纳米碳酸钙胶核硼化改性对高碱值磺酸钙清净剂摩擦学性能的影响

将高碱值磺酸钙清净剂(TBN>400)进行硼化反应改性处理并用红外光谱仪对其胶核成分进行了对比表征,同时利用热分析仪对比了硼化改性处理前后磺酸钙清净剂的热稳定性.采用SRV摩擦磨损试验机和四球摩擦磨损试验机分别考察了高碱值磺酸钙以及硼化改性高碱值磺酸钙清净剂作为复合锂基润滑脂添加剂对钢-钢摩擦副摩擦学性能的影响.利用扫描电子显微镜 (SEM)及光电子能谱 (XPS)对磨损表面进行了分析.结果表明:高碱值磺酸钙以及硼化改性高碱值磺酸钙清净剂均能显著提高复合锂基润滑脂的减摩抗磨能力;复合锂基润滑脂分别含有高碱值磺酸盐以及硼化改性高碱值磺酸盐清净剂润滑下的钢块磨损形貌及表面润滑膜组成存在明显差异,这种差异决定了硼化改性高碱值磺酸盐清净剂作为复合锂基润滑脂添加剂表现出更为优异的极压抗磨性能.     

多烷基环戊烷制备复合磺酸钙基润滑脂及其摩擦学性能研究

以多烷基环戊烷(MACs)为基础油制备了复合磺酸钙基润滑脂,研究了液态高分子量酚类抗氧剂(L135)、苯三唑衍生物(T551)和噻二唑类衍生物(T561)对复合磺酸钙基润滑脂性能的影响,采用热重分析(TGA)仪评价了润滑脂的热稳定性;利用往复摩擦磨损试验机(MFT-R4000)分析了L135、T551和T561在钢/钢摩擦副下对复合磺酸钙基润滑脂摩擦磨损性能的影响,利用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对磨损表面进行了分析.结果表明:以MACs为基础油制备的复合磺酸钙脂具有优良的热稳定性能;同时MACs复合磺酸钙脂与3种添加剂具有良好的相容性能,表现在MACs复合磺酸钙脂具有更好的减摩抗磨性能,其原因归结为MACs在摩擦副表面形成较为牢固的物理吸附膜和含S、N和Fe等生成的化学反应膜.     

食品级滑石粉对复合铝基润滑脂摩擦学性能的影响

通过白油和稠化剂制备了复合铝基脂,在MFT-5000磨损试验机上研究了食品级滑石粉(Food-grade talc, F-Talc)质量分数对润滑脂摩擦学性能的影响,并采用MFP-D白光干涉仪、电化学工作站及X射线光电子能谱仪(XPS)表征磨痕表面. 结果表明:通过李斯特菌检测发现所制备的润滑脂具有较好的安全性,另外其锥入度和滴点的指标良好;F-Talc能够改善复合铝基润滑脂的热稳定性能和摩擦学性能;与基础脂相比,F-Talc的质量分数为1.0%的润滑脂摩擦系数降低了约25%,磨损体积降低了约47%. 机理分析可知,F-Talc易在摩擦副表面形成润滑膜,且部分F-Talc能够发挥修补及微抛光的作用,提高润滑脂的抗磨性能.      

MoS2基复合薄膜制备及其结构与摩擦学性能研究

利用多靶磁控溅射法制备MoS_2基系列复合薄膜,通过扫描电子显微镜、X-ray衍射、拉曼光谱对薄膜微观形貌及晶体结构进行表征,利用纳米压入表征薄膜硬度及弹性模量,通过微动摩擦磨损试验对比分析了该系列薄膜在大气环境下的润滑性能.研究结果表明:MoS_2薄膜中复合C、Ti元素可有效抑制薄膜生长过程中柱状结构的形成,薄膜更为致密;复合薄膜的摩擦系数及磨损率显著降低.其中,MoS_2+C+Ti三元复合薄膜硬度为7.43 GPa,其弹性模量及弹性恢复量分别为98.1 GPa和61.7%.在大气环境(RH 35%~50%)下,法向载荷10 N时MoS_2+C+Ti薄膜具有最低的磨损率4.67×10–17 m~3/(N·m),该薄膜在不同载荷的微动摩擦试验中均具有最好的承载力.     

