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.      

双层自组装分子/离子液体复合润滑薄膜的制备及其摩擦学性能研究

利用自组装和喷覆技术,在单晶硅(Si)表面制备了N-3-(三甲氧基硅烷基)丙基乙二胺(DA)-月桂酰氯(LA)-1-十二烷基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体(ILs)双层自组装分子/离子液体复合润滑薄膜(DA-LA-ILs).采用接触角测量仪、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和原子力显微镜(AFM)对复合润滑薄膜进行了润湿性能、分子组分、微观形貌和微尺度黏附行为的研究;利用球-盘摩擦磨损试验机研究了该薄膜的摩擦学性能.结果表明:经DA-LA-ILs复合润滑薄膜改性后,有效改善了Si表面的微观黏着性能;同时,相较于DA-LA双层自组装分子膜改性的Si表面和直接由ILs修饰的Si表面,该复合润滑薄膜具有良好的宏观减摩抗磨性能.研究为DA-LA-ILs复合润滑薄膜应用于微机电系统,降低微接触表面的黏着并提高耐磨性能提供了理论依据和试验基础.     

共价有机骨架纳米材料的制备及摩擦学性能研究

利用三聚氯氰和2,5-二氨基-苯并-二噻唑为原料,通过简单的溶剂热法反应制备了一类新型的共价有机骨架纳米材料(简称TTC),该纳米材料具有二维的层状结构,在水和聚乙二醇400(PEG 400)混合润滑体系中呈现出良好的分散性. 摩擦学试验表明,添加质量分数为0.5% 时,TTC可显著降低钢-钢摩擦对偶上的摩擦系数和磨损体积. 摩擦学机制研究表明三嗪环和苯并噻唑环结构高的π电子云密度使TTC与金属铁原子/离子间产生强的相互作用,同时硫原子高的亲合力进一步协同形成稳定的摩擦膜,此外,TTC层间弱的范德华力降低了横向剪切强度,层内共价键保证了润滑膜的力学强度.      

稀土催化低温熔融渗硫层的摩擦学性能研究

采用稀土催化低温熔融渗硫新工艺在Crl2钢和45^#钢表面获得一定厚度的渗硫层，用X射线衍射仪分析了渗硫层结构；在环-块摩擦磨损试验机上测定了干摩擦条件下渗硫层的摩擦学性能，并利用扫描电子显微镜研究了渗硫层及其磨痕表面形貌．结果表明：渗硫层呈多孔结构，由FeS、FeS2相和基体相组成；渗硫层具有明显的减摩作用，渗硫层的摩擦系数仅为相应无渗层材料的30％左右，其减摩作用同基体硬度及渗层厚度有关．与此同时，渗硫层在一定程度上提高了材料表面的耐磨性；而在相同试验条件下，Crl2钢表面渗硫层的减摩及耐磨性能优于45^#钢表面渗硫层．     

磷酸酯类双离子液体的合成及摩擦学性能研究

以咪唑、1,6-二溴代己烷和磷酸三乙酯合成1,6-二(3-乙基-1-咪唑基)己烷二乙基磷酸盐双离子液体,采用核磁共振谱仪(NMR)和傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)等对其结构及理化性能进行了分析;用SRV摩擦磨损试验机考察了其作为钢/钢体系润滑剂的减摩抗磨作用;用SEM和XPS对磨痕表面的形貌和元素组成进行了表征,并分析了其润滑机制.结果表明,该类双离子液体具有较好的低温流动性,作为润滑剂对钢/钢摩擦副具有优异的减摩抗磨性能.XPS分析结果表明,该离子液体在钢磨损表面形成了含FePO4和Fe4(P2O7)3等物质的边界润滑膜,从而有效地提高了摩擦副的承载能力和抗磨损性能.     

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。     

溶胶—凝胶法制备的ZrO2薄膜的摩擦学性能研究

在Si(100)基片上制备晶态ZrO2薄膜,考察了薄膜的摩擦学性能和摩擦磨损机制。结果表明：在低负荷（0．5N）下,ZrO2薄膜与GCr15钢球和Si3N4陶瓷球对摩时具有优良的抗磨减摩性能,在滑动5000次时的摩擦系数分别为0．14和0．13;但随着负荷和滑动速度的增大,薄膜的耐磨寿命降低,摩擦系数增大。采用扫描电子显微镜对薄膜磨痕表面形貌进行观察分析,发现在较低负荷和滑动速度条件下,ZrO2薄膜的磨损机制为轻微擦伤;而在相对较高的负荷和滑动速度条件下,其磨痕表面呈现塑性变形,严重擦伤和断裂剥落特征。     

