磁性液体中纳米颗粒分散稳定性及外加磁场下的摩擦学性能研究

为研究磁性液体在磁场中的润滑性能,将制备的油酸修饰的纳米Fe3O4磁性颗粒分散于聚α-烯烃合成油中,制备了含纳米Fe3O4的聚α-烯烃合成油基磁性液体;在高速离心机上考察了磁性液体的分散稳定性,在改造的环块摩擦磨损试验机上评价了不同外加磁场强度下的磁性液体抗磨减摩性能.结果表明:所制备的磁性液体分散稳定;外加磁场提高了磁性液体的抗磨减摩性能,随着外加磁场强度的增加,磁性液体的抗磨减摩性能明显提高.     

纳米磁性液体的制备和性能

用化学沉淀法制备的Fe3O4微粒经表面活性剂包覆后,悬浮于水载液中得到了磁性液体,研究了水基磁性液体的制备工艺和性能。用扫描电镜对磁性颗粒在水中的分散情况进行了观测,用XRD对磁性颗粒的物相进行了分析,用振动磁场测定仪测定了磁性液体的饱和磁感应强度。结果表明：通过选用理想的表面活性剂,制备出的水基磁性液体饱和磁感应强度达到15．51Gs,矫顽力和剩磁均趋于零,磁性颗粒是标准的Fe3O4纳米颗粒,粒径为13．30nm。     

纳米二氧化硅对液体磁性磨具稳定性改良的研究

液体磁性磨具是将最新的智能材料技术、磁流变技术应用于光整加工过程,但其稳定性大大阻碍了液体磁性磨具光整加工的实用化进程.因此文章主要研究液体磁性磨具中加入纳米级的二氧化硅对其沉降稳定性的影响.并就纳米二氧化硅对相变结构的影响机理进行分析.     

磁性液体制备技术的发展

介绍了磁性液体的构成，回顾了其制备技术的发展历程，对各种制备方法进行了分类、比较，最后提出了对磁性液体制备技术发展方向的展望。     

纳米磁性液体在工业上的应用研究

首先对纳米磁性液体进行了概述,然后在此基础上对纳米磁性液体的工业应用进行了研究和探讨.     

全氟聚醚油基磁性液体的制备及耐腐蚀性能研究

采用电弧放电法,在50%CH4+20%H2+30%Ar的混合气氛中制备了C包覆Ni纳米粒子.以C包覆的Ni纳米粒子为磁性粒子、油酸为表面活性剂、全氟聚醚油和少量硅脂的混合液为基液制备了耐腐蚀、高粘度全氟聚醚油基磁性液体.制备的全氟聚醚油基磁性液体具有较好的耐腐蚀性能,磁性液体在25 ℃粘度为9～25 Pa·s,在85 ℃粘度为2～16 Pa·s,室温下饱和磁化强度为5.19～17.83 A·m2/kg.     

纳米Fe3 O4 磁性液体的稳定性研究

采用化学共沉淀法制备Fe3O4磁性粉体,采用球磨分散法将磁性粉体分散于水溶液中,制得稳定分散的纳米Fe3O4磁性液体。实验中用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对纳米粉体进行表面处理和分散,主要研究球磨时间、溶液pH值和表面活性剂的用量对Fe3O4磁性液体稳定性的影响,从理论上对纳米粒子在水溶液中的分散稳定性进行了分析。结果表明:球磨时间、分散剂种类和用量以及溶液的pH值对磁性液体的稳定性有很重要的影响;在酸性条件下,球磨时间为4~5 h,十六烷基三甲基溴化铵用量为Fe3O4粉体用量的8%时,制得的磁性液体分散稳定性效果较好;表面活性剂在粒子表面起到了保护作用,抑制了粒子团聚长大,同时在溶液中还起到了分散作用,使得磁性液体具有较好的稳定性。     

磁性液体摩擦学性能研究

在溶液中原位合成了含磁性纳米微粒的磁性液体,利用MRH-3高速环块摩擦试验机考察了液体石蜡基磁性液体的摩擦学性能.结果表明:制备的磁性液体颗粒大小均匀, 粒径分布窄,在液体石蜡中具有良好的分散稳定性;磁性液体的减摩和抗磨能力随着其密度的增加而增加;在相同试验条件下,磁性液体比液体石蜡具有更好的减摩和抗磨性能,并具有更高的承载能力.     

