电磁场作用下含三乙醇胺硼酸酯润滑油的摩擦学特性

使用改进后的四球摩擦磨损试验机,考察了添加三乙醇胺硼酸酯（TBE）抗磨添加剂的150SN基础油在电磁场作用下的摩擦磨损性能,使用扫描电子显微镜（SEM）观测钢球磨痕表面形貌,采用X射线光电子能谱仪（XPS）和X射线能谱仪（EDS）分析了磨斑表面典型元素的化学状态,并从电磁场的物理效应和化学效应两个方面对摩擦学机理进行了初步探讨。结果表明：在电磁场作用下,150SN基础油润滑下的钢球磨斑直径和摩擦因数均比无电磁场时大,含TBE润滑油润滑下钢球的磨斑直径比无电磁场时小,但摩擦因数比无电磁场时大。电磁场对磨损微粒的作用使其在摩擦表面形成一个保护膜层,并且电磁场会促进TBE中B和N元素与金属基体的键合作用,在摩擦表面形成含Fe和B元素的摩擦化学反应膜及含有机氮化物的高强度聚合物膜,从而影响TBE的抗磨减摩性能。     

磁场对含与不含磷酸三甲酚酯润滑油摩擦学特性的影响

在四球摩擦磨损试验机的摩擦区域外置磁场,考察了有无磁场条件下150SN基础油和含磷酸三甲酚酯（TCP)润滑油的摩擦学特性,并用扫描电子显微镜（SEM)和X射线光电子能谱仪分析了磨斑表面形貌和典型元素的化学状态。摩擦学测试结果表明磁场增强了基础油和含TCP润滑油的抗磨性能,削弱了两者的减摩性能。磁场作用下磨斑表面的磨损程度更轻微,特别是经含TCP润滑油润滑后的磨斑。XPS表明含TCP润滑油中的磨斑表面生成了主要含有Fe2O3, Fe3O4 和 FePO4等化合物的摩擦化学反应膜。磁场中摩擦副亚表层中O和P元素的含量比无磁场环境中高,推测磁场对含TCP润滑油抗磨性能的增强作用和对减摩性能的削弱作用是因为磁场促进了TCP中O和P元素向摩擦副亚表层的扩散。     

磁场对含丁辛基二硫代磷酸锌润滑油的润滑增效作用

在四球摩擦磨损试验机的摩擦接触区域外加磁场,考察了有、无磁场作用下150SN基础油和含不同质量分数的丁辛基二硫代磷酸锌（T202） 润滑油的摩擦学特性。用扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱仪（XPS）分析了磨斑的表面形貌和典型元素的化学状态,并讨论 了润滑机理。结果表明,磁场作用下含T202润滑油中钢球表面的磨斑直径及其摩擦系数均比无磁场时的小,且钢球表面的磨损程度与无 磁场时相比更轻微。XPS分析结果显示,含T202润滑油中的钢球表面形成了由FeSO4,FeS和ZnS等物质组成的摩擦化学反应膜,磁场作用 下钢球表面的O、S、Fe、Zn、P元素的相对原子含量均比无磁场时的高,从而推断磁场对含T202润滑油的润滑增效作用是磁场促进了摩擦化学反应膜的形成和磨损表面的改性引起的。     

矿物润滑油在电磁场中的摩擦学性能研究

对150SN矿物润滑油在电磁场中的摩擦学性能进行了研究。用改进过的四球机测定摩擦因数和磨斑直径,考察了在有电磁场和无电磁场条件下150SN矿物润滑油的摩擦学行为。载荷为392N时,150SN矿物润滑油的摩擦因数和磨斑直径随着电磁场强度的增加先降低,后增加。当电磁场强度为0.10T时,摩擦因数和磨斑直径均达到最小值。当电磁场强度为0.10T时,不同载荷下150SN矿物润滑油的摩擦因数和磨斑直径均小于无电磁场时的摩擦因数和磨斑直径。当电磁场强度不大于0.10T时,电磁场增加了矿物润滑油吸附膜的吸附强度,从而减小了摩擦因数和降低了磨损,改善了矿物润滑油的摩擦学性能;当电磁场强度超过0.10T,将对矿物润滑油的摩擦学性能产生不利影响。     

