二烷基二硫代磷酸锌润滑添加剂的抗磨机理

用量子化学方法计算了4种二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)与铁原子簇的化学吸附作用能,并探讨了此种作用能与抗磨性能的关系.用前线电子密度和原子净电荷作为判据分析了4种添加剂分子与铁原子间键合的强弱和反应性的大小.计算表明二烷基二硫代磷酸锌的活性元素为6位和7位硫原子,其与铁发生摩擦化学反应时,最可能的断键位置是6位和7位硫原子的双键.反应生成由多磷酸盐和铁硫化物组成的反应膜,该膜具有较好的抗磨作用,仲烷基ZDDP比伯烷基ZDDP的抗磨性好,而伯烷基ZDDP的抗磨性优于芳香基ZDDP的.在伯烷基上吸电子基团能增强硫原子与铁原子之间的化学吸附作用力.量子化学的计算预测结果与摩擦学实验结果相符.     

石墨烯在PAO基础油中的摩擦学性能

为了改善石墨烯在润滑油中的分散稳定性,利用一种高分子量丁二酰亚胺（分散剂A）辅助石墨烯分散于聚α-烯烃（PAO4）基础油中,采用紫外-可见分光光度法对其分散稳定性进行了监测,并使用UMT-3多功能摩擦试验仪和ContourGT-K型三维轮廓仪考察了石墨烯/PAO4分散液的摩擦磨损性能,利用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和X射线光电子能谱（XPS）对磨痕表面的形貌和元素组成进行定性和定量分析。结果表明：分散剂A可有效提高石墨烯在PAO4中的分散稳定性,加入分散剂A后,石墨烯/PAO4分散液静置一周后的相对浓度为0.667,是未加分散剂的分散液的7.8倍;石墨烯作为润滑油添加剂能显著提升摩擦磨损性能,添加0.8 mg/mL的石墨烯和质量分数为0.2%的分散剂A,跑合期从670 s缩短至250 s,磨损体积减少了55%。     

离子液体和ZDDP的摩擦学性能及协同效应研究

目的研究离子液体和ZDDP添加剂的摩擦学性能以及协同作用机制,以降低ZDDP在工业润滑油中的用量或开发新添加剂。方法选用聚α烯烃(PAO-4和PAO-8)为基础油,二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)和季膦盐油酸离子液体(Ionic Liquid,IL)为添加剂,在四球试验机上考察了添加剂对基础油摩擦磨损性能的影响及协同作用机制。采用扫描电子显微镜SEM和EDS对磨斑表面进行形貌和化学组分分析,利用表面粗糙度轮廓仪对磨斑进行了三维扫描并测量了其粗糙度,利用球盘式光干涉测量装置研究了添加剂对成膜特性的影响。结果 40℃时,ZDDP和IL复配物的摩擦系数介于ZDDP和IL之间。100℃时,基础油PAO4失效,添加ZDDP和IL复配物后,其摩擦系数降低至0.085,低于单独添加IL和ZDDP时的摩擦系数。基础油PAO8的摩擦系数约为0.11,单独添加IL与添加ZDDP和IL复配物后的摩擦系数非常接近(约为0.09)。SEM图像显示,在40℃和100℃时向基础油中添加ZDDP和IL复配物,工况下对应的磨斑直径最小,且表面粗糙度值均小于基础油和基础油中添加ZDDP。卷吸速度为300 mm/s和450 mm/s时,单独添加IL或添加ZDDP和IL复配物,可提高润滑油的中心膜厚,有效缓解乏油状况。结论与基础油相比,尤其是在高温环境下,ZDDP和离子液体复配时具有很好的减摩抗磨协同效应;混合润滑条件下,向基础油PAO中单独添加IL或ZDDP和IL复配物时,可有效减缓接触区内的乏油状况。     

烷基胺边缘功能化氧化石墨烯Pickering乳液的摩擦学行为

为探究氧化石墨烯（GO）在金属加工液领域的应用潜能,采用改进Hummers法合成了GO,对其进行正辛胺的边缘功能化修饰,并构建了基于功能化GO的Pickering乳液。研究了功能化GO在液-液界面的油水界面行为,以及GO基Pickering乳液在固-液界面的摩擦学行为。利用全自动界面张力仪研究了功能化GO在不同油水界面的界面张力;利用UMT-tribolab和白光干涉仪研究了GO基Pickering乳液在CoCrMo合金和304不锈钢表面的界面润滑性能;利用Micro-Raman和XPS分析金属摩擦副表面的润滑膜组成,以阐明GO基Pickering乳液的润滑作用机理。研究结果表明：GO基Pickering乳液比空白乳液的减摩性能好,且胺功能化GO在CoCrMo合金上比在304不锈钢上展现出更优的润滑性能。对比空白乳液,在对摩擦副为CoCrMo合金时,GO乳液可降低35.9%的平均摩擦因数和46.7%的钢球磨损率,而Oct-N-GO乳液则可降低48.7%的平均摩擦因数和73.0%的钢球磨损率。机理分析表明,功能化GO良好的界面润湿性能使其所构建的Pickering乳液可以在金属表面形成良好的界面润滑膜;其结构中的烷基胺在摩擦过程中更易发生剪切,降低界面剪切力而起减摩作用;同时,其所形成的润滑膜组分中含有较高的C-O-C/C-OH和C=O,更好地吸附或填补到金属表面而起抗磨作用。     