聚四氟乙烯基磁性液体的制备及在井口密封中的应用

用电弧放电法,在30% C2H2、70% Ar的混合气氛中制备Fe-Ni合金纳米粒子.利用Fe-Ni合金纳米粒子作为磁性粒子、油酸为表面活性剂、聚四氟乙烯乳液和少量硅油、硅脂的混合液为基液制备高黏度聚四氟乙烯基磁性液体.制备的聚四氟乙烯基磁性液体在25℃时的黏度为6-30 Pa·s,在85℃时的黏度为1-20 Pa·s,室温下饱和磁化强度为18.26-39.66 A·m2 /kg.将制备的聚四氟乙烯基磁性液体应用于油井井口密封,有效密封时间比原密封结构提高50%以上.     

磁性液体性能及运行工况对密封耐压值的影响

为研究不同种类磁性液体及密封工况对密封效果的影响,以Fe3O4为磁性颗粒,以链状氟醚油为基液,制备一系列不同颗粒含量、基液分子量的磁性液体,对磁性颗粒及磁性液体的结构、性能进行表征,在搭建的密封试验台上测试磁性液体种类及运行工况对密封耐压效果的影响。结果表明：制备的磁性颗粒粒径为纳米级,呈近球形形貌,具有较高的饱和磁化强度,磁性液体具有较好的分散稳定性;随颗粒含量增加、基液分子量增大,密封耐压值先增大后减小;在颗粒质量分数为30%、基液分子量为4 600 g/mol时,密封耐压值最高;随主轴转速增大,密封耐压值逐渐减小;随密封时间延长,密封耐压值先减小后趋于稳定。     

Metrology of the experimental investigation of the dynamics of magnetorheological fluids

In order to verify the theoretical and experimental dependences of the dynamic characteristics of magnetorheological fluids and to determine their magnetic properties, the mean flow velocities versus the magnitude of an external magnetic field were measured. Problems of the methodology of experimental research are discussed and requirements for measurement and control apparatuses are formulated.     

MoDTC增强型磁性液体减摩性能试验研究

为提高磁性液体的减摩性能，在现有Fe3O4磁性液体的基础上，通过微量添加二烷基二硫代氨基甲酸钼（MoDTC），制备一种MoDTC增强型磁性液体。对MoDTC增强型磁性液体微观粒子的结构、组成成分、磁性能进行测试分析，在不同载荷、速度条件下进行摩擦磨损试验，探究MoDTC含量对磁性液体摩擦磨损性能的影响。实验结果表明：MoDTC增强型磁性液体比铁磁性液体饱和磁化强度小，且剩磁几乎为0，具有较好的磁性能；在试验研究范围内，Fe3O4磁性液体润滑下的摩擦因数比油润滑低，MoDTC增强型磁性液体的摩擦因数低于Fe3O4磁性液体的摩擦因数，且MoDTC质量分数为6%时减摩效果较佳；当载荷在25~45 N范围内，MoDTC增强型磁性液体的摩擦因数先随载荷增大而减小，超过临界值30 N后，摩擦因数随载荷增大而增大。研究结果表明，磁性液体中加入适量的MoDTC具有较好的减摩性能，能在一定程度上改善磁性液体的润滑性能。     

Studying tribotechnical properties of nanostructured lubricating oils with various dispersive media

Equipment design and research procedure are described for studying magnetic and tribotechnical properties of nanodispersed magnetic media. The tribotechnical properties and functionality of nanostructured magnetic oils prepared by introduction of a magnetic filler into dispersive media that belong chemically to four classes of the most promising fluids have been studied. The effect of additives and fillers on improving the lubricating properties of magnetic oils has been analyzed.     

