添加纳米磁性微粒的润滑油摩擦学行为研究

用化学方法制备纳米MnZnFe2O4磁性微粒,在四球摩擦磨损试验机和立式万能摩擦磨损试验机上考察了MnZnFe2O4纳米磁性微粒作为润滑油添加剂的抗磨减摩性能及对磨损表面的修复作用,并用扫描电子显微镜观察分析了磨斑表面形貌。实验表明,MnZnFe2O4纳米微粒添加剂可以显著提高基础油的承载能力,减小磨斑直径;磁性颗粒有利于加强吸附在摩擦副表面上形成物理吸附膜,并在摩擦表面形成自修复膜,对磨损表面具有一定的修复作用。     

纳米铜在润滑油中烷基苯三唑分散剂的制备和性能研究

为提高铜纳米颗粒在润滑油中的分散性能,以苯并三氮唑和卤代烃为原料,合成烷基苯并三氮唑分散剂,并通过红外光谱和核磁共振确定化合物的结构;通过沉降试验、流变性能的测试考察了分散剂的烷基链长、分散剂的用量对分散性能的影响,并通过热分析和TEM对分散剂的分散性能做进一步考察。结果表明：分散剂的链长为十八时,分散剂质量分数为0.1%-0.2%时分散剂的分散性能最好;并且分散剂的质量分数小于0.2%时对润滑油流变性能的影响很小;分散剂与纳米铜的结合不仅有物理吸附还有化学吸附。在四球摩擦磨损试验机上进行的摩擦学性能试验结果表明,采用所合成的分散剂分散的铜纳米微粒添加剂能够显著提高基础油的极压性能,同时具有良好的减摩性能。     

添加油酸修饰的纳米Fe3 O4粒子润滑油的摩擦学性能研究

利用化学共沉淀法制备了平均粒径为10nm、油酸表面修饰的Fe3O4粒子，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，添加油酸修饰的纳米Fe3O4粒子的润滑油表现出了较好的抗磨减摩性能，但是，纳米粒子的添加量有一最佳值。与基础油相比，添加纳米Fe3O4粒子润滑油的摩擦因数最大降低了26％，磨损量降低了28％。在摩擦磨损过程中，添加纳米Fe3O4粒子润滑油的摩擦力矩的变化表现出了时间效应。添加纳米Fe3O4粒子润滑油摩擦磨损后的磨痕表面比基础油摩擦磨损后的磨痕表面光滑，可以推测，纳米Fe3O4粒子对摩擦表面的抛光作用提高了润滑油的摩擦学性能。     

TiO_2纳米颗粒在单晶硅表面的吸附

为了实现亚纳米级超光滑表面的加工,建立了紫外光诱导纳米颗粒胶体射流加工系统,同时研究了加工过程中纳米颗粒与工件表面间的相互作用机理。首先,对实验所用锐钛矿TiO_2纳米颗粒及单晶硅工件表面进行表征测量。然后,用第一性原理的平面波赝势计算方法研究了纳米颗粒胶体射流加工中TiO_2分子团簇在单晶硅表面化学吸附的表面构型结构及其体系能量。最后,开展了TiO_2纳米颗粒及单晶硅工件表面间的吸附实验。实验结果表明:胶体中的OH基团在TiO_2团簇表面及单晶硅表面分别发生化学吸附,在TiO_2纳米颗粒及单晶硅表面吸附过程中形成了新的Ti-O-Si键及化学吸附的H_2O分子。红外光谱实验结果显示:TiO_2纳米颗粒与单晶硅界面间存在新生成的Ti-O-Si键。这种界面间的相互作用证实了紫外光诱导纳米颗粒胶体射流抛光过程可实现材料去除的化学作用机理。     

油溶性ZnO纳米微粒的制备及摩擦学性能研究

采用水热法制备油酸修饰的纳米氧化锌微粒,用XRD、TEM、和IR等检测手段对样品进行表征,将不同质量分数的油溶性ZnO纳米微粒用作润滑油添加剂,对其摩擦学性能进行评价.结果表明:所制备的样品由纤锌矿结构的无机ZnO微粒核和有机修饰剂壳组成,油酸分子以化学键形式键合在ZnO纳米微粒表面, 平均粒度为12～15 nm,比较均匀、无明显团聚,在非极性有机溶剂中易于溶解和分散;基础润滑油中添加油溶性ZnO纳米微粒后,在摩擦过程中钢球表面生成含有Zn的边界润滑膜,从而显著提高基础润滑油的抗磨能力,但减摩效果不明显.     