磁场中含氯化石蜡润滑油的摩擦学性能研究

在有磁场和无磁场的条件下,用改进过的四球试验机考察了不同载荷下含氯化石蜡润滑油的摩擦学特性。在磁场的作用下,含氯化石蜡润滑油中钢球的磨斑直径均有所降低,说明含氯化石蜡润滑油的抗磨性能得到改善。磁场有利于摩擦副表面吸附氯化铁膜,提高了含氯化石蜡润滑介质的抗磨性能。但磁场会导致更严重的腐蚀。     

微量水对含清净剂油品抗磨减摩性的影响究

利用高频往复试验机研究了被微量水污染的含清净剂油品的抗磨减摩性能变化及其作用机理。结果表明：试验选用的5种清净剂均能增强润滑油基础油的抗磨减摩性;碱值高的清净剂C对基础油的润滑性改善效果最好,摩擦因数仅为0.10;但是水对分别添加清净剂A,B,E的油品抗磨性能影响较小,对分别添加清净剂C和D的油品抗磨性能影响较大;当油品中清净剂C加入量（w）为2.0%、水加入量（w）分别为0.1%和0.3%时,往复试验钢球的平均磨斑直径分别增至410.0 μm和416.0 μm,油品抗磨性明显变差。含有相同有机酸基质类型的清净剂,过剩碱性组分的水溶性越强,相应油品测试时钢球的磨斑直径越大;含有相同金属类型,不同有机酸基质清净剂的油品试验时的摩擦因数和钢球磨斑形貌变化趋势不同。     

富勒烯添加剂的摩擦学性能研究

富勒烯(C60)润滑添加剂具有独特的球形结构。对富勒烯在500SN基础油中的摩擦学性能进行了研究,对其摩擦学机理进行了探讨。借助于甲苯,将富勒烯溶于500SN基础油中,用四球机和摩擦力测定装置考察了富勒烯的抗磨损性能,极压性能和减摩性能。在低负荷下(294 N),低含量(100μg/g)的富勒烯可以将500SN基础油的磨斑直径从0.531 mm降低到0.338 mm,降低了36.3%,而在高负荷(490 N)下,高含量富勒烯(500μg/g)可以将500SN基础油的磨斑直径从1.470 mm降低到0.600 mm,降低了59.2%。低含量(≤100μg/g)的富勒烯对500SN基础油的极压性能基本没有影响,而当富勒烯的含量增加到200μg/g及以上时,500SN基础油的最大无卡咬负荷基本没有提高,烧结负荷从1235 N增加到1568 N,提高了一个等级。在低负荷(≤392 N)下富勒烯对500SN基础油摩擦因数的影响不大,而在高负荷(490 N)下能够降低500SN基础油的摩擦因数。富勒烯在低负荷下的抗磨减摩性能一般,但在高负荷下表现出较好的抗磨减摩性能。其机理是非极性的大分子富勒烯不能在摩擦表面形成吸附膜,且还增加了润滑油分子的内摩擦力,在低负荷下使润滑油的摩擦学性能变差。但在高负荷下,具有高抗压性的富勒烯分子能够有效地防止摩擦副表面直接接触,起到抗磨减摩作用。(图9表2参考文献7)     

石墨烯添加剂对润滑油基础油摩擦学性能的影响

采用静置沉降法研究石墨烯添加剂的分散性以及储存稳定性,使用四球摩擦磨损试验机考察了石墨烯的抗磨减摩性能,通过扫描电子显微镜等手段表征了磨损表面的形貌。结果表明：石墨烯可以降低基础油PAO10试验的摩擦因数和钢球的磨斑直径,提高基础油的减摩抗磨性能;相对于PAO10基础油,添加石墨烯油样在相同摩擦测试条件下,摩擦因数降低13%,磨斑直径降低17%。石墨烯和基础油的磨损机理均为磨粒磨损。     