MoO3-ZnO/镍基复合涂层制备及其摩擦学性能研究

利用等离子喷涂工艺制备了含氧化物(MoO₃-ZnO)的镍基复合涂层,通过UMT-3球盘式高温摩擦试验机评价了复合涂层在室温、400和800 ℃下的摩擦学性能,并采用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)以及拉曼光谱仪(Raman)等分析手段研究了涂层微观组织、物相组成以及磨损机理. 结果表明:在室温和400 ℃,复合涂层的摩擦系数和磨损率均高于Ni-5%Al金属基底,且随着氧化物含量的增加,润滑和耐磨性能均被削弱,主要表现为磨粒磨损和黏着磨损. 在800 ℃,MoO₃和ZnO的添加可以有效改善复合涂层的摩擦性能,随着其含量的增加,摩擦系数变化不明显,而磨损率逐渐增加. 特别是添加5%MoO₃和5%ZnO的复合涂层在800 ℃摩擦系数低至0.28,磨损率低至4.22×10?5 mm3/(N·m),其良好的高温润滑耐磨性能得益于摩擦表面二元氧化物(NiO、MoO₃和ZnO)和三元氧化物(ZnMoO₄和NiMoO₄)的协同作用.      

摩擦温度对Ni—P基复合刷镀层摩擦学性能的影响

为了考察摩擦温度对Ni-P基复合镀层摩擦学性能的影响,作者按球-盘接触形式推导出了计算摩擦温度的数学表达式,其对Ni-P/WC和Ni-P/BN及Ni-P/MoS_2等几种复合镀层摩擦温度的计算结果与试样表面层的硬度分布显示了良好的对应性。磨损试验结果表明,特别在高PV值的情况下,Ni-P基复合镀层的摩擦学性能主要受摩擦温度的影响。这是因为Ni-P基复合镀层在镀态下呈非晶态组织,受热发生晶化反应后会使硬度上升,但温度过高时硬度却又下降。因此,镀层硬度是依摩擦温度的高低及其在镀层中的梯度分布而呈现出不同的分布特征,从而揭示了Ni-P/WC复合镀层在高PV值条件下显示良好固体润滑性能的原因。     

苯甲酸/硬脂酸钛基润滑脂摩擦磨损性能研究

在实验室制备出苯甲酸/硬脂酸钛基润滑脂,考察了复合钛基润滑脂的摩擦磨损性能及承载能力,并与成品锂基和脲基润滑脂进行对比,利用扫描电子显微镜观察钢球的磨斑表面形貌,并用X射线光电子能谱仪分析钢球磨斑表面主要元素的化学状态.结果表明,复合钛基润滑脂具有较好的减摩耐磨性能和极压承载能力,其摩擦系数与锂基、脲基润滑脂相当,磨斑直径与锂基润滑脂接近,略高于脲基润滑脂的磨斑直径,极压承载能力低于脲基,与锂基相同.在复合钛基润滑脂润滑下,钢球的主要磨损特征为轻微的黏着磨损,其减摩抗磨机制为在摩擦表面生成含钛元素的化学沉积膜.     

原位TiB/凹凸棒石矿物双相增强Ti基复合材料的制备及其摩擦学性能

以Ti、Al、B和凹凸棒石矿物粉体为原料,利用放电等离子烧结(SPS)工艺制备了原位TiB/凹凸棒石矿物双相增强Ti基复合材料,借助扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、显微硬度计和纳米压痕仪等研究了凹凸棒石矿物对原位Ti基复合材料微观组织、物相结构、增强体形态与分布以及微纳力学性能的影响,采用SRV滑动磨损试验机考察了其在油润滑条件下的摩擦学性能,探讨了凹凸棒石改善原位Ti基复合材料力学及摩擦学性能的作用机制.结果表明,SPS工艺制备的原位TiB/凹凸棒石矿物双相增强Ti基复合材料组织致密,原位自生TiB增强体分布均匀,凹凸棒石矿物对复合材料基质相具有明显的细晶强化作用.在摩擦过程中复杂的物理和化学作用下,凹凸棒石矿物与复合材料中的Ti、Al以及对偶钢球的Fe等元素发生摩擦化学反应,在摩擦表面形成了由金属氧化物、二氧化硅、石墨和凹凸棒石矿物等构成的减摩自修复层,从而使钛基复合材料表现出优异的摩擦学性能.     

