纳米二氧化铈润滑油添加剂的摩擦学特性

用适当的表面活性剂对纳米二氧化铈粒子进行表面改性处理,采用透射电镜(TEM)和X-射线衍射法(XRD)观察与测量纳米二氧化铈粒子的形貌、结构和平均直径。将改性后的纳米二氧化铈粒子作为润滑油添加剂,采用四球摩擦磨损试验机测定添加纳米二氧化铈粒子的润滑油的摩擦学性能。利用扫描电镜(SEM)观察磨斑表面形貌以及纳米二氧化铈粒子在摩擦表面的形态等,并探讨了纳米二氧化铈粒子具有优良摩擦学性能的机制。结果表明,经表面改性的纳米二氧化铈在润滑油中具有良好的分散、稳定性;纳米二氧化铈粒子的添加量为0.6%(质量分数)左右时,润滑油在室温与较高温度下均具有优良的减摩、抗磨作用。     

环保型纳米润滑材料的研究

从环保角度,选择了两种纳米材料作为润滑油抗磨、极压添加剂。介绍了纳米材料的制备,根据亲水亲油平衡值(HLB)选择了合适的表面活性剂,并将其加入到含有单种或两种复合纳米粒子的润滑油中进行表面改性,采用四球摩擦磨损试验机测定含纳米粒子的润滑油的摩擦学性能。结果表明:含纳米粒子的润滑油具有良好的抗磨减摩性能,且含复合纳米粒子的润滑材料的抗磨减摩性能比单种纳米粒子的润滑材料的抗磨减摩性能好。这里还探讨了纳米润滑材料的抗磨减摩机理。     

添加油酸修饰的纳米Fe3 O4粒子润滑油的摩擦学性能研究

利用化学共沉淀法制备了平均粒径为10nm、油酸表面修饰的Fe3O4粒子，并对其作为润滑油添加剂的摩擦学性能进行了研究。试验结果表明，添加油酸修饰的纳米Fe3O4粒子的润滑油表现出了较好的抗磨减摩性能，但是，纳米粒子的添加量有一最佳值。与基础油相比，添加纳米Fe3O4粒子润滑油的摩擦因数最大降低了26％，磨损量降低了28％。在摩擦磨损过程中，添加纳米Fe3O4粒子润滑油的摩擦力矩的变化表现出了时间效应。添加纳米Fe3O4粒子润滑油摩擦磨损后的磨痕表面比基础油摩擦磨损后的磨痕表面光滑，可以推测，纳米Fe3O4粒子对摩擦表面的抛光作用提高了润滑油的摩擦学性能。     

表面修饰氟化镧纳米粒子的制备及摩擦学性能研究

采用化学沉淀法以氟化物(NaF)和稀土氯化盐(LaCl3)为原料制备LaF3纳米粒子;采用透射显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)对纳米粒子的结构和形貌进行表征及分析;用硅烷偶联剂KH550对其表面改性,在高速高温摩擦磨损试验机上研究改性后的LaF3纳米粒子添加到纯基础油中的摩擦学性能,分析其抗磨减摩机制。结果表明,LaF3纳米粒子添加到润滑油中能提高其摩擦学性能,起到减摩耐磨效果;摩擦过程中LaF3纳米粒子渗透到试件中,起到修复作用。     

油润滑纳米添加剂摩擦学设计及研究中几个值得商榷的问题

从材料学、化学、摩擦学、表面工程角度分析阐述了纳米润滑油添加剂组分选择、分散稳定修饰剂设计、摩擦学性能评价和机理研究方面存在的几个问题和认识上的一些误区．指出在作油润滑纳米润滑材料的摩擦学设计时，所选择的纳米材料应对酸、氧特别是热氧和纳米修饰剂表现出惰性；对普通摩擦副来说，纳米粒子的“分子轴承”作用机制其作用微乎其微的。当摩擦副相互接近程度达到介观或微观尺度时．纳米微球的“分子轴承”作用才明显，产生润滑甚至超润滑；对普通摩擦副而言，纳米粒子在短时间内的机械抛光作用并不会太明显，而长期抛光作用则取决于摩擦过程中纳米粒子机械抛光作用和机械摩擦磨损作用两者之间的竞争。     

纳米ZnS粒子作为润滑油添加剂摩擦学性能研究

采用均匀沉淀法制备了硬脂酸修饰的纳米ZnS粒子,用四球摩擦磨损试验机考察了其作为润滑油添加剂的摩擦学性能,并用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪对磨斑进行了表面分析.结果表明:在一定添加量范围内,硬脂酸修饰的纳米ZnS粒子可明显改善基础油的摩擦学性能;在摩擦过程中,纳米ZnS粒子在摩擦表面的沉积和通过摩擦化学反应生成的化学反应膜,显著提高了基础油的抗磨减摩性能.     