氧化石墨烯对锂基润滑脂摩擦学性能的影响

目的 研究氧化石墨烯(GO)作为添加剂对润滑脂摩擦性能的影响.方法 将鳞片石墨利用经典的Hummers氧化法氧化得到GO,并表征了GO,再分别以不同的质量分数(0.1％、0.3％、0.5％、1.0％、1.5％)与润滑脂复配.同时增加了空白润滑脂与石墨粉复配的润滑脂作为对比.利用Optimol SRV型摩擦磨损试验机评价...     

含石墨烯摩擦层对TC11合金摩擦学性能的影响

采用在滑动界面上人工添加纳米材料的方式诱导TC11合金磨损表面形成摩擦层。研究了不同摩擦层及其可持续性与合金摩擦磨损行为的对应关系,探讨了含石墨烯摩擦层对TC11合金摩擦学性能的影响。结果表明:只含Fe_2O_3的摩擦层因缺乏润滑能力而具有低的可持续性,未能改善钛合金的摩擦磨损性能;同时含多层石墨烯(MLG)和Fe_2O_3的双层摩擦层兼具有良好的润滑性和承载能力,可持续性高,能有效地降低TC11合金的摩擦与磨损;当添加机械混合纳米材料时形成的双层摩擦层中MLG的相对含量高,因此更具有润滑性,同时MLG保持较多层也更减摩,导致含石墨烯的摩擦层可持续性更优,可更有效地改善TC11合金的摩擦学性能。     

改性氧化石墨烯基环氧富锌涂层的防腐蚀性能

目的 通过添加改性氧化石墨烯,提高环氧富锌涂层的防腐性能.方法 采用对氨基苯磺酸重氮盐、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)以及磺化碳纳米管(SMWCNT)作为改性剂,分别对氧化石墨烯(GO)进行改性处理,并制备改性氧化石墨烯基环氧富锌涂层.采用X-射线衍射谱、傅里叶红外转换光谱和扫描电镜,分析了GO改性前后的结构变化和在涂层中的...     

镁合金表面微弧氧化陶瓷层摩擦学性能的研究

利用微弧氧化技术在AZ31镁合金表面原位生长陶瓷层，用球-盘磨损实验机对试样的摩擦学性能进行了研究。结果表明：AZ31镁合金表面微弧氧化后可以形成均匀的表面陶瓷改性层，改性层由疏松层、致密层和截面层组成，厚约20μm。微弧氧化处理后的试样在干摩擦小滑动距离下表现出良好的耐磨性。并用SEM，XRD分析了微弧氧化陶瓷层的显微组织、表面形貌和相结构。     

氧化还原法制备石墨烯对镍基复合镀层的摩擦学性能影响

采用Hummers氧化法和肼还原法制备了石墨烯,并在45钢表面获得石墨烯/镍基复合镀层,研究了石墨烯的片层数量和热稳定性,对复合镀层的表面及截面形貌进行观察并测试其摩擦学性能。结果表明：肼还原法获得的石墨烯层数约2层,其热稳定性高于Hummers法获得的氧化石墨。不同石墨烯添加量 (0.1,0.2和0.4 g/L) 的镍基复合镀层厚度约20~30 μm。干摩擦时,石墨烯添加量为0.4 g/L的复合镀层摩擦系数和磨损率最低,较基体分别降低了13%和65%,磨损表面较光滑并可见石墨烯沉积后的微凸体形态,Fe的含量极少,说明磨痕深度很浅。     

铜纳米添加剂的制备及其摩擦学性能分析

采用KBH4液相还原法制备了纳米铜颗粒,通过X射线衍射和透射电镜分析,得出所制备的纳米铜颗粒的粒径约为20nm的圆球形颗粒。分析了表面修饰的纳米铜颗粒作为润滑油添加剂的摩擦学性能和作用机理,结果表明纳米铜的加入,能在磨损表面形成一层润滑性的铜膜,从而能够有效地改善润滑油的抗磨减摩性能,降低润滑油的摩擦因数,减小摩擦副的磨损量,并得出纳米铜添加剂的最佳用量。     

