纳米二氧化铈与蛇纹石混合物作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究

采用表面活性剂将蛇纹石、纳米二氧化铈以及他们的混合物稳定分散于PAO4基础油中,利用摩擦磨损试验机分别考察蛇纹石、纳米二氧化铈以及蛇纹石与二氧化铈混合物作为润滑油添加剂的摩擦学性能,借助金相显微镜观察磨损表面形貌并测量磨斑直径,并采用能量色散谱仪(EDS)分析磨损表面的元素组成。结果表明:蛇纹石、纳米CeO_2和蛇纹石/CeO_2复合颗粒都可以显著改善润滑油的减摩抗磨性能,而添加蛇纹石/CeO_2复合添加剂的润滑油的摩擦学性能更佳,其中添加质量分数0.25%纳米二氧化铈与0.25%蛇纹石混合物的润滑油的摩擦学性能最佳。蛇纹石/CeO_2复合颗粒优异的摩擦学性能归因于其在磨损表面形成了吸附膜和Fe_2O_3、SiO_2化学反应膜,其中Ce元素可能起到了催化剂的作用。     

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。     

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。     

含纳米碳酸钙、稀土粒子润滑油的摩擦学性能

采用透射电子显微镜（TEM）观察、测定了纳米碳酸钙、稀土（RE）粒子形貌和粒径；制备了含不同浓度与比例的纳米碳酸钙、稀土复合粒子的润滑油，并在四球摩擦磨损试验机上考察了其摩擦学性能；采用扫描电子显微镜与X射线光电子能谱仪分析了磨损钢球表面的形貌、化学组成。研究结果表明，纳米碳酸钙、稀土粒子的最佳的添加量为0.6%，最佳配比为w（CaC03）：w（RE）=1：1；该润滑油具有优良的抗磨、减摩性能；其抗磨、减摩机理与纳米粒子存在形态以及摩擦化学作用有关。     

纳米碳酸钙、稀土复合粒子用作润滑油添加剂的研究

选择合适的表面活性剂制备含纳米碳酸钙和纳米稀土复合粒子添加剂的润滑油,采用四球摩擦磨损试验机考察了润滑油的摩擦学性能;用扫描电镜与X射线光电子能谱仪分析了磨损钢球表面的形貌、化学组成和状态。结果表明：纳米碳酸钙、纳米稀土复合粒子的最佳添加方式为：CaCO3与RE质量比为1：1,总质量分数为0．6％;此时润滑油具有最佳的抗磨、减摩性能,润滑油的抗磨、减摩机理与纳米粒子存在形态以及它们的协同作用有关。     

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。     

纳米Sn粒子的制备及其作润滑油添加剂的摩擦学性能研究

用化学还原法制备了表面经油酸修饰的纳米Sn粒子,并在透射电镜(TEM)下观测到所制备的纳米Sn粒子呈球形、平均粒径为20 nm。在MSR-10D四球摩擦磨损试验机上考察了纳米Sn粒子作为CF-4 15W/40润滑油添加剂的摩擦学性能,并在扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)上对钢球磨斑表面进行了形貌观测和表层成分分析。试验结果表明,纳米Sn粒子作为润滑油添加剂具有一定的减摩性能和较好的抗磨性能,当所添加的体积分数仅为0.1%时,添加纳米Sn粒子润滑油的摩擦力比基础油降低了16.64%,其磨斑直径比基础油减小了38.4%。分析认为,纳米Sn粒子通过隔离摩擦表面而改善了润滑油的减摩抗磨性能。     

纳米陶瓷添加剂在润滑油中的摩擦学性能研究

采用摩擦磨损试验机考察了纳米陶瓷添加剂的抗磨和极压性能,利用扫描式电子显微镜观察磨损表面的形貌,对它的摩擦学性能进行了研究.结果表明:当润滑油中含有少量纳米陶瓷粒子时,就能大幅度提高润滑油的抗磨和极压性能,其最佳含量为3%,与ZDDP进行对比的试验显示,在低负荷长时间磨擦性能方面ZDDP远不如纳米陶瓷添加剂,含有纳米陶瓷添加剂的润滑油在低负荷长时间摩擦过程中,主要发生的是疲劳磨损和擦伤.     

