某型国产与进口航空发动机润滑油泡沫特性对比研究

针对某型国产航空润滑油代替进口航空发动机润滑油50-1-4Ф后,存在的滑油系统压力下降明显并存在明显波动的问题,采用滚子轴承模拟试验装置对该型国产与进口航空发动机润滑油的高温抗泡性能进行对比研究,同时考察2种润滑油基础油聚α-烯烃(PAO)与癸二酸二异辛酯(DOS)之间高温抗泡性能的差异。结果表明:同一氧化温度下国产航空润滑油及其基础油PAO高温抗泡性能明显差于进口50-1-4Φ航空润滑油及其基础油DOS;不同氧化温度下2种成品油与其基础油的抗泡性能变化趋势基本一致,表明润滑油的抗泡性能主要取决于其润滑基础油。因此国产航空润滑油存在的油压不稳的问题,极有可能是其采用的非极性基础油聚α-烯烃(PAO)抗泡性能明显差于进口油品使用的是极性基础油DOS导致的。     

金属Fe对50-1-4Ф航空润滑油高温氧化的影响

为研究高温下金属部件中的铁对航空润滑油高温氧化的影响,用高温氧化釜分别模拟50-1-4Ф航空润滑油在含铁片和不含铁片情况下的高温氧化过程,观察油样的颜色、黏度、酸值的变化,用压力差示扫描量热法测量其氧化诱导期。结果表明,高温氧化对50-1-4Ф航空润滑油高温黏度影响较小,对低温黏度、酸值和氧化诱导期影响明显;铁对该航空润滑油的酸值和氧化诱导期影响较大,含铁的油样酸值和氧化诱导期的变化幅度是不含铁油样的数倍;铁在较高的氧化温度下(250、300℃)对黏度影响明显,但在较低的氧化温度下(180、200℃)对黏度影响小。     

两种航空润滑油高温氧化条件下抗泡性能对比分析

为探讨润滑油在高温高压等苛刻工况下的抗泡性能,以某型国产航空润滑油和进口酯类航空润滑油为研究对象,采用高温模拟氧化装置在175～290℃下进行氧化试验,测定不同温度下氧化后油样的100℃运动黏度和酸值,利用GC/MS分析油样氧化组分和主要产物,并分别对高温氧化油样的泡沫特性和空气释放值进行测定。试验结果表明:2种航空润滑油的黏度随着氧化温度的升高先增大后减小,且均在250℃达到黏度的最大值,但进口油由于极性分子间作用力的存在,其黏度值更加稳定;进口油在氧化温度过高时发生水解和热氧化,导致其酸值在高温下急剧增大,因而腐蚀性明显差于国产油;国产油在起泡倾向和空气释放性能方面均比进口油差,这是由于国产油中的PAO分子的表面聚合以及高温氧化条件下表面活性吸附层的形成,均增大了起泡倾向,并延长了空气释放时间,进而导致抗泡性能变差。     

模拟工况条件下改性烃类航空润滑油综合性能对比分析

为了满足航空发动机日益严苛的工况要求,通过向某烃类航空润滑油中添加不同量的添加剂,制备一系列改性航空润滑油;采用氧化工况模拟标准装置,分别测试不同氧化时间、不同氧化温度下,改性油样及原油样的黏度、酸值、倾点、抗磨性能、承载能力、起始氧化温度(IOT)、氧化诱导期(OIT)等性能指标,评价改性油样的综合性能。实验结果表明：氧化温度越高,改性油样颜色加深速度越缓慢,即抑制油品氧化效果越明显;相同氧化条件下,改性油样与原油样相比,酸值增速较低,即改性后油样能有效抑制酸值升高,改善了油品的抗腐蚀性能,同时改性对油品的黏度、倾点未产生不良影响;油样改性后未对抗磨性能产生不良影响,但有可能导致油品的承载能力下降,不过影响在可控范围内;油样改性后IOT、OIT值提升,氧化安定性明显改善。     

某型航空发动机润滑油的热氧化安定性研究

通过高温高压反应釜实验模拟发动机实际工况条件,研究不同氧化温度对以聚α-烯烃合成油为基础油、2,6-二叔丁基对甲酚和对,对’-二异辛基二苯胺为抗氧剂的某型航空润滑油理化性能的影响,并根据润滑油高温氧化后产物的结构组成,分析PAO航空润滑油的氧化衰变机制。结果表明:温度越高,该型航空润滑油产生的小分子越多,黏度降低,酸值增大;抗氧剂的加入可以明显减缓油品黏度的衰减过程,并抑制小分子异构烷烃和烯烃的生成;在高温氧化衰变过程中,PAO基润滑油的高温氧化衰变经历了自由基反应历程。     