氧化石墨烯对树脂基摩擦材料性能的影响

目的 提高树脂基摩擦材料和对偶件刹车盘的摩擦磨损性能.方法 采用摩擦材料预混料装置,结合犁耙式混料机,将氧化石墨烯(GO)均匀分散到酚醛树脂基制动摩擦材料中.对材料进行物理性能和力学性能测试,采用LINK2900惯量台架试验机进行摩擦磨损研究,采用SEM和EDS进行摩擦界面微观形貌和成分分析.结果 当GO体积分数从0增加到1.00％时,摩擦材料的比热容、摩擦界面切向热导率和剪切模量显著增大,摩擦材料的弹性模量减小.确定了GO的最佳体积分数为0.75％,此体积分数下,名义摩擦系数和一衰系数达到最大,分别为0.437和0.363,摩擦材料和对偶件刹车盘的耐磨性最佳.相比未添加GO配方,摩擦材料的磨损量减小13.70％,对偶件刹车盘的磨损量减小12.32％.结论 适宜体积分数的GO提高了基体树脂的热结构稳定性、耐热性和系数稳定性,摩擦材料和对偶件刹车盘表面发生材料转移形成摩擦层,有效改善了摩擦材料表面裂纹和对偶盘表面孔洞.GO改变了摩擦片和盘之间的热流分配以及垂向传导散热和切向对流散热比例,可有效提高摩擦材料和对偶件的摩擦磨损性能.     

石墨烯/高密度聚乙烯在水润滑条件下的摩擦学性能研究

目的 探究石墨烯/高密度聚乙烯高分子材料在水润滑条件下的摩擦学性能,提高高密度聚乙烯的自润滑和耐磨损性能.方法 采用石墨烯纳米片填充高密度聚乙烯材料,利用RTEC摩擦磨损试验机,开展新型复合材料在水润滑条件下的摩擦学性能研究.通过分析新型复合材料的典型机械性能、摩擦系数、磨损形貌以及摩擦副接触表面的元素成分及分布情况,揭示石墨烯/高密度聚乙烯在水润滑条件下的摩擦磨损机理.结果 新型复合材料的拉伸强度、撕裂强度和肖氏硬度均随着石墨烯纳米片含量的增加而先增高后降低,1.5％石墨烯纳米片改性高密度聚乙烯表现出最高的强度,分别为19.81 MPa、31.34 MPa和92.6HSA.新型复合材料的平均摩擦系数和体积行程磨损率总体随着石墨烯含量的增加而减小,1.5％石墨烯纳米片改性的高密度聚乙烯平均摩擦系数和体积行程磨损率比纯高密度聚乙烯分别降低了53.6％和73.9％.Si3N4陶瓷球与1.5％、0.6％石墨烯纳米片改性高密度聚乙烯进行3600 s对磨试验,其磨损区域的碳元素质量分数分别约为3.5％和0.3％,表明含量较高的石墨烯纳米片有利于在微观界面形成石墨烯润滑层,从而降低摩擦系数.结论 石墨烯纳米片显著影响高密度聚乙烯的自润滑性能和耐磨损性能,适量的石墨烯纳米片促进了高密度聚乙烯磨损界面石墨烯润滑层的形成,降低摩擦系数和磨损量.该研究可为设计低摩擦、耐磨损的水润滑轴承复合材料提供参考.     

Cu颗粒和条纹表面织构的协同作用对摩擦副摩擦磨损性能的影响

利用电加工的方法在45钢表面制备了宽度为15μm,深度为30 μm的条纹织构,在SRV往复式摩擦磨损试验机上对具有不同织构面积率的试样进行了摩擦磨损性能试验,分别考察了在纯液体石蜡和添加Cu颗粒液体石蜡润滑条件下摩擦副的摩擦因数和磨损情况,并结合扫描电镜观察和能谱分析研究了表面织构与Cu颗粒协同作用对摩擦磨损行为的影响.结果表明:在摩擦过程中,Cu颗粒能够改善摩擦磨损性能,而条纹织构的存在一方面增大了摩擦,但同时也起到了容纳磨屑的作用.条纹织构对摩擦因数的影响和织构面积率以及施加的载荷有关.在较大载荷下,二者的协同作用能有效的降低摩擦因数.在实验初期,添加0.2%Cu颗粒液体石蜡润滑条件下,当载荷为300 N时,织构面积率为15%的表面平均摩擦因数比原始表面降低约13.5%;而当载荷为500 N时,织构面积率为30%的表面的平均摩擦因数比原始表面降低约11.8%.     