电磁效应对含SiO2/SnO2复合纳米粒子润滑油的摩擦自修复特性影响

用四球机考察了添加SiO2/SnO2复合纳米粒子的润滑油在电磁场作用下的摩擦学和自修复性能,用扫描电子显微镜（SEM)和X射线光电子能谱仪（XPS）分析了磨斑表面形貌及其典型元素的化学状态,并对抗磨自修复机理进行了初步探讨。结果表明：在磁场作用下,含SiO2/SnO2复合纳米粒子的润滑油润滑下的摩擦副磨斑直径和摩擦系数均比无磁场时小,且自修复效果更加明显。这是由于磁场有利SiO2/SnO2复合纳米添加剂在摩擦副表面沉积,沉积物在摩擦载荷和摩擦热作用下快速熔融铺展,形成具有良好抗磨减摩和修复性能的沉积物膜。     

纳米SiO_2润滑添加剂的摩擦学性能及其抗磨减摩机理研究

研究了纳米SiO_2作为润滑油添加剂的摩擦学性能及其与MoDDP的协同作用,并通过SEM,EDS,XPS等手段对磨斑表面进行分析,探索了纳米SiO_2的抗磨减摩机理。结果表明,当纳米SiO_2加入量(w)为0.5%时,润滑油的摩擦系数和磨斑直径分别比基础油降低30.6%和35.5%,显著提高了基础油的抗磨减摩性能。纳米SiO_2与MoDDP具有良好的协同作用。纳米SiO_2的抗磨减摩机理为:在摩擦副表面沟槽部位纳米SiO_2和MoDDP膜起填补作用;在凸处,纳米SiO_2起微"滚动轴承"作用,MoDDP在摩擦能量作用下分解为软的MoS_2并沉积在摩擦副表面,以上综合作用减小了摩擦,修复了摩擦副表面,从而提高了润滑油的抗磨减摩性能。但随着时间的延长,SiO_2对MoS_2沉积膜又具有轻微的刮擦作用。     

Tribological Properties of Lubricating Oils with triethanolamine borate under Electromagnetic Field

Tribological properties of 150SN mineral oil and lubricating oils containing triethanolamine borate (TBE) with and without electromagnetic field impact were evaluated on a modified four-ball tribo-tester. The characteristics of the worn surfaces were observed by scanning electronic microscopy (SEM), energy dispersive spectrometer (EDS) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Moreover, the tribological mechanisms are discussed from the viewpoint of physical effect and chemical effect. The results indicated that the friction coefficients and wear scar diameters (WSDs) lubricated by 150SN mineral oil under electromagnetic field were higher than those without electromagnetism impact. The WSDs of steel balls lubricated by TBE-doped oils under electromagnetic field were smaller than those obtained from non-electromagnetic field, but the friction coefficients were higher than those under non-electromagnetic field. A protective coating consists of wear particles could be formed on the frictional surface due to the physical effect of electromagnetic field on wear debris. The electromagnetic field could facilitate the interaction of elemental boron and nitrogen in TBE with metal interfaces, and contributes to forming tribo-chemical reaction film to reduce friction and wear.     

含纳米金属/蛇纹石粉齿轮油的摩擦学性能研究

为提高传统齿轮油的摩擦学性能,采用四球试验机研究了加入纳米镍粉、镍铜粉复配剂和纳米金属粉与超细蛇纹石粉复配剂的情况下粉体加入量及复配比例对齿轮油摩擦学性能的影响,并研究了其载荷特性。结果表明：含纳米镍、铜粉复配剂的齿轮油比含单一粉体齿轮油的摩擦学性能更好,当纳米镍粉与铜粉的质量比为3:1、粉体总加入量（w）为0.1%时,摩擦系数和磨斑直径比基础齿轮油分别减小了37.8%和30.2%;含纳米金属/蛇纹石粉的齿轮油具有更好的综合摩擦学性能,且具有良好的载荷特性,当纳米镍粉与铜粉的质量比为3:1、金属粉体与蛇纹石粉的质量比为2:1、粉体总加入量（w）为0.2% 时,摩擦系数和磨斑直径比基础齿轮油分别减小了37.4%和34.0%;钢球磨痕形貌及能谱分析结果表明,纳米金属、蛇纹石粉体加入到齿轮油中能起到填平犁沟、修复磨痕表面的作用。     

