TiN/BN与AlN/BN纳米混合添加剂的摩擦学性能研究

目的探究TiN/BN与AlN/BN两类纳米混合添加剂在油润滑中的摩擦学性能,分析纳米润滑油润滑机理。方法以油酸作为分散剂,提高纳米添加剂在基础油中的分散性能,利用MRS-10A型四球摩擦磨损实验机对不同混合比例、不同添加浓度的TiN/BN与AlN/BN纳米润滑油进行摩擦学性能测试,使用扫描电镜观察磨斑表面形貌,用EDS和XPS检测磨斑表面元素种类及相应化合价态。结果经油酸分散的混合纳米粒子的质量比为1︰1时,纳米润滑油表现出最好的抗磨减摩性能。其中TiN/BN纳米混合添加剂的质量分数为0.6%时,磨斑直径和摩擦系数较基础油分别降低34.97%和16.75%,最大无卡咬负荷提高65.96%;AlN/BN纳米混合添加剂的质量分数为0.2%时,磨斑直径和摩擦系数较基础油分别降低24.49%和11.76%,最大无卡咬负荷提高38.30%。磨斑表面磨痕沟槽深度、宽度减小,表面粗糙度明显降低。结论分散在油液中的AlN、BN、TiN纳米粒子进入摩擦副间发挥承载支撑作用,将滑动摩擦变为滑动-滚动混合摩擦,降低摩擦磨损。进入摩擦副间的AlN纳米粒子由于高表面能特性,沉淀吸附于摩擦表面凹坑处,修复磨损表面,TiN、BN纳米粒子与摩擦表面发生化学反应,生成由Fe-O、Ti-O、BO_x及TiN_xO_y等物质所构成的自修复膜,表现出较好的抗磨减摩及自修复性能。     

纳米铜添加剂在装备修复技术中的应用

考察了纳米铜添加剂在不同润滑油中的减摩抗磨性能,采用扫描电子显微镜对磨损表面进行了形貌和元素分析,模拟实际工况进行了300h的发动机台架试验.结果表明纳米铜添加剂具有良好的减摩抗磨性能,可使润滑油650SN的摩擦系数降低48%,磨痕宽度降低21%;使坦克润滑油50CC的摩擦系数降低40%,磨痕宽度降低33%;使柴油机油15W/40CD和汽油机油15W/40SF的摩擦系数分别降低9%和15%,磨痕宽度分别降低22%和18%.在摩擦过程中,纳米铜添加剂能够在磨损表面形成了一层疏松的自修复膜,这层修复膜隔离了摩擦副之间的直接接触,修复了磨损表面的微损伤,从而起到有效的自修复作用.由纳米铜等添加剂组成的复合型添加剂具有优良的动力性、自修复性和经济性.     

添加Sb纳米颗粒润滑油的摩擦学性能

采用Sb纳米颗粒作为润滑油添加剂,研究其在不同摩擦条件下的摩擦学性能和抗磨减摩机理。采用CFT-1型材料性能测试仪进行往复摩擦试验,并采用SEM和EDS分析润滑油的润滑效果。结果表明:Sb纳米颗粒的添加可以有效地改善润滑油的抗磨减摩性能;在0.50%(质量分数)的添加量下表现出优异的抗磨减摩效果;Sb纳米颗粒不仅可以吸附在摩擦副表面保护基体材料,还可以对磨损表面进行动态自修复。     

钛基纳米润滑添加剂的减摩抗磨及自修复特性对比

针对恶劣工作环境会加剧机械设备摩擦副间的磨损而降低其服役寿命的问题,对比研究3种纳米添加剂TiO2、TiN和TiC在不同工况下的摩擦学性能及其自修复性能。根据SH-T0762-2005标准润滑油摩擦因数测定法,并利用MRS-10A型四球磨损试验机磨斑测量光镜、激光共聚焦显微镜和能量色散谱仪(EDS)对磨损表面进行表征,探讨其润滑抗磨及自修复机理。结果表明:钛基纳米添加剂的加入很好地改善了润滑油的抗磨减磨性能,并使其具有一定的自修复性能;当钛基纳米质量分数为0.5%时,其减摩抗磨性能达到最佳。3种纳米添加剂中,对润滑油减摩抗磨性能改善效果最好的是纳米TiO2,而自修复效果最好的则为纳米TiN。故纳米TiN和纳米TiO2作为润滑油添加剂,具有较好的减摩抗磨和自修复能力。     