Ni／聚氨酯纳米复合涂层的制备及其摩擦学性能研究

用超声化学方法制备了纳米Ni微粒，并在此基础上制备了Ni／聚氨酯纳米复合涂层，用X射线衍射仪和透射电子显微镜表征了纳米Ni微粒的结构和形貌以及纳米复合涂层中Ni微粒的分布；用球—盘摩擦磨损试验机评价了Ni／聚氨酯纳米复合涂层的摩擦磨损性能．结果表明：纳米Ni微粒平均品粒尺寸为10nm；纳米Ni微粒均匀分布在Ni／聚氨酯纳米复合涂层中，其颗粒尺寸约为50nm；Ni／聚氨酯纳米复合涂层的摩擦学性能明显优于聚氨酯涂层．     

MoS2基复合薄膜真空高温摩擦学性能及其机理研究

采用闭合场非平衡磁控溅射技术分别制备了纯MoS₂薄膜以及MoS₂-Ti和MoS₂-Ti-TiB₂复合薄膜,利用真空高温摩擦试验机对比考察三种薄膜在真空环境中25～300℃下的摩擦学性能,通过拉曼光谱(Raman)、X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)等分析复合元素对薄膜结构的影响以及摩擦前后薄膜结构的变化,探讨摩擦磨损机理.结果表明：纯MoS₂薄膜以(002)和(100)晶面取向生长,结构疏松,硬度低,在真空不同温度下摩擦寿命很短;Ti和TiB₂复合后,薄膜呈现致密的非晶结构,硬度升高;MoS₂-Ti薄膜在低温下(25和100℃)下具有优异的摩擦学性能,当温度达到200℃以上时,摩擦寿命急剧降低;MoS₂-Ti-TiB₂复合薄膜在25～300℃全温度范围内都保持低的摩擦系数和磨损率,这与其致密的非晶结构、摩擦界面MoS₂ (002)晶面有序化以及高硬度耐高温TiB<...     

纳米碳酸钙作为润滑脂添加剂的摩擦学性能及流变行为研究

使用碳化法制备出三种具有不同粒径的纳米碳酸钙颗粒,利用透射电镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)对其形貌及结构组成进行表征.通过UMT-2摩擦学试验机及RS6000流变仪分别考察了纳米颗粒作为润滑脂添加剂的摩擦学性能及流变学行为,并通过X射线多功能电子能谱仪(XPS)对磨斑表面进行分析.结果表明:所制备的三种纳米颗粒均为方解石结构,可以显著提高基础脂的减摩抗磨性能;添加剂浓度及添加剂尺寸均会影响润滑脂最终的摩擦学性能;在最佳添加浓度和尺寸条件下,能够同时获得最佳的抗磨减摩性能;过高的添加剂浓度会影响润滑脂的结构稳定性,进而影响其摩擦学性能;三种纳米添加剂在磨斑表面形成以碳酸钙为主要成分的润滑膜,纳米颗粒物理性质的差异可能导致其摩擦学性能的差异.     

新型含噻二唑有机硼酸酯在锂基脂中的极压抗磨性能及作用机理研究

合成了两种含噻二唑有机硼酸酯添加剂,利用元素分析、红外光谱和质谱对分子结构进行了表征.对两种化合物的热稳定性进行了考察,发现其具有良好的热稳定性.利用四球式摩擦磨损试验机考察了化合物作为锂基润滑脂添加剂的摩擦磨损性能,结果表明:这两种杂环硼酸酯添加剂能大幅度提高锂基润滑脂的承载能力,并具有良好的抗磨减摩性能,是一类性能优异的新型高效润滑脂添加剂.采用软X射线吸收精细结构光谱(XANES)和X射线光电子能谱(XPS)对这两种添加剂的摩擦学机理进行了初步探讨,结果显示钢球磨损表面形成了含氧化硼、铁的硫化物、铁的氧化物、硫酸亚铁以及有机含氮络合物等多组分的混合边界润滑膜,从而使润滑剂的极压性能和抗磨性能得到明显的改善.     

钢-铜摩擦副自修复锡基半流体脂的摩擦磨损性能研究

采用微米级锡粉与Li基脂、VG32号油混合制备出锡基半流体脂,在改进后的MS-800型四球式摩擦磨损试验机上,对锡基半流体脂润滑下的钢-铜摩擦副进行摩擦试验.采用俄歇电子能谱仪分析了铜试样表面的化学组成及其表面元素分布,用扫描电子显微镜分析了锡脂在铜表面形成修复涂层的厚度及其表面形貌,并与传统润滑抗磨剂ZDTP(T-202)、氯化石蜡(T-301)进行对比.结果表明,所研制的活性锡基半流体脂能够在铜试样表面摩擦形成富含单质锡的较厚涂层(约20μm),且减摩抗磨特性良好,比传统的润滑抗磨剂具有更优异的摩擦学性能.     