(Si、Al)型混合物作为锂基脂润滑添加剂的摩擦学性能研究

利用四球摩擦磨损试验机考察了(Si、Al)型混合物作为锂基润滑脂添加剂的摩擦学性能;采用光学显微镜、扫描电子显微镜和能量色散谱仪对钢球磨损表面进行表征。结果表明： (Si、Al)型混合物作为锂基润滑脂添加剂能够显著提高基础脂的抗磨能力,但对减摩性能没有明显改善,当载荷为392 N和588 N、(Si、Al)型混合物添加量（w）为0.5%时,与基础脂相比,(Si、Al)型混合物润滑脂使钢球磨斑直径分别降低22.37%和48.97%,抗磨效果达到最佳;经过表面修饰, (Si、Al)型混合物粉体的油溶性有了一定程度的提高,但表面修饰并未使粉体的摩擦学性能明显改变;在长磨过程中,磨损表面形成了一层由SiO2,Fe2O3,Al2O3组成的具有良好摩擦学性能的润滑膜层。     

直流磁场作用下含纳米MoS2润滑油的摩擦磨损特性

通过在四球摩擦磨损试验机接触区设置直流磁场发生装置,研究了磁场作用下添加纳米MoS2润滑油的摩擦磨损性能。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线光电子能谱仪(XPS)对钢球磨斑表面形貌和典型元素的含量及化学状态进行了分析,探讨了纳米MoS2的摩擦学机理。试验结果表明：纳米MoS2在有磁场和无磁场条件下均能有效改善润滑油的减摩抗磨性能,且在有磁场条件下效果更为明显,因为不均匀的直流磁场能使纳米MoS2在摩擦表面富集,同时也促进摩擦化学反应进行。     

电磁效应对润滑油添加剂摩擦学性能的影响

在改进的摩擦磨损试验机上,考察电磁场作用下磷酸三甲酚酯（T306）、硫代磷酸铵盐（T307）、氯化石蜡（T301）、丁辛基二硫代磷酸锌（T202）、双辛基二硫代磷酸锌（T203）润滑油添加剂的摩擦学性能,并结合表面分析结果从电磁场的物理效应和化学效应对润滑油的润滑机制进行分析。结果表明：电磁效应有利于增强T306的抗磨性能,但会削弱T307的抗磨性能,且对这两种添加剂的减摩性能有不利影响;电磁效应有利于增强T301,T202,T203的抗磨和减摩性能。在物理效应方面,主要考虑电磁场对磨损微粒的作用力;在化学效应方面,主要从添加剂所含活性元素及其分子结构等方面考虑其与润滑性能的构性关联。     

含超细金属/蛇纹石粉液压油的摩擦学性能研究

采用四球试验机研究了纳米镍粉、镍锡粉复配和纳米金属粉与超细蛇纹石粉复配情况下粉体加入量及复配比例对68号液压油摩擦学性能的影响;采用SEM/EDS对磨斑形貌进行表征。结果表明:含纳米金属/蛇纹石粉液压油具有良好的综合摩擦学性能,当纳米镍与锡粉质量比为3∶1、纳米金属与蛇纹石复合粉[m(纳米金属)/m(蛇纹石)=2∶1]添加量(w)为0.10%时,与68号液压油试验相比,摩擦因数和磨斑直径分别降低37.0%和35.4%;加入二烷基二硫代磷酸钼有助于提高超细金属/蛇纹石液压油的抗磨减摩性能,且两者具有协同作用;超细金属/蛇纹石粉加入到液压油中能够起到填平犁沟、修复磨痕表面的作用。