金属自修复添加剂浓度对铸铁-铸铁摩擦副摩擦磨损性能的影响

在MMU-5G材料端面摩擦磨损试验机上,研究了自修复添加剂浓度对铸铁-铸铁摩擦副的摩擦磨损特性的影响,考察了铸铁摩擦表面自修复膜的形成情况,借助SEM和EDS分析了摩擦副的表面形貌和成分.试验结果表明:添加剂浓度对铸铁-铸铁摩擦副摩擦磨损性能影响显著,试验中3 %添加剂油样对HT200/HT200摩擦副的减摩和抗磨效果最好;铸铁-铸铁摩擦副在自修复添加剂作用下对磨时,试样表面无自修复保护膜生成,研究认为铸铁的金相组织和机械性能是导致自修复膜无法产生的根本原因,但添加剂颗粒物理作用对铸铁的减摩和耐磨效应显著.     

表面修饰纳米硼酸钙的制备及摩擦学性能

制备了表面修饰油酸的纳米硼酸钙添加剂,利用XRD、TEM和IR对其形貌及结构进行了表征,采用离心分离法考察了纳米硼酸钙在润滑油中的稳定性,在四球摩擦磨损试验机和SRV试验机上考察了油品的抗磨减摩性能,并用X射线光电子能谱(XPS)探讨了其润滑机理.结果表明:纳米硼酸钙添加剂具有良好的分散性、稳定性和抗磨减摩性能;沉积膜和反应膜的生成对抗磨减摩性能有决定作用.     

不同粒径的锑纳米颗粒在润滑油中的分散性与摩擦性能北大核心CSCD

以硅烷偶联剂KH-570为表面改性剂,采用机械球磨法制备了不同粒径的锑纳米颗粒。将不同粒径的锑纳米颗粒添加到900SN基础油中作为试验润滑油。通过测试润滑油的吸光度考察了锑纳米颗粒在润滑油中的分散稳定性;利用往复式摩擦实验研究锑纳米颗粒作为润滑油添加剂的摩擦学性能。研究结果表明:表面改性的锑纳米颗粒由于具有空间位阻效应,表现出良好的分散性。粒径越小,分散性越好;由于锑纳米颗粒可填补到磨损表面的微坑处,其在900SN润滑油中具有优良的减摩润滑效果。粒径越小,其对磨损表面的修复效果越好。当锑纳米颗粒粒径为40 nm时,其在试验润滑油中具有很好的分散性,并表现出优异的减摩抗磨性能。     

不同粒径的锑纳米颗粒在润滑油中的分散性与摩擦性能

以硅烷偶联剂KH-570为表面改性剂,采用机械球磨法制备了不同粒径的锑纳米颗粒。将不同粒径的锑纳米颗粒添加到900SN基础油中作为试验润滑油。通过测试润滑油的吸光度考察了锑纳米颗粒在润滑油中的分散稳定性;利用往复式摩擦实验研究锑纳米颗粒作为润滑油添加剂的摩擦学性能。研究结果表明:表面改性的锑纳米颗粒由于具有空间位阻效应,表现出良好的分散性。粒径越小,分散性越好;由于锑纳米颗粒可填补到磨损表面的微坑处,其在900SN润滑油中具有优良的减摩润滑效果。粒径越小,其对磨损表面的修复效果越好。当锑纳米颗粒粒径为40 nm时,其在试验润滑油中具有很好的分散性,并表现出优异的减摩抗磨性能。     