油酸修饰纳米粒子的摩擦学性能比较

利用化学法合成了表面为油酸所修饰的PbS、PbO和ZnS纳米粒子,由于无机纳米粒子表面有一层由油酸组成的长链有机化合物,使得所修饰的PbS、PbO和ZnS纳米粒子在基础油中有良好的分散性,能够作为润滑油添加剂。用四球摩擦磨损试验机分别考察了它们作为润滑油添加剂的摩擦学行为,结果表明,无机纳米核的化学组成、大小,以及摩擦过程中所形成边界润滑膜的成膜机制对油酸修饰纳米粒子作为润滑油添加剂的摩擦学性能影响不大,所合成的油酸修饰PbS、PbO和ZnS纳米粒子作为润滑油添加剂都能够明显提高基础油的减摩抗磨性能。     

纳米CaCO3、Cu混合物润滑油添加剂的摩擦学性能

采用纳米碳酸钙、纳米铜粒子混合物作为润滑油添加剂，利用四球摩擦磨损试验机考察了含纳米碳酸钙、纳米铜粒子添加剂的润滑油的摩擦学性能；用扫描电子显微镜（SEM）考察了磨痕表面的形貌；用原子力显微镜和扫描电子显微镜（SEM）观察分析了在磨损表面纳米粒子的形态与分布。研究结果表明，纳米碳酸钙、纳米铜的混合粒子的总添加量为0.6％，质量比为1：1时，润滑油具有最佳的摩擦学性能；润滑油中纳米碳酸钙、纳米铜混合物粒子添加剂的优良摩擦学性能与纳米粒子在表面存在形态相关。     

W/O微乳液法制备表面修饰纳米氟化镧润滑油添加剂

采用聚异丁烯丁二酰亚胺T152/S-80复合表面活性剂(w(Span80)∶w(Tween20)=2∶3(质量比))/异丁醇/500SN基础油/氟化铵水溶液W/O微乳液体系构建微反应器,通过原位表面修饰制备了含纳米LaF3粒子的液体润滑油添加剂,同时,采用洗涤法制备了干粉纳米LaF3。采用X-射线衍射仪(XRD)和透射电镜(TEM)分析了纳米LaF3粒子的结构和形貌。分别将液体添加剂和干粉加入基础油中,采用离心沉降法考察了不同后续分离方法得到的纳米粒子在基础油中的分散稳定性,用四球机考察了它们的摩擦学性能,最后采用扫描电子显微镜(SEM)观察了磨斑表面形貌。结果表明:所构建的微反应器制备的颗粒状纳米LaF3平均粒径在10~15 nm之间;纳米粒子在基础油中的分散稳定性对其摩擦学性能影响很大,液体添加剂中的纳米粒子在基础油中的分散稳定性和摩擦学性能大大高于干粉粒子;液体添加剂中的表面活性剂不仅有利于纳米粒子在基础油中的稳定分散而且有减摩作用。     

表面修饰纳米铜粒子的制备及其摩擦学性能

以微乳化化学还原法制备出表面修饰纳米铜粒子,它们在基础油中显示出良好的油溶性,在苯、甲苯等有机溶剂中有良好的分散性和分散稳定性。用四球摩擦磨损试验机考察了其在26#白油中的摩擦学性能,并对其摩擦化学作用机制进行了研究。结果表明,表面修饰纳米铜添加剂具有良好的抗磨和承载能力。磨斑的表面分析表明,纳米铜添加剂在边界润滑下形成了一层厚度约为13nm含单质铜的沉积膜是其具有良好摩擦学性能的主要原因。     