几种含氯硼酸酯添加剂的摩擦学性能研究

利用四球试验机和环－块试验机对自行合成的几种含氯硼酸酯作为润滑油添加剂的摩擦学性能与不含氯硼酸酯及氯代十六烷的进行了对比试验研究，利用Ｘ射线光电子能谱对摩擦表面的组成及Ｂ１ｓ和Ｃｌ２ｐ的电子结合能进行了分析。环－块试验结果表明，含氯硼酸酯与不含氯硼酸酯的摩擦磨损性能相差不大；四球试验结果表明，含氯硼酸酯的最大无卡咬负荷比不含氯硼酸酯的高，而且含氯硼酸酯的减摩抗磨效果比氯代十六烷的好，承载能力也比氯代十六烷的高。Ｘ射线光电子能谱分析表明，硼在摩擦表面是以降解的硼酸酯的形式存在，而氯在摩擦表面则是以铁的氯化物和含氯硼酸酯的两种形式存在。     

双咪唑阳离子结构离子液体的高温摩擦学性能研究

合成了含有双咪唑阳离子结构的离子液体1,6-二(3-己基咪唑)亚己基六氟磷酸盐,测定了其黏度和密度;采用钢/锡青铜摩擦副,在SRV摩擦磨损试验机上评价了该离子液体的摩擦磨损性能,并添加苯并三氮唑抑制摩擦过程中的腐蚀作用;采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)分析锡青铜表面磨斑处的表面形貌和化学状态.结果表明:苯并三氮唑能够抑制双咪唑阳离子六氟磷酸盐的黏着磨损和摩擦腐蚀,摩擦副表面与离子液体在摩擦化学反应中形成含有Cu_2O和CuO的边界润滑膜.     

润滑剂中微纳米润滑材料的研究现状

随着纳米技术的发展,微纳米润滑材料在润滑剂中已得到广泛的应用。本文对润滑剂中微纳米润滑材料进行分类,通过分析润滑剂承载能力变化,对偶件磨损表面的修复情况,评价了不同类型微纳米润滑材料的摩擦学性能,总结了微纳米润滑材料在润滑剂中的特点,并根据微纳米润滑材料自身的理化性能,提出主要的减摩、抗磨和自修复机理,即光滑或超光滑表面滚动摩擦作用机理、沉积膜机理、嵌入渗透层/摩擦化学反应膜机理。最后,提出了微纳米润滑材料应用于润滑剂中存在问题的和今后关于该研究发展的一些建议。     

一种镍－铬－硫合金的研制及其摩擦学特性

为了解决特殊工况下运转的机器设备在较宽温度范围内的润滑问题，已有多种镍基、铁基高温自润滑材料问世。但因这些材料的综合性能不够好，尚难满足有关场合下的实用要求。因此，在以往研制Ｎｉ－Ｃｒ合金的基础上，通过对多种含硫量不同的Ｎｉ－Ｃｒ－Ｓ合金中硫含量与材料摩擦学性能及机械性能之关系的考察，研制成功了一种综合性能比较好的Ｎｉ－Ｃｒ－Ｓ三元合金，其含硫量为５％（ｗｔ）。这种合金在常温下的抗压强度为０．８８ＧＰａ，冲击强度为０．３３×１０５Ｎ·ｍ／ｍ２，在５００℃下的摩擦系数为０．３１，磨损率为１５．８×１０（－１４）ｍ３／（Ｎ·ｍ）。组织结构分析发现，合金中硫与铬形成了多种ＣｒｘＳｙ［ｘ／ｙ＝（２／３）－１］型的化合物。这些化合物既能在合金摩擦面富集成膜，又能在偶件摩擦面形成转移膜，因而这种Ｎｉ－Ｃｒ－Ｓ合金具有自润滑性能，此外，合金中的ＣｒｘＳｙ化合物还对偶件材料高速钢表面的元素铁具有催化氧化作用，这也是其具有自润滑性能的重要原因。     

石墨烯/二硫化钼复合纳米添加剂的制备及摩擦学性能研究

采用水热法制备了两种不同形貌结构的石墨烯/二硫化钼纳米复合物(RGO/MoS₂-1和RGO/MoS₂-2). 通过电子显微镜、拉曼光谱、X射线衍射仪和热重分析仪对所制备材料的形貌、成分和晶格结构进行表征;利用SRV-IV微动摩擦磨损试验机考察了RGO/MoS₂-1和RGO/MoS₂-2作为PAO-4添加剂的摩擦学性能. 结果显示具有花状结构的RGO/MoS₂-2与RGO/MoS₂-1相比具有更大的层间距,且因其较大的层间距使得RGO/MoS₂-2表现出较好的摩擦学性能. Raman和XPS对润滑机理的表征结果证实了RGO/MoS₂复合纳米添加剂优异的摩擦学性能归因于吸附和摩擦化学反应的协同作用.      