表面修饰Cu纳米微粒作为自修复添加剂修复连杆瓦的研究

将DNCu-1型表面修饰Cu纳米微粒添加到发动机润滑油中,在发动机运行-段时间以后对连杆瓦的磨损表面进行SEM、EDS和XPS分析。结果表明,表面修饰Cu纳米微粒与润滑油有良好的相容性,可以稳定均一地分散到润滑油中;Cu纳米微粒在连杆瓦表面上形成了沉积膜使得连杆瓦上的磨损部分得到了有效的修复,并与表面修饰层形成的摩擦化学反应膜产生协同作用,从而表现出了良好的修复和抗磨作用,可延长发动机的磨损部件的使用寿命。     

铋系纳米材料在润滑中的应用

绿色金属铋系纳米材料在满足润滑剂环保要求同时也显示了良好的摩擦学性能。综述了近年来纳米材料的制备方法以及铋系纳米材料在润滑油脂中的作用机制和应用进展,并指出了铋系纳米材料作为润滑油脂添加剂在摩擦学中的研究发展趋势。铋系纳米材料在润滑油脂中的作用机制为:铋系纳米有机物易于吸附在摩擦金属表面上,生成了一层有机复合膜;由于铋金属纳米粒子带有电荷而向表面移动,并沉积于摩擦表面形成非晶体或无定形膜,从而起到减摩抗磨作用。铋纳米粒子在润滑油中的分散性和稳定性问题是影响其在润滑中推广应用的主要因素,通过改进纳米粒子的制备工艺及研制和合成新的分散剂和稳定剂,可解决润滑油中纳米粒子在苛刻条件下的稳定性。     

硫化铅纳米微粒在层状液晶中的润滑性能

在层状液晶中原位合成出粒径约为10nm PbS纳米微粒，用高速环．块磨损试验机考察了PbS纳米微粒在层状液晶中的润滑性能，并用X射线光电子能谱对其摩擦化学作用机理进行了研究。研究结果表明，PbS纳米微粒能提高TritonX-100／C13H21OH／H2O体系层状液晶的润滑性能，其在摩擦过程中，发生了摩擦化学反应，在摩擦表面生成了化学反应膜。     

分散剂对有机粘土润滑油摩擦学性能的影响

以30#机械油为基础油,以0.4%季铵盐修饰有机粘土为添加剂,5%低碱值合成磺酸钙和5%聚异丁烯双丁二酰亚胺为分散剂,制备了几种分散剂优化的有机粘土润滑油。采用OPTIEN2120型紫外/可见分光光度计对分散剂的分散效果进行了检测;在M-200和MS-800型摩擦磨损试验机上,分别对不同分散剂作用下的有机粘土润滑油的减摩抗磨性能和承载能力进行了测试。分散效果检测表明分散剂可有效控制粘土微粒的粒径,阻止粘土微粒的团聚,使得粘土微粒在基础油中有良好的分散稳定性。摩擦磨损试验表明:分散剂能改进有机粘土润滑油的摩擦学性能,其中2.5%低碱值合成磺酸钙与2.5%聚异丁烯双丁二酰亚胺分散剂复配使用时有机粘土润滑油的摩擦学性能最佳;分散剂的加入在一定程度上能够提高有机粘土润滑油的承载能力。     

两种分散剂对IF-WS2纳米粒子分散性能和摩擦性能的影响

研究甲基萘和聚异丁烯丁二酰亚胺(PIBSI)两种分散剂对IF-WS 2纳米颗粒在基础油中的分散性能和摩擦性能的影响。使用722型分光光度计和四球摩擦试验机分别考察纳米WS 2润滑油在分散剂中的分散稳定性和摩擦性能,用激光粒度分析仪和红外光谱(FTIR)分析分散剂与WS 2纳米颗粒之间的作用机制。结果表明:甲基萘的分散效果和抗磨减摩效果最好,4%甲基萘分散的0.01%的纳米WS 2润滑油可以长期稳定保存,其纳米WS 2润滑油在490 N时的磨斑直径仅为0.540 mm,摩擦因数为0.11;甲基萘能够起到分散和抗磨减摩作用的原因是其对IF-WS 2纳米粒子具有一定的溶解作用。     

两种纳米粒子组合物用作润滑油添加剂

选择了纳米碳酸钙和纳米稀土两种粒子组合物作为润滑油抗磨、极压添加荆，采用透射电子显微镜（TEM）分别检测了其粒径大小，采用四球摩擦磨损试验机测定了含组合纳米粒子的润滑油的摩擦学性能，采用X射线光电子能谱仪分析了磨损钢球表面化学组成。结果表明：含组合纳米粒子的润滑油具有良好的抗磨减摩效果，纳米碳酸钙、纳米稀土组合粒子的最佳的添加量为CaCO3Wt％：RE Wt％=1：1，总浓度为0．6％；大小粒子配合协同作用起到有效的抗磨、减摩效果。还探讨了组合纳米粒子润滑油的抗磨减摩机理。     