基于轴承模拟试验装置的航空润滑油高温氧化安定性能研究

为评定某型酯类航空润滑油的氧化安定性能,采用轴承模拟试验装置模拟超高温度工况(200℃以上),对该型酯类润滑油进行不同工况条件下的高温氧化试验,对氧化后的油样黏度进行了测定,使用液相色谱/质谱(LC/MS)以及气相色谱/质谱(GC/MS)对氧化后油样的结构和组成进行分析,并通过PDSC获得氧化后油样的起始氧化温度。结果表明:高温氧化后该型酯类油的黏度明显下降,远低于产品初始值,而随模拟温度的升高,其黏度先增后减,但总体变化幅度很小;在氧化过程中产生的大部分化合物分子量都高于原润滑油分子量;油样氧化产物主要为癸二酸二异辛酯基础油分子断裂后所产生的单酯、双酯类化合物。通过热分析发现,极高的氧化温度(200℃以上)下抗氧剂的消耗以及不安定化合产物的产生,会导致油样的氧化安定性能急剧下降。     

抗磨添加剂对不同服役阶段润滑油摩擦学性能的影响

采用黏度测试仪测定新油及3种不同服役阶段润滑油的黏度,采用UMT-II摩擦磨损试验机考察其摩擦学性能,并同时考察3种在用润滑油添加抗磨添加剂后的摩擦学性能。研究结果表明:润滑油的黏度随着运行里程数的增加呈现先降后增的趋势;随润滑油运行里程数的增加,润滑油的摩擦因数增大,导致试验钢球的磨损量也增加;抗磨添加剂对不同服役阶段的润滑油的抗磨性能影响程度不同,在磨合磨损期和正常磨损期,加入抗磨添加剂后并不能改善润滑油的抗磨性能,而在异常磨损期,抗磨添加剂的加入可较好地改善润滑油的抗磨性能。     

某型航空润滑油高温氧化产物分析

为掌握航空润滑油的高温氧化规律,利用高温氧化加速装置分别模拟某型航空润滑油在铜、铁金属催化作用下,在不同温度下的氧化过程,用气相色谱/质谱联用仪(GC/MS)对氧化产物进行定性和定量分析。结果表明:氧化产生的酯类化合物最多;氧化温度为230℃时,油样中开始出现烯烃,温度继续升高烯烃含量增大并且油样中出现醇和酸类物质,230℃可能是该润滑油开始剧烈氧化的温度;添加剂消耗产生的化合物是导致该润滑油酸值增大、颜色加深的主要原因;氧化过程中,部分长链结构的酯变为短链结构,油样中出现小分子的醇、酸等物质,这可能会导致润滑油黏度降低;抗氧剂含量的降低和不安定组分的产生会降低油品氧化安定性,导致氧化诱导期和起始氧化温度降低。     

一种国产航空润滑油拖动特性的试验研究

采用自行研制的试验装置,模拟实际工况,对一种国产航空润滑油在不同温度、不同载荷、不同速度的条件下进行拖动力测试,得出这种国产航空润滑油随温度、载荷、速度变化的拖动力特性的试验数据,对试验结果进行分析,并用最小二乘法进行拟合,得到可供工程上使用的这种国产航空润滑油拖动系数的计算公式。     

再生柴油机润滑油使用过程的摩擦学性能衰变评价

为验证再生润滑油的可行性,以某公交车柴油机用15W-40润滑油为研究对象,开展润滑油使用周期内的摩擦学性能衰变评价,分析了原、再生润滑油使用过程中的承载能力、减摩抗磨能力、磨损表面形貌变化。结果表明:原15W-40润滑油、再生15W-40润滑油的承载能力、减摩抗磨能力相当;3个月使用周期内,随着使用时间的增加,原、再生润滑油的承载能力和减摩性能基本没有变化,再生润滑油第3个月使用期间的抗磨性能降低;与原15W-40润滑油比较,不同使用阶段再生15W-40润滑油润滑下的钢球磨斑形貌表面的划痕相对较宽,犁沟相对较长、较深,材料脱落的面积相对较大,再生润滑油的抗磨性能相对较差。     