含合成蛇纹石纳米管润滑油对镁合金摩擦学性能的影响EI北大核心CSCD

采用水热合成法制备具有蛇纹石结构的纳米管状羟基硅酸镁粉体,利用SRV磨损试验机考察纳米管状羟基硅酸镁粉体作为润滑油添加剂对镁合金/GCr15钢摩擦副摩擦磨损性能的影响,利用扫描电镜、X射线能谱仪、X射线光电子能谱仪、透射电镜、纳米压痕仪等表征分析镁合金磨损表面,探讨蛇纹石纳米管对镁合金的减摩自修复机理。结果表明:蛇纹石纳米管能够显著降低镁合金的摩擦因数和磨损体积,当蛇纹石添加量为0.3%、载荷为20 N、频率为20 Hz时,摩擦因数和磨损体积与基础油润滑下相比降幅最大,分别为64.07%和61.58%。摩擦过程中蛇纹石与摩擦副表面发生摩擦化学反应,在镁合金表面生成了由SiO_(2)、(Mg/Fe)_(2)SiO_(4)、MgSiO_(3)等硬质陶瓷颗粒和MgO、Fe_(2)O_(3)等金属氧化物以及石墨、ZnS、蛇纹石纳米管等组成的非晶/纳米晶结构自修复膜,自修复膜优异的力学性能显著改善了镁合金的摩擦学性能。     

纳米添加剂对GCr15/1045钢摩擦磨损性能的影响

随着纳米科技的发展和对纳米材料功能特殊性的认识,纳米材料作为添加剂开始越来越多的应用到机械的润滑和抗磨自修复研究中。文中利用PLINT NENE-7型磨损试验机,以中石油兰州润滑油厂生产的中负荷工业闭式齿轮油L-CKC220作为基础油研究了纳米氮化铝、纳米碳化硅和油溶性纳米铜合金作为添加剂对GCr15/1045钢摩擦副滑动摩擦磨损特性的影响。分析不同纳米材料对摩擦因数曲线、磨斑形貌(SEM)及EDX能谱分析图的影响。结果表明:3种纳米添加剂均能使摩擦副的摩擦因数明显降低;纳米氮化铝和油溶性纳米铜合金作为添加剂具有良好的减摩和抗磨性能,分别使摩擦系数降低33.3%和28.6%,并能非常明显的沉积在摩擦副表面;纳米碳化硅的性能较差。     

含氮硼酸酯对轧制铝板摩擦学性能及表面质量的影响

目的探讨含氮硼酸脂的摩擦学性能及轧制润滑性能。方法合成一种新型含氮硼酸酯挤压抗磨添加剂(NB)。将合成的含氮硼酸酯分别和磷酸三甲苯酯、磷酸三丁酯进行复配后加入铝材轧制基础油中,配制成多种铝材轧制润滑油。利用四球摩擦磨损试验机考察多种铝材轧制润滑油摩擦学性能,利用轧制实验考察其轧制润滑性能,利用扫描电子显微镜观察轧后表面形貌。对多组样品的磨斑直径、摩擦系数、最大无卡咬负荷、轧制压力、轧制摩擦系数、最小可轧厚度和轧后表面质量进行对比,探究含氮硼酸酯复配比例对铝材轧制润滑油摩擦学性能和轧制润滑性能的影响。结果当含氮硼酸酯和磷酸三甲苯酯、磷酸三丁酯的复配系数为0.5和0.25时,样品的摩擦系数分别降低了35.2%和18.4%,磨斑直径分别降低了48.4%和19%,表现出比单体添加剂更好的抗磨减摩效果。轧制实验也表明,添加含氮硼酸酯后,实验轧制压力降低到了164 MPa和160 MPa,轧制摩擦系数降低到了0.076和0.078,最小可轧厚度分别减少了23%和21%。轧后铝板表面平整,犁沟深浅均一,表面质量好。结论铝材轧制基础油中加入含氮硼酸酯后,改善了摩擦学性能和轧制润滑性能。含氮硼酸酯分别与磷酸三甲苯酯、磷酸三丁酯复配后具有良好的协同效应,轧件表面质量好。     