蒙脱土/Cu复合纳米的制备及其摩擦学性能研究

共混制备蒙脱土与Cu(MMT/Cu)复合纳米粒子,将其添加到150N基础油中,以45#钢为摩擦副,利用MMU-10G摩擦磨损试验机考察其摩擦学性能,使用EPMA-1600电子探针、金相显微镜、Genesis能谱仪进行试样磨损面形貌观察和组成元素分析。结果表明:MMT/Cu复合纳米粒子作为润滑油添加剂具有优异的减摩效果和抗磨性能,与基础油相比,添加了MMT/Cu复合纳米粒子的油样使摩擦副的平均摩擦因数下降52%,摩擦副试样失重减少55%,这是由于MMT/Cu复合纳米粒子在摩擦表面生成了自修复膜层。     

纳米硼酸镧添加剂的摩擦学性能研究

通过对含纳米硼酸镧粒子添加剂润滑油的摩擦学性能试验研究 ,发现纳米硼酸镧添加剂能改善滑动摩擦副的摩擦学性能、抗胶合能力及润滑油的润滑性能 ,分析滑动摩擦副胶合失效后的表面形貌 ,结合失效后滑动摩擦副表面 XPS图谱 ,发现这是由于这种添加剂能在摩擦副表面形成吸附膜及聚合物膜 ,且摩擦副表面有渗硼层出现所致     

纳米Fe3O4粒子粒径对其作润滑油添加剂摩擦学性能的影响

采用化学共沉淀法和沉淀氧化法分别制备了粒径为10 nm和45 nm的球形Fe3O4粒子,研究了粒径对纳米Fe3O4粒子作润滑油添加剂摩擦学性能的影响。结果表明,纳米Fe3O4粒子的粒径对其作润滑油添加剂的减摩抗磨作用有明显影响。粒径为10 nm和45 nm的Fe3O4粒子作润滑油添加剂均具有较好的减摩抗磨作用,但是,粒径为10 nm的Fe3O4粒子的减摩抗磨效果优于粒径为45 nm的Fe3O4粒子的减摩抗磨效果。     

MoS2的表面修饰与摩擦学性能研究

分别用油酸（OA）、司班-60（Span-60）、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）-二烷基二硫代磷酸吡啶盐（Py-DDP）对MoS2纳米微粒进行表面修饰，考察了修饰后微粒的形貌、在液体石蜡中的分散稳定性和润滑性能，并采用四球摩擦磨损机测试了其摩擦学性能。结果表明，选用不同修饰剂所得到的修饰MoS2纳米微粒的稳定性和摩擦学性能均有不同程度的提高，其中以CTAB—PyDDP修饰MoS2纳米微粒的分散稳定性更佳，摩擦学性能最好。     

纳米粒子作润滑油添加剂的研究与展望

纳米粒子作润滑油添加剂表现出极好的摩擦学性能。本文综述了各种类型纳米闰子作润滑油添加剂的摩擦学性能和机理，总结了纳米粒子作润滑油添加剂的特点，并提出了需要进一步研究的方向。     

冷挤压成形用纳米改性润滑油润滑性能研究

采用化学共沉淀法制备了亲油性的、粒径为10 nm球形Fe3O4粒子,在CSS-2220型电子万能试验机上对LY12进行冷挤压成形试验,研究了纳米Fe3O4粒子作冷挤压润滑油添加剂的润滑性能,并与传统的“氟硅化-皂化”润滑方法及添加微米石墨润滑油的润滑性能进行了对比。结果表明:与传统“氟硅化-皂化”的润滑效果相比,添加纳米Fe3O4粒子的润滑油,可明显降低冷挤压件的表面粗糙度,提高挤压件的表面质量;与微米级石墨粉作冷挤压润滑油添加剂的润滑效果相比,添加纳米Fe3O4粒子的润滑油在提高挤压件表面质量的同时使挤压时的挤压力明显降低。     

尼龙66粉末与纳米Fe3O4粒子作润滑油添加剂的摩擦学匹配性研究

利用化学共沉淀法制备了油酸修饰的粒径大小为8nm左右的Fe3O4纳米粒子，并将其与尼龙66粉末混合作润滑油添加剂进行摩擦学试验。试验结果表明在添加纳米Fe3O4粒子的润滑油中再添加适量的尼龙66粉未，润滑油的摩擦学性能得到改善，在保持润滑油润滑性能不变的情况下，磨损量明显降低。可见，纳米Fe3O4粒子与尼龙66粉末表现出了良好的摩擦学协同性能。     

表面未修饰及修饰纳米SiO2对锂基脂摩擦学性能的影响

利用四球摩擦磨损试验机考察了表面未修饰及修饰纳米SiO2作为添加剂对锂基脂摩擦学性能的影响;采用扫描电子显微镜观察了钢球磨损表面形貌,并采用X射线光电子能谱仪分析了钢球磨损表面典型元素的化学状态,以探讨2种纳米SiO2添加剂的减摩抗磨作用机理。结果表明,采用化学法和物理法制备的表面修饰及未修饰纳米SiO2作为添加剂均能通过形成复合边界润滑膜而改善锂基脂的减摩抗磨性能,其中采用物理法制备的未修饰纳米SiO2的减摩作用略优,而采用化学法制备的表面修饰纳米SiO2在高载荷下的抗磨作用较优。     

