石(DLC)薄膜在几种空间用油脂润滑下的摩擦学性能

本文主要探讨了类金刚石(Diamond-like carbon,简称DLC)薄膜在几种空间常用的液体润滑剂如甲基氯苯基硅油(114#润滑油)、氟丙基氯苯基硅油(115#润滑油)、聚α-烯烃[PAO(201)润滑油]、全氟聚醚(Z-25润滑油)以及对应润滑脂KK-4、KK-5、KK-P(201)和601EF润滑下的摩擦学性能.结果表明:DLC薄膜与试验选用的油脂复合后表现出良好的协同效应.与DLC薄膜相比,其减摩性能得到不同程度的改善,摩擦系数降低2~6倍;其耐磨寿命提高了10多倍,起到了明显的延寿作用.     

碳纤维织物/环氧复合材料油润滑下摩擦学性能

采用半干法制备碳纤维织物增强环氧树脂基自润滑复合材料,研究钢背衬复合材料与45钢在环-环端面浸油润滑状态下的摩擦学特性,考查载荷、速度和碳织物类型对复合材料摩擦磨损性能的影响,并采用扫描电子显微镜对复合材料及偶件磨损表面进行观察与分析.结果表明:轻载高速启动可显著提高单向碳织物/环氧复合材料的摩擦磨损性能,边界润滑状态下的碳织物/环氧复合材料主要表现出黏着磨损特性,对偶钢环上出现的网状转移膜大大改善了材料的摩擦学性能;平纹碳织物/环氧复合材料因表面织物纹理使得润滑油能深入到摩擦表面各区域,在重载下表现出较低的摩擦系数.     

碳纳米管作为润滑油添加剂的摩擦磨损性能研究

采用催化裂解法制备了多壁碳纳米管,在M-200型摩擦磨损试验机上考察了碳纳米管作为长城SE级15W/30汽油机油添加剂的摩擦磨损性能,采用表面形貌仪测量其磨斑轮廓并计算磨损体积损失,用扫描电子显微镜对磨斑表面形貌进行观察分析. 结果表明: 碳纳米管作为润滑油添加剂表现出优良的抗磨性能,在质量分数仅为0.0125%～0.1000%时,润滑油的抗磨性能显著提高;在质量分数约为0.0500%时其抗磨效果最佳,磨损率降低幅值达57%;在较高载荷下,添加0.0250%的碳纳米管能够使其摩擦系数减小约15%,但随着碳纳米管质量分数的增加,摩擦系数迅速提高;含碳纳米管润滑油的磨斑表面平整,划痕较细且分布均匀.