微纳米层状硅酸盐矿物润滑材料的摩擦学性能研究

对微纳米层状硅酸盐矿物粉的摩擦学性能进行了研究.将微纳米层状硅酸盐矿物质量比为0.5%分散在汽油机润滑油SJ10W/40中,利用摩擦磨损实验机考察其减摩抗磨及自修复性能,与润滑油SJ10W/40进行对比.采用扫描电子显微镜(SEM)分析试样磨痕表面的形貌和元素组成,并进行了EDS能谱分析.试验结果表明:与润滑油SJ10W/40相比,含层状硅酸盐矿物油样润滑的摩擦副,摩擦因数降低了71.6%.SEM分析表明磨痕处有着与基体材料不同的修复区域,该修复区域沉积着Si、Mg等元素.这些说明微纳米层状硅酸盐矿物润滑材料具有优良的减摩抗磨和自修复性能.     

纳米铜添加剂在装备修复技术中的应用

考察了纳米铜添加剂在不同润滑油中的减摩抗磨性能，采用扫描电子显微镜对磨损表面进行了形貌和元素分析，模拟实际工况进行了300h的发动机台架试验。结果表明：纳米铜添加剂具有良好的减摩抗磨性能，可使润滑油650SN的摩擦系数降低48%，磨痕宽度降低21%；使坦克润滑油50CC的摩擦系数降低40%，磨痕宽度降低33%；使柴油机油15W/40CD和汽油机油15W/40SF的摩擦系数分别降低9%和15%，磨痕宽度分别降低22%和18%。在摩擦过程中，纳米铜添加剂能够在磨损表面形成了一层疏松的自修复膜，这层修复膜隔离了摩擦副之间的直接接触，修复了磨损表面的微损伤，从而起到有效的自修复作用。由纳米铜等添加剂组成的复合型添加剂具有优良的动力性、自修复性和经济性。     

碳量子点的摩擦学研究进展

机械设备的摩擦和磨损，造成了大量材料和能量消耗。碳量子点（Carbon Quantum Dots,CQDs）是一种新型零维纳米材料，具有独特的物化性质和良好的摩擦学性能，能够提高基础油的润滑性，延长机械设备的使用寿命，逐渐成为润滑领域中绿色、有前途的减摩抗磨材料。首先简要概述制备CQDs的至上而下和至下而上的两大类方法，然后着重介绍了CQDs作为润滑添加剂表面功能化、杂原子掺杂、纳米复合材料制备3种改善摩擦性能的策略，通过梳理CQDs基纳米材料作为减摩抗磨剂添加剂在摩擦学领域的应用实例，发现与其他纳米材料相比，CQDs具有超小的尺寸、表面官能团可调、分散性好、吸附稳定性好、毒性低、环境友好、易合成、成本低等优点，这些独特的性质造就了其优异的减摩抗磨性，证明了CQDs基纳米材料在摩擦学中拥有巨大的应用潜力。之后对CQDs作为润滑油添加剂的滚动轴承效应、形成润滑保护膜、填充修复效应和抛光效应4种润滑机制进行了总结和分析。最后概述了目前CQDs在摩擦学领域一些亟待解决的关键性问题，并展望了CQDs在未来摩擦学领域应用的发展趋势。CQDs在润滑领域的成功应用为具有更好减摩和抗磨性能的下一代碳纳...     

TiNi60合金在油润滑下的超滑行为(英文)

研究了4种润滑油(蓖麻油、菜籽油、透平油、石蜡油)对TiNi60合金润滑性能的影响。研究发现,TiNi60合金在可再生蓖麻油润滑下呈现出摩擦因数为0.008的超滑现象。TiNi60合金在干摩擦及4种润滑油下的销-盘摩擦磨损实验研究表明:TiNi60合金在油润滑下具有优异的摩擦学性能,蓖麻油的润滑性能最优,摩擦因数最小,长时间摩擦后摩擦副表面无可测磨损。超滑机理归纳为极性高、碳链长的蓖麻油在TiNi60合金表面形成了边界润滑膜以及摩擦诱发的解离—OH基团形成屏蔽表面有关。     