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。     

花状O-MoS2添加剂的制备及摩擦学性能研究

利用一步水热法制备了氧并入二硫化钼(O-MoS_2)纳米花,该纳米花由大量O-MoS_2纳米片组装而成.由于氧元素的并入,使得MoS_2中(002)晶面间距从6.15?增大至10.5?.利用SRV-I微振动摩擦磨损试验机考察了O-MoS_2纳米花作为添加剂在PAO-8基础油中的摩擦学性能,结果表明:O-MoS_2纳米花的加入可显著改善PAO-8油的减摩抗磨性能,这主要是由于膨胀的层间距有利于MoS_2沿(002)晶面发生滑移.其中,当O-MoS_2纳米花的添加含量为0.1 mg/m L时,润滑油的抗磨损性能最佳.     

荷电植物润滑油的摩擦学性能研究

采用表面活性剂十二烷基苯磺酸钠对LB-2000植物润滑油进行改性,获得了适用于静电喷雾润滑的植物润滑油.用傅立叶变换红外光谱仪表征了荷电前后润滑油的分子结构,分析了其荷电及理化性能.在四球摩擦磨损试验机上考察了静电喷雾润滑条件下润滑油的摩擦学性能,用光学显微镜和X射线光电子能谱仪对钢球磨斑表面和下试盘进行了表征.结果表明:荷电后润滑油分子极性增大,黏度、接触角、表面张力减小,电晕电场产生活性粒子O3、O加速新生表面氧化;在摩擦界面,吸附膜和金属氧化膜共同作用,促进润滑膜的形成,使荷电植物润滑油具有良好的减摩抗磨性能.     

硬脂酸钾固体润滑薄膜的制备及其摩擦磨损性能研究

采用浸渍-提拉法制备出硬脂酸钾薄膜,用DF-PM型静-动摩擦磨损试验机和UMT-2MT型摩擦磨损试验机考察了在低速滑动和高速滑动条件下硬脂酸钾薄膜的摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜和X射线能量色散谱仪观察分析了薄膜及偶件磨损表面的形貌及其典型元素的面分布情况.结果表明,以GCr15钢球为偶件在高速滑动和以氮化硅球作为偶件在高、低速滑动条件下,薄膜具有较好的摩擦磨损性能.由于钢球和氮化硅陶瓷球表面粗糙度及其化学状态存在差异,硬脂酸钾更容易在氮化硅球表面形成转移膜,从而具有更低的摩擦系数和更长的耐磨寿命.     

硅表面聚苯乙烯自组装超薄膜的制备及摩擦磨损性能研究

研究了苯乙烯 -乙烯基三乙氧基硅烷共聚物在羟基化基片上的自组装行为及聚合物超薄膜的摩擦磨损性能 .结果表明 ,自组装聚合物薄膜的厚度和均匀程度取决于聚合物成膜溶液的浓度 .与空白基底相比 ,自组装膜修饰的基底在低载荷下同钢对摩时的摩擦系数更低 ,耐磨寿命更长 .因此 ,自组装聚合物薄膜可以作为低载荷下硅基材料的减摩抗磨防护层     

MGO-MicroLMs/PS微胶囊润滑复合材料制备及摩擦学性能

以改性氧化石墨烯(MGO)/聚苯乙烯为复合壁材,硬脂酸丁酯为润滑芯材,通过种子微悬浮聚合法制备了改性氧化石墨烯微胶囊润滑材料(MGO-Micro LMs),以MGO-Micro LMs为润滑添加剂,经本体浇铸成型制备MGOMicro LMs/PS复合材料.采用IR和SEM表征了化学组成和微观形貌,以微机控制电子万能试验拉伸机和高速往复摩擦磨损试验仪评价了断裂行为和摩擦学性能,以Mico-XAM非接触式三维表面轮廓仪观察磨痕表面形貌并计算磨损率.结果表明:MGO-Micro LMs在聚苯乙烯基体中具有良好的分散性和相容性,同时对聚苯乙烯基体材料具有增韧效果;MGO-Micro LMs可以提高聚苯乙烯基体材料摩擦磨损性能,具有润滑和减摩作用,MGO-Micro LMs润滑机理为边界润滑.