涉水工程装备用聚合物摩擦副材料改性技术研究进展

聚合物作为摩擦副材料在涉水工程装备上应用前景广阔,然而与金属材料相比,聚合物材料存在强度低、蠕变、老化以及吸水等固有缺陷,并且在低速重载工况下难以形成完整的润滑水膜而导致零部件出现严重的磨损与振动问题,随着涉水工程装备运动副所面临复杂多样的极端环境和苛刻工况,极大地限制了聚合物材料作为摩擦副部件在涉水工程装备领域的应用。分析了聚合物材料在涉水极端环境中的主要摩擦学问题和面临的挑战,并从辐照与等离子体表面改性技术、填料共混复合改性技术、织构化表面调控技术,以及功能化水润滑表面调控技术4个方面,综述目前国内外关于涉水工程装备用聚合物摩擦副材料改性技术的研究进展,最后对涉水工程装备用聚合物摩擦副材料的制备技术和摩擦学研究方向进行总结和展望。     

石墨干膜润滑剂在碳钢表面摩擦磨损性能试验研究*

传统油或脂润滑剂在极端工况环境下无法满足碳钢类零件的减摩要求,采用干膜润滑剂是提高极端工况环境下碳钢表面摩擦磨损性能的可行性方法。采用超声波分散方法制备以石墨粉末为基体的干膜润滑剂,使用压力喷涂技术使其沉积在碳钢试件表面,在端面摩擦试验仪中开展干摩擦和石墨干膜润滑剂润滑下摩擦磨损性能对比性试验研究。试验结果表明：石墨干膜润滑剂在碳钢表面的沉积效果较好,沉积的石墨干膜润滑剂具有较好的润滑性能,可以有效地保护碳钢表面不被过度磨损;喷涂石墨干膜润滑剂的碳钢试件的工作寿命随着压力载荷和主轴转速的增大而缩短,负载和滑动速度的联合作用会加速涂层向稳定方向的过渡;磨损过程中形成的微观润滑剂颗粒会形成颗粒流润滑,适当添加石墨颗粒粉末可能会延长润滑剂正常发挥减摩作用的时间。制备的石墨干膜润滑剂为碳钢在极端工况环境下的减摩提供了支持。     

Adsorption control of synovia constituents on artificial joint materials by means of an electric field: evaluation of tribological characteristics

The supplemental lubrication mechanism by means of an electric field was proposed to reduce friction and wear for the advanced joint prosthesis with the low elastic modulus bearing surface. The possibility of application of this mechanism to the prosthesis was investigated by the fundamental and experimental procedures in simplified sliding conditions. Conductive silicon rubber was used as the low elastic modulus surface. The counterfaces were a titanium alloy and a stainless steel. Protein (gamma-globulin) in lubricant appeared to cause the tribological characteristic to deteriorate in the mixed lubrication regime. High friction seemed to be brought about by the obstruction against the entraining of the fluid flow and the high shear stress due to the microbonding between the asperities of bearing surfaces, which were derived from the adsorbed protein on the hydrophobic surfaces. The repulsive force between the adsorbed film and the bearing materials by means of the d.c. electric field, and the continuous change in polarity on the surface by means of the a.c. electric field appeared to affect the adsorbed film adjacent to the bearing material, so that friction and wear were varied.     

机械密封补偿机构中辅助O形密封圈摩擦磨损性能的试验研究

在分析橡胶材料干摩擦和水润滑摩擦两种摩擦机理的基础上,采用INSTRON高频疲劳试验机对O形密封圈在这两种状态下的摩擦力进行了测试。试验获得了不同滑移速度下摩擦系数与载荷的关系以及不同载荷下摩擦系数与滑移速度之间的关系。结果表明:水润滑状态下由于密封接触面能够形成润滑水膜,摩擦力较小,更适合长期稳定运转。     

弹性材料表面织构对摩擦副润滑性能的影响

为了研究弹性材料表面微织构对摩擦副空化现象和润滑特性的影响,建立考虑空化效应的二维弹性织构计算模型,采用流固耦合方法计算润滑流场与材料变形之间的相互作用。对比刚性材料表面微织构,从弹性模量、滑动速度、微织构深度以及织构间距等方面分析弹性材料表面织构对摩擦副润滑性能的影响,通过实验验证模拟结果的准确性。结果表明：弹性织构摩擦副比刚性织构摩擦副摩擦因数更小,润滑性能更好;存在最优织构深度,使得弹性织构摩擦副的摩擦力最小且承载力最大;适当增大滑动速度以及织构间距可以提高弹性摩擦副的润滑性能;随着弹性模量的降低,弹性变形和油膜厚度增加,空化现象更为显著,摩擦副的润滑性能得到提升。     