氧化石墨烯对纳米金属陶瓷复合镀层组织性能影响

目的 提高纳米金属陶瓷复合镀层硬度、耐磨性,以及耐蚀性。方法 在镀液中添加了氧化石墨烯(GO),在合金的基体上制备了Ni-TiN-GO的复合镀层,并对镀层组织结构、成分、显微硬度、耐磨性和耐蚀性进行表征及分析,探究GO的添加量对其组织性能的影响,确定最适宜的GO添加量。结果 最适宜GO含量为0.3 g/L,所得镀层表面平整致密,与基体结合良好,厚度为8.64 μm。晶面表现为双择优取向,晶粒尺寸最小,显微硬度最大,分别为22.8 nm和1 529.1HV。摩擦磨损测试表明摩擦因数为0.8,主要以磨粒磨损为主,具有良好耐磨性能。Ni-TiN-0.3g/LGO复合镀层自腐蚀电流密度较基体和Ni-TiN镀层下降1个数量级,在经过96 h的盐雾试验后,镀层未见开裂,只附着少量腐蚀产物,表现出良好的耐蚀性。结论 当GO的添加量为0.3 g/L时镀层表面最为致密,缺陷减少,并且通过其较大的比表面积可阻碍腐蚀离子通过,进而提高镀层耐蚀性。GO通过在镀液中与Ni²⁺结合形成复合物共沉积到孔隙缺陷处,同时GO弥散分布于镀层,提供了大量的形核位点,镀层晶粒尺寸下降,因此镀层硬度提高,并且由于GO具有一定自润滑能力,镀层的耐磨性提高。     

石墨烯纳米片对多孔PI复合材料含油性能及摩擦学性能的影响∗

多孔聚酰亚胺(PI)应用广泛,但其摩擦磨损特性有待进一步提升。 采用石墨烯纳米片(GNS)为改性剂,制备多孔 PI 复合材料,系统研究 GNS 填充剂对多孔 PI 材料的冲击性能、含油性能和摩擦学性能的影响,探究 GNS、PI 和润滑油三者的协调润滑机制。 结果表明:添加一定量的 GNS 可以提高多孔 PI 材料的含油率和含油保持率。 加入 GNS 填料后,复合材料的孔径和孔隙率均有所增大,使复合材料对油液的吸附力更强,提高了其贮油能力。 复合材料的冲击强度随着 GNS 含量的变化为先升高后降低,少量的 GNS 分散在基体中,可以起到增韧的结果,而大量的 GNS 削弱了 PI 颗粒之间的结合性,且容易团聚导致界面结合性变差。 添加 0. 5% GNS 时,多孔 PI 复合材料表现出最佳的摩擦学性能,相比纯 PI,摩擦因数降低了 37. 2%,磨痕宽度减小了 26. 5%。 适量的 GNS 可以进一步提高材料的含油性能和摩擦性能。     

CrxTiyOz结构与其摩擦学性能相关性研究

目的通过研究表明与Magnéli相相似的Ti(n-2)Cr2O(2n-1)相当6≤n≤9时,在宽温域环境下具有优异的摩擦学性能,并深入探索这种双金属氧化物结构与力学性能和摩擦学性能之间的关系。方法利用多弧离子镀技术设计制备了不同CrxTiyOz结构的双金属氧化物薄膜,研究了退火处理前后,不同结构对薄膜力学性能和摩擦学性能的影响。结果随着Ti含量的降低,原始薄膜中大颗粒的数量和尺寸减少,膜基结合力先增加后降低,摩擦系数变化幅度不明显,约为0.3,磨损率为3×10-8 mm3/(N·m)。退火处理后,薄膜的结晶度提高,随着Ti含量的降低,薄膜硬度增大,膜基结合力提高,摩擦系数和磨损率逐渐减小。结论退火处理后的薄膜如Ti含量过高,会生成Cr2Ti4O11、Cr Ti O3和Cr_2O_3复合相,从而结构变疏松,力学性能和摩擦学性能变差。     

纳米锑颗粒粒径对润滑油摩擦性能的影响

采用硅烷偶联剂KH-570作为表面分散剂,利用机械球磨法制备了不同粒径的纳米锑颗粒,将其分散到900SN基础油中,在CFT-1型材料性能测试仪上进行往复式摩擦实验,考察其作为润滑油添加剂的摩擦学性能。采用SEM和EDS分析了45钢钢盘磨损表面的形貌和化学成分。结果表明:纳米锑颗粒以微观填充与黏着的机制对磨损表面起到修复作用。随着纳米锑颗粒粒径的减小和摩擦载荷的增大,试验润滑油的减摩、抗磨效果越明显。其中,含粒径为40 nm的锑颗粒润滑油在高载荷下表现出优异的减摩与抗磨性能。