添加硅烷偶联剂修饰的纳米CoFe2O4粒子在润滑油中的摩擦学性能研究

利用化学共沉淀法制备了平均粒径为12nm的CoFe2O4粒子,用硅烷偶联剂对CoFe2O4粒子表面进行了修饰,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,添加硅烷偶联剂修饰的纳米CoFe2O4粒子的润滑油表现出了较好的抗磨减摩性能,能有效提高润滑油的抗磨减摩性能以及承载能力,当纳米CoFe2O4的含量在1‰时产生的抗磨减摩性能较好。     

某型航空发动机润滑油性能结构热衰变机制研究

某型航空润滑油主要由基础油聚α-烯烃（PAO）和抗氧剂N-苯基-α-萘胺（T531）组成。借助高温高压反应釜模拟航空发动机温度,研究不同温度下抗氧剂T531对PAO理化性能的影响,并利用气相色谱/质谱联用（GC/MS）技术从分子水平上分析反应产物的结构组分变化,探究PAO和T531的高温衰变机制。结果表明,高温促使PAO基础油发生分子链断裂反应并产生了含氧化合物,致使PAO黏度降低和酸值升高;在一定温度范围内T531较好地延缓了PAO分子链的断裂;T531长时间在高温环境中也会发生衰变,产生大量链状酮类化合物,加深了润滑油颜色。     

金属存在下聚α-烯烃基础油热氧化衰变性能结构对比分析

借助高温氧化模拟加速装置,模拟金属存在下聚α-烯烃(PAO)航空润滑油基础油高温工作环境,对比分析添加金属Cu前后油样的外观、黏度和酸值变化,利用GC/MS检测不同温度下油样的微观组成,并根据物质结构分析PAO理化性能变化的原因。结果表明:金属Cu加速了PAO的高温裂解,产生了某些生色化合物,加速了油品的氧化变质,使油品黏度降低,并生成了酸性物质使油品酸值增加;GC/MS分析结果表明,金属Cu的存在会加速PAO的氧化和裂解,产生碳数更少的烃分子,也促进含双键的不饱和烃、含氧化合物等物质的生成,在宏观上使油样运动黏度降低、酸值增大和颜色加深。     

金属催化下两种航空润滑油基础油高温氧化衰变性能对比分析

通过金属筛选实验,选定Cu片作为航空润滑油高温氧化实验金属用材。在金属和抗氧剂存在下,模拟航空润滑油基础油PAO和己二酸二异辛酯(DIOA)的高温工作环境,分析反应后2种油样的外观、黏度和酸值变化,并利用傅立叶红外光谱技术(FTIR)分析油品性能衰变的原因。实验结果表明:随温度的升高,PAO和DIOA会发生氧化和裂解,不同程度地出现颜色加深、黏度降低、酸值增大等现象。FTIR分析可知,PAO油样高温衰变的过程中断链产生了大量饱和烃,DIOA油样水解产生酸、醛和醇等含氧化合物,2类油样均检测到O=C-H、C=O和O-H等官能团。高温下,PAO易发生断链,产生碳数更少的烃分子,导致260℃时黏度就出现急剧下降现象,而DIOA具有较好的热稳定性,其黏度骤降出现在300℃左右;酯类油DIOA氧化和裂解易产生羧酸,导致其酸值衰变程度远大于PAO。     

烃类航空润滑油高温氧化产物的理化指标关联性分析

利用高温氧化加速装置,采用金属Cu和Fe片分别在不同反应温度下对烃类航空润滑油进行催化氧化,探究氧化产物的运动黏度、酸值及倾点的变化规律,并结合GC/MS分析导致油品运动黏度、酸值及倾点变化的作用机制。结果表明:油品的氧化裂解程度越深,Pearson相关系数r值的绝对值就越大,氧化产物的运动黏度、酸值及倾点之间的关联性越强;运动黏度及倾点的衰变主要是热裂解反应引起的,而酸值的增大则主要是油品的热氧化反应引起的。     