Hydrodynamic Lubrication of Microdimple Textured Surface Using Three-Dimensional CFD

Surface texturing has been recognized to be very efficient in modifying the tribological performances of sliding surfaces. In the present article, a three-dimensional hydrodynamic lubrication model of the incompressible Newtonian fluid is proposed on the textured surface with a single spherical cap microdimple based on the full Navier-Stokes equation. The three-dimensional pressure field and velocity field of lubrication film are obtained by employing the finite volume method (FVM). The effects of geometric parameters and Reynolds number on pressure field, load-carrying capacity, friction force, and friction coefficient are investigated. Numerical simulation led the authors to conclude that the load-carrying capacity of the lubrication film is monotonously enhanced with increasing microdimple width and Reynolds number, and a reverse tendency is obtained for friction force and friction coefficient. The dimensionless optimum microdimple depth increases with the increase of the width and decreases with the increase of the Reynolds in the range of 0.80–2.00, which is responsible for the largest load-carrying capacity and the smallest friction coefficient. It has also been found that the optimum depth becomes a critical value to produce a vortex in the bottom of the dimple. Further analysis indicates that the optimum dimple depth becomes a transition of lubrication mode from hydrodynamic to mixed lubrication for a textured surface with a fixed microdimple.     

Effect of applied voltage on friction and wear characteristics in mixed lubrication

The effect of an electric field applied between rubbing surfaces on friction and wear characteristics was examined using a ballon-disc testing apparatus under different lubrication conditions. The lubrication conditions were changed by changing the viscosity of the lubricants. By applying an electric field between the rubbing surfaces, the oxidation of the rubbing surface at the anode side is enhanced, and suppressed on the cathode side surface. The oxide film formed on the anode surface being harder than the bulk steel, the rubbing surface at the anode side was little worn, but that at the cathode side was abrasively worn. This wear characteristic could be utilised to attain favourable running-in. The application of an electric field, however, is considered to promote the breakdown of any EHL film formed. Therefore the effect of the application of an electric field between rubbing surfaces is influenced by the lubrication condition that is being tested.     

表面织构对水润滑轴承混合润滑性能的影响

为分析表面织构对水润滑轴承混合润滑性能的影响,基于平均Reynolds方程及JFO空化边界条件建立带有表面织构的水润滑轴承混合润滑模型并数值求解,获得不同织构参数下水润滑轴承的Stribeck曲线。研究结果表明:表面织构是否能改善润滑性能与其深径比及面密度参数密切相关,织构的引入并不一定能降低水润滑轴承的摩擦因数;表面织构的面密度和深径比存在最优值,能使水润滑轴承获得最大的膜厚比与最小的摩擦因数,并在较低的转速下由混合润滑状态进入流体动压润滑状态。     

脂肪酶Novozym435改性大豆油的摩擦学性能研究

为提高食用大豆油作为润滑剂的抗磨性能,在超声振动条件下采用脂肪酶Novozym435作为催化剂使食用大豆油中的不饱和脂肪酸与甲醇进行环氧化反应,在温和反应环境下合成一种改性大豆油.利用红外、拉曼光谱仪对其结构进行表征,使用同步热分析仪TG-DSC考察其热氧化稳定性,在四球机上考察其摩擦磨损性能,用扫描电子显微镜、三维表...     

表面粗糙度对配流副润滑特性的影响

为研究表面粗糙度对轴向液压柱塞泵马达配流副润滑特性的影响,引入Weierstrass-Mandelbort分形函数,对不同幅值的表面粗糙度的表面形貌进行二维和三维模拟,建立考虑表面粗糙度的流固热耦合下的配流副油膜润滑模型,采用中差分形式的有限差分法和松弛迭代法对其进行数值求解,并分析油膜厚度、油膜压力、油膜承载力、摩擦因数等性能参数随着表面粗糙度幅值变化的规律。通过盘-盘形式的配流盘-缸体摩擦磨损试验,得到不同幅值的表面粗糙度下配流副摩擦因数,对所建立的数学模型进行验证。数值计算结果表明,表面粗糙度幅值的增大会引起油膜承载力增大,但也会引起最大油膜压力和摩擦因数的增大,导致摩擦性能下降。摩擦磨损试验发现,表面粗糙度增大,配流盘表面摩擦磨损情况加剧,配流副润滑性能和耐磨性能整体降低。因此在配流盘表面加工处理中,应适当降低其表面粗糙度。