Rheological measurement of redispersibility and settling to analyze the effect of surfactants on MR particles

The smart materials such as magnetorheological (MR) fluids are gaining wide popularity due to their superior control abilities. These abilities are strongly dependent about the stability of the MR fluid which needs to be sustained for the useful life of the system. In the present research work, experimental studies focusing on aggregation, redispersibility and settling of carbonyl iron-based MR fluids have been conducted to analyze the effect of surfactants on controlling settling and redispersibility. The experimental investigations were conducted by preparation of nine MR fluids samples using three types of surfactants (oleic acid, citric acid and tetramethylammonium hydroxide) and three different carrier fluids (water, silicone oil and DTE light mineral oil). The samples were prepared by mixing on rotational machine for 24 h and the homogeneity of the samples was visually inspected. The shear stress and viscosity variation of the homogenous mixture with respect to shear rate was obtained using magnetic rheometer. A new method is presented for measuring the settling of homogenous mixtures by measurement of the change in the magnetic field strength due to settlement of particles. The effect of surfactant type and its quantity on the stability of MR fluid is explored and the results of settling and redispersibility have been presented.     

磁流体在磁场中的粘度测试研究

针对磁流体在磁场中粘度测试的特殊性,研制了一种新型的旋转法磁流体粘度测试实验台,该实验台可通过测试带动工作气隙内磁流体作旋转剪切运动所需的力矩来推算得出磁流体的粘度,满足磁流体在磁场中的粘度测试要求。利用所设计的实验台对矿物油基Fe3O4磁流体的粘度进行了测试,研究了外加磁场、温度及磁流体中磁性颗粒含量对其粘度的影响规律。结果表明:磁流体的粘度随着外加磁场强度的增加而增大,当磁场强度增大到一定程度时,其粘度变化逐渐趋缓;随着温度的升高,磁流体的粘度呈不断下降趋势,在有外加磁场作用情况下,其粘度下降的幅度要远大于无外加磁场作用的情况;随着磁流体中所含磁性颗粒质量分数的增加,其粘度逐渐增大,当磁性颗粒质量分数小于30%时,粘度增加缓慢,但当质量分数超过30%以后,粘度则急剧增大。     

磁性液体性能显示装置设计

针对目前磁性液体性能演示装置的缺点，设计了新的性能显示装置。通过电磁铁的往复运动改变它与磁性液体之间的距离，从而使磁性液体的表面出现周期性的变化。     

铁谱技术中非铁磁性磨损颗粒的监测研究

在使用铁谱技术进行机械工况监测过程中，由于铁谱仪的磁场很难收集到摩擦副产生的非铁磁性磨损颗粒，往往会导致监测结果产生偏差或不正确。以钢一铜试件对磨后获得的油样为例进行铁谱对比实验，研究了磁流体在非铁磁性磨粒监测方面的应用。结果表明，在磁流体的作用下，油液中的非铁磁性磨粒将被磁化而有效沉积到铁谱片上，从而使油液的监测分析结果更为全面和准确。此外，介绍了磁流体的组成，分析了磁流体使非铁磁性磨粒磁化的机理。     

圆盘型磁流变调速风扇离合器的设计与分析

磁流变液是一种新型智能材料,其屈服强度在外加磁场作用下可在毫秒量级内发生变化,利用磁流变液剪切应力可以进行动力的传递。将磁流变液用于发动机冷却系风扇离合器的设计中,在理论上分析了盘式磁流变液调速风扇离合器的工作机理,应用Bingham模型来描述磁流变液的本构方程,建立了离合器的输出转矩与转速的计算模型．导出了离合器基本几何参数的工程设计计算公式,为盘式磁流变风扇离合器的设计提供了理论依据。     

磁流体粘度特性研究

通过对旋转式粘度计进行改进,在测试区域内产生了可调磁场,并利用该实验台,分别测定出2种磁性液体的粘温和粘磁关系。结果表明:磁流体在磁场的作用下,粘度随外加磁场的增强而逐渐增大,呈现非牛顿流体的特性,主要由于磁粒子沿磁力线运动,这种运动会使悬浮粒子流动阻力增大,表现为粘度的增大;在没有磁场作用时,与一般的润滑剂一样,磁流体的粘度随温度的升高而逐渐降低,基载液的粘度随温度的变化规律对磁流体的粘温关系影响很大,基本符合Arrhen ius公式。