热挤压成形用纳米Fe_3O_4粒子改性润滑油润滑性能研究

采用化学共沉淀法制备了表面经油酸修饰的纳米Fe3O4粒子,在透射电镜下研究了纳米粒子的粒径大小、形貌及其分散性,在MRS-10D四球摩擦试验机上测试了添加纳米Fe3O4粒子润滑油的承载能力,在CSS-2220型电子万能试验机上,研究了添加纳米Fe3O4粒子的润滑油在LY12热挤压成形过程中的润滑性能,并与传统的添加微米级石墨润滑油的润滑性能和润滑效果进行了对比。试验结果表明:所制备的纳米Fe3O4粒子呈球形、平均粒径为10nm,在润滑油中具有很好的分散性,用其作润滑油添加剂时,可以明显改善润滑油的承载能力;与微米级石墨粉作热挤压润滑油添加剂的润滑性能相比,添加纳米Fe3O4粒子的润滑油可使挤压时的挤压力明显降低,在所添加的体积浓度相同时,最大可使挤压力降低32%,同时避免了被挤压件表面残碳现象的发生,提高了被挤压件的表面质量。     

六方氮化硼负载纳米铜润滑添加剂的制备及其摩擦学性能研究

采用水热吸附及热解还原制备六方氮化硼负载纳米铜复合润滑添加剂(Cu/h-BN),利用透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TGA)以及红外光谱仪(FT-IR)对样品进行表征.将纳米润滑添加剂分散到聚α-烯烃(PAO10)中,采用球盘摩擦试验考察其摩擦学性能.采用扫描电子显微镜(SEM)对典型的磨痕进行...     

Preparation of Water-Soluble Lanthanum Fluoride Nanoparticles and Evaluation of their Tribological Properties

Water-soluble LaF₃ nanoparticles surface-capped by two kinds of dialkyl polyoxyethylene glycol thiophosphate ester (denoted as DTP-10 and DTP-20) were synthesized via a surface-modification method. The morphology and microstructure of resultant surface-modified LaF₃ nanoparticles (denoted as LaDTP-10 and LaDTP-20) were characterized by means of X-ray powder diffraction, transmission electron microscopy, and Fourier transform infrared spectrometry, and their thermal stability was examined by thermogravimetric analysis. Moreover, the tribological properties of as-synthesized LaF₃ nanoparticles as additives in distilled water were evaluated with a four-ball friction and wear tester, and the morphology of wear scar and the chemical states of some typical elements thereon were investigated by scanning electron microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy. It has been found that as-prepared LaDTP-10 and LaDTP-20 nanoparticles have a size of 19.6 and 8.5 nm, respectively, and they have good dispensability in distilled water. Moreover, as-synthesized LaDTP-10 and LaDTP-20 nanoparticles as lubricant additives in distilled water exhibit good friction reducing, antiwear, and extreme pressure properties as well as high load-carrying capacity even at a concentration of 1 % (mass fraction). This is because LaF₃ nanoparticles can be deposited on sliding steel surfaces to afford a surface protective layer, and they may also tribochemically react with rubbing steel surfaces to generate a boundary lubricating film mainly composed of phosphate, sulfide, sulfate, La₂O₃, and LaF₃. Therefore, it is feasible for LaDTP-10 and LaDTP-20 nanoparticles to be used as water-soluble lubricant additives under harsh conditions.     

Experimental analysis of tribological properties of lubricating oils with nanoparticle additives

This study examined the tribological properties of two lubricating oils, an API-SF engine oil and a Base oil, with CuO, TiO₂, and Nano-Diamond nanoparticles used as additives. The friction and wear experiments were performed using a reciprocating sliding tribotester. The experimental results show that nanoparticles, especially CuO, added to standard oils exhibit good friction-reduction and anti-wear properties. The addition of CuO nanoparticles in the API-SF engine oil and the Base oil decreased the friction coefficient by 18.4 and 5.8%, respectively, and reduced the worn scar depth by 16.7 and 78.8%, respectively, as compared to the standard oils without CuO nanoparticles. In addition, investigations were performed using TEM, OM, SEM, and EDX to interpret the possible mechanisms of anti-friction and anti-wear with nanoparticles.