超声振动对不同黏度润滑油摩擦学性能的影响

研究GCr15/45#钢摩擦副在4种不同黏度的润滑油润滑时,有和无超声振动下的摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜分析磨痕表面形貌,探讨在不同黏度润滑油作用下,超声振动对润滑油摩擦学性能的影响机制。结果表明:超声振动对不同黏度润滑油摩擦学性能的影响是不同的;超声振动可以提高低黏度润滑油润滑的减摩抗磨性能,如在6#白油润滑时施加超声振动后,摩擦副间的摩擦因数和磨损体积分别减小了13.6%和17.5%;高黏度润滑油润滑时,超声振动会加剧摩擦副的摩擦磨损,如在150BS润滑时施加超声振动后,摩擦副间的摩擦因数和磨损体积分别增加了10.4%和50%。     

某航空润滑油中抗氧剂的衰减研究

利用气相色谱,通过外标法定量分析某飞机发动机在用润滑油中低温抗氧剂和高温抗氧剂的衰变规律;利用加速氧化试验,探讨高温抗氧剂的热氧化动力学。结果表明:该航空润滑油在使用中,高温抗氧剂基本能维持在一定水平,其热氧化衰变过程近似为一级反应;补油可明显延缓润滑油高温抗氧剂的衰减速率,且补加油情况对抗氧化性能有一定影响;低温抗氧剂在使用中衰减比高温抗氧剂要快得多;通过检测润滑油的黏度和总酸值变化,可以监控航空润滑油的氧化衰变,从而有效保障飞机发动机的润滑油使用安全。     

PAO油和硅油调和基础油的特殊黏度变化规律

通过测定不同黏度的聚α-烯烃(PAOs)、硅油及其不同调和比例混合基础油在-50~50℃时的运动黏度,研究调和基础油的黏度随调和组分和温度的变化规律。结果表明,调和基础油的实测黏度远小于按国际通用黏度模型计算得到的黏度值;黏度相差较大的PAO油与硅油调和时,调和基础油的高低温运动黏度均在两调和组分的黏度之间变化;而黏度接近的PAO油与硅油调和时,在一定成分范围内,调和基础油的低温运动黏度低于两调和组分的黏度,其低温流动性更加优异。特定的PAO油与硅油能够相互用作低温降黏剂进一步改善润滑油的低温性能。通过引入分子间相互作用对这一现象进行了解释。     

酯类航空润滑油热氧化安定性评价方法研究

采用差示扫描量热法(DSC)对经过不同温度、不同时间反应后的航空润滑油基础油癸二酸二-2-乙基己酯(DIOS)、50-1-4φ航空润滑油及加入抗氧剂的基础油进行动态和静态氧化试验,通过分析处理热流曲线,分别得到不同油样的起始氧化温度(IOT)和氧化诱导期(OIT),并对添加抗氧剂前后油样的氧化安定性进行评价。结果表明:3种油样的IOT值与OIT值分别处于206~255℃和12~31 min的范围内,且随着初始反应温度的增加和反应时间的延长,油样IOT值与OIT值都呈先减小后增大再减小的总体下降趋势,表明在更高温度、更长时间下反应后,油样的氧化安定性会变差;油品的OIT值变化规律与IOT值的相同,表明采用这2种指标来评价油样的氧化安定性结果基本一致;添加抗氧剂后的基础油油样的IOT值均呈增大趋势,表明该抗氧剂可提升基础油的氧化安定性,而对于成品油50-1-4φ,由于多种添加剂的协同作用效果,相比单一添加抗氧剂,油品的氧化安定性得到了进一步提高。     

聚α－烯烃基础油中抗氧剂Ｎ－苯基－α－萘胺的氧化动力学

模拟实际使用条件,研究抗氧剂N-苯基-α-萘胺（NPAN）在聚α-烯烃（PAO）基础油中的热氧化性能,结合FTIR技术分析200 ℃反应油样的结构组成,应用GC/MS评价抗氧剂N-苯基-α-萘胺（NPAN）的热氧化衰变程度。结果表明,在PAO热氧化衰变过程中,其运动黏度值的变化与抗氧剂的含量有良好的相关性,随着抗氧剂的大量消耗,基础油开始急剧氧化,出现氧化失效现象;NPAN的热氧化反应为拟一级反应,抗氧剂的热氧化动力学规律可以很好地预测抗氧剂随反应时间及温度的消耗量,进而反映润滑油的热氧化衰变情况,为润滑油状况实时监控和及时掌握换油周期提供依据。