高铼酸锌宽温度混杂润滑行为探索

采用水溶液法制备了高铼酸锌粉末,并通过表面活性剂将一定质量分数的高铼酸锌分散到聚α烯烃基础油中。利用MMW-10四球试验机和UMT-2M摩擦试验机分别测试了高铼酸锌作为油品添加剂的极压性能和宽温域的减摩性能。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)等分析了高铼酸锌物相、磨痕形貌及磨痕表面元素价态。四球试验结果表明:经含质量分数0.5%高铼酸锌添加剂油品润滑的摩擦因数以及磨斑直径较纯基础油分别降低了13.3%和16.8%,高铼酸锌可以提高油品的润滑性能。宽温度摩擦试验表明:随着温度上升,含有高铼酸锌添加剂油品润滑的摩擦副摩擦因数较纯基础油润滑的摩擦因数均有不同程度的降低。这主要是因为高铼酸锌固有的质软属性,以及在高温段发生晶形转变,在摩擦表面与基体自生的氧化物共同形成了减摩层,降低了摩擦因数。     

纳米结构对二硫化钼摩擦学性能的影响

目的探究二硫化钼结构以及尺寸对其宏观摩擦学性能以及滑移机制的影响。方法采用水热法制备了尺寸不同的二硫化钼微球花,并与购买的商业化块状二硫化钼以及单层二硫化钼进行对比,将四种二硫化钼粉末在乙醇中进行分散,采用喷涂的方式在硅基底上制备了四种二硫化钼涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对粉末和涂层的形貌、结构进行了表征,并对比研究了涂层的摩擦学性能,通过光学显微镜观察了对偶的形貌,利用SEM和TEM对摩擦界面的结构和形貌进行了研究。结果四种二硫化钼材料均为层状结构的纳米片或微片组成,摩擦系数平稳且均小于0.05。块状二硫化钼寿命最短,摩擦界面覆盖了较少的润滑膜;单层二硫化钼摩擦系数平稳,且寿命最长,摩擦界面由大量纳米片组成,摩擦过程主要是单纯的物理剥离;二硫化钼微球花的寿命介于二者之间,微球花在摩擦力的作用下很容易发生剥离,在摩擦过程中起润滑作用的是剥离的二硫化钼纳米片,摩擦界面覆盖了较厚的致密润滑膜。二硫化钼微球花摩擦后,层间距由0.62 nm增至0.7 nm,层间距的增大有利于良好的润滑。结论尺寸对二硫化钼的滑移机制有影响,从而显著影响其耐磨寿命,层数和尺寸的减小有利于耐磨寿命的提升。     

铁基金属摩擦副表面自修复层分析

目的分析不同工况对表层自修复层的影响,探究羟基硅酸镁纳米管在摩擦磨损过程中的作用机理。方法以人工合成的羟基硅酸镁纳米管Mg3Si2O5(OH)4为自修复添加剂,在油润滑实验条件下进行铁基金属摩擦副摩擦磨损实验。利用SEM、EDS、激光拉曼光谱仪及显微维氏硬度计分别对自修复层厚度、自修复层元素组成、自修复层表面结构及自修复层表面显微硬度进行表征。结果在转速为1000、2000 r/min时,载荷为200、300、400 N的实验条件下,表层均有自修复层的生成。在转速为2000 r/min、载荷为400 N时,表层自修复层的厚度最大。实验过程中,摩擦副得到修复,出现负磨损,自修复层的主要元素为C、O、Fe等。高转速载荷工况下,其摩擦系数相比基础油下降0.008。自修复层为类金刚石结构,其平均硬度值在673HV左右,为基体的1.87倍。结论羟基硅酸镁、基础油及磨屑三者共同作用,在高能摩擦作用下合金化,形成高硬度的类金刚石结构修复层,能有效保护摩擦副工作面,并延长寿命。加大实验载荷与实验转速,能加速自修复层的形成,实现摩擦副负磨损,并降低摩擦系数。