油酸修饰纳米氟化钙的萃取法制备及其摩擦学性能

采用萃取法制备了油酸修饰的纳米CaF2,用X射线衍射(XRD)对纳米CaF2粉体样品进行物相分析,同时用透射电子显微镜(TEM)及傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)进行表面形貌和成分分析,并在四球摩擦磨损试验机上评价了CaF2在润滑脂中的摩擦学性能.结果表明,制备的纳米CaF2粒径在23 nm左右,油酸以化学吸附的方式吸附在CaF2纳米核表面;作为添加剂油酸修饰纳米CaF2在润滑脂中具有良好的抗磨性能和极压性能,在高载荷时具有良好的减摩性能.SEM,EDS和XPS分析表明在摩擦过程中形成了由CaF2、CaO、氧化铁和有机添加剂所组成的边界润滑膜,从而使OA-CaF2具有良好的摩擦学性能.     

复合锂基脂制备过程中结构和性能的演变研究

为了研究复合锂基脂在制备过程中稠化剂结构和理化性能的演变,采用SEM分别观察取自制备工艺中不同步骤的6个样品的皂纤维结构,并对其滴点、钢网分油和剪切安定性等理化性能进行了检测,另外对不同冷却工艺生产的复合锂基脂产品同样进行了SEM观察和理化性能检测.结果表明:经过高温炼制和冷却降温过程,复合锂皂发生了从固态向液态,又从液态凝结为固态的相转变,形成许多复合皂的晶核,继而生长成皂纤维,再形成三维网络结构.形成致密而均匀皂纤维结构的关键控制步骤为冷却阶段,其中转釜急冷方式是非常有效的一种冷却方式.     

老化反应对高碱度烷基水杨酸钙胶体结构及抗磨性的影响

采用冷冻蚀刻电镜（ＦＥ－ＥＭ）,傅立叶红外光谱（ＦＴ－ＩＲ）及钙分布测定等研究了高碱度烷基水杨酸钙的老化过程,并探讨了老化机理,老化反应高碱度烷基水杨酸钙胶体粒子变小,胶体中氢氧化钙的相对含量增加,粘度降低,总碱值（ＴＢＮ）升高;老化后样品的清净性及抗磨性明显提高;水、甲醇及氢氧化钙等影响老化效果。     

微凹坑织构表面对脂润滑关节轴承摩擦特性的影响

为研究脂润滑下表面织构对关节轴承摩擦特性的影响,设计和制造了4组表面高度算术平均值相同、表面微凹坑面积占有率分别为7%、10%、15%和21%的关节轴承内圈表面形貌.使用Talysurf CCI Lite非接触式三维轮廓仪对试件表面进行测量,采用ISO25178定义的表面参数对试件表面形貌进行表征.在改造的HDM-20端面摩擦磨损试验机上,采用2#锂基脂润滑在不同载荷、转速条件下进行了一系列摩擦磨损试验,研究了表面形貌参数与摩擦系数的关系.在本试验中,选取表面高度算术平均值Sa和表面峰态Sku等表面高度参数、表面峰区平均材料体积Vmp、表面中心区平均空体体积Vvc和表面谷区平均空体体积Vvv等表面功能参数以及平均谷体积Sdv等表面特征参数对关节轴承表面形貌进行表征.结果表明:各表面参数对摩擦系数的影响不同,将表面高度参数、功能参数和特征参数这几种表面形貌参数结合对关节轴承表面形貌进行表征,更有利于脂润滑下关节轴承表面形貌的摩擦学设计.     

季膦盐离子液体润滑脂的制备及摩擦学规律研究

发展高性能离子液润滑脂是离子液体作为新型润滑材料在摩擦学领域的热点和重点.针对这一问题,用三丁基烷基季膦盐离子液体为基础油,聚四氟乙烯微粉为稠化剂制备了三种具有较高滴点的润滑脂.在钢/钢摩擦副表面摩擦学研究结果表明:与1-辛基-3甲基咪唑磷酸二辛基酯盐离子液体润滑脂相比,在室温和高温(100℃)下,三丁基烷基季膦盐离子液体润滑脂均具有优异的减摩抗磨性能.通过磨斑表面的XPS分析和电场条件下考察离子液体润滑脂摩擦系数变化,推断三丁基烷基季膦盐离子液体润滑脂的减摩抗磨机理为离子液体润滑脂中的聚四氟乙烯与摩擦表面发生摩擦化学反应生成含FeF_2的化学反应膜,以及离子液体阳离子、阴离子以物理吸附的方式在摩擦表面形成稳定吸附膜.