纳米ZnO粒子对航空润滑油性能的影响

利用机械共混手段,将ZnO纳米粒子加入到航空润滑油中,用自制磨损实验机考察了其对润滑油抗磨性能的影响。结果表明：ZnO纳米粒子能显著提高润滑油的抗磨性能。     

分散剂对碳基润滑油添加剂稳定性的影响

为改善纳米碳基添加剂在润滑油中的分散效果,考察Span20、Span60、Span80、Tween20、Tween60、油酸、十六烷基三甲基溴化胺7种分散剂对纳米碳粉、纳米石墨、纳米石墨烯在润滑油中的分散稳定性的影响。通过静置观察法筛选出较适合的分散剂,再通过紫外吸收光度法确定最优分散剂类型;同时通过超声分散试验和分散剂添加量的试验,确定最优超声分散时间和分散剂的最优添加量。结果表明:7种分散剂中,Span60对3种纳米碳基添加剂在基础油400SN中的分散效果最好;油样配置过程中最优超声振荡时间为30 min;纳米石墨、纳米碳粉和纳米石墨烯作为基础油400SN抗磨添加剂时,Span60的最优质量分数分别为1.0%、1.5%、2.5%。     

重型汽车中桥减速器润滑油中磨损颗粒分析

重型汽车中桥减速器在工作过程中其摩擦副接触表面因相对运动而产生的磨损颗粒进入润滑油中,导致润滑油性能下降;磨损颗粒随润滑油进入摩擦副接触表面,摩擦副磨损加剧。根据重型汽车的运行特点,每隔一定里程数对减速器润滑油进行取样,综合分析在用润滑油中磨损颗粒物的大小、形貌及成分。结果表明：减速器在用润滑油中磨损颗粒主要成分是铁屑和铜屑,磨损颗粒主要来自于球面垫片（铜）及其配副的摩擦以及齿轮副间的摩擦。具体分析磨损颗粒产生过程及形成机制,为重型汽车中桥减速器中运动摩擦副的设计及制造提供理论依据。     

离子液体对WS2纳米润滑油摩擦学性能的影响

纳米二硫化钨的润滑性能优异,但由于其在润滑油中易团聚沉降,影响了其在润滑油中抗磨减摩性能的发挥。为改善纳米WS2的抗磨减摩性能,将一种磷酸盐离子液体添加到WS2纳米润滑油中,通过四球摩擦试验机对其摩擦学性能进行测试,采用XPS、EDS和电子显微镜等表征方法对钢球磨损表面进行表征。结果表明：虽然添加离子液体后纳米润滑油的摩擦因数略微上升,但相对基础油,离子液体仍可使其摩擦因数最大降低28%,同时能显著地减小磨斑直径,最大降幅达到了44%。离子液体在摩擦过程中与WS2反应生成PW,该物质作为催化剂加速了摩擦过程中的氧化反应,生成的化合物作为化学摩擦膜减少磨损,提升润滑油抗磨减摩性能。     

基础油中金刚石纳米颗粒润滑性能和导热性能的分子动力学分析*

为了研究纳米颗粒对基础油液热导率的影响,在基础油蓖麻油酸中加入不同体积分数和粒径的纳米金刚石颗粒,采用LAMMPS和分子动力学的研究方法,对粒子数密度以及粒子的径向分布规律、导热系数进行研究。结果表明:加入纳米颗粒的纳米流体的热物理性质受到多方面的影响,其中包括纳米颗粒体积分数及粒径等;随纳米粒子体积分数的提高纳米流体的热导率呈近似线性增加,随着纳米粒子粒径的减小,纳米粒子润滑膜的承载能力增强。纳米润滑膜能承受很高的外界冲击力,这有助于减小两作用面之间的摩擦,减小表面磨损;加入纳米颗粒的润滑油会减小摩擦副之间的摩擦和增强散热,提高热导率。     

磨屑对润滑油摩擦性能的影响

通过实验和模拟研究磨粒对润滑油摩擦性能的影响。首先通过微纳米压/划痕试验测量含磨屑润滑油的摩擦因数。同时,建立边界润滑体系模型,采用分子动力学方法模拟含磨屑润滑油膜在不同载荷下沿膜厚方向的压缩率和密度分布;对体系的上下固体壁面施加方向相反的剪切速度,计算出壁面原子的应力、摩擦力、正压力和摩擦因数;分析不同粒径磨屑的动态行为特征;通过减少润滑油分子数量,探究乏油工况下含磨屑润滑体系的摩擦性能。结果表明,润滑体系摩擦因数的模拟值与试验值一致;磨屑的存在会降低油膜的压缩率,同时在高载下磨屑的存在会对油膜的分层产生破坏,影响磨屑附近的密度分布;含小粒径磨屑的润滑体系的摩擦因数比含大粒径磨屑的润滑体系的小,表明磨粒聚集长大现象会恶化润滑油的润滑性能;磨屑在剪切过程中同时存在滚动和滑动,含小粒径磨屑的润滑体系剪切过程中表现出波动幅度更大的角速度;随着载荷的增大,磨屑角速度减小,波动幅度降低;在乏油工况下,磨屑会在剪切过程中出现变形破碎现象。     

纳米减摩润滑剂在发动机中的应用效果研究

利用合成和复配技术制备了纳米减摩润滑剂,采用LPW4型柴油发动机考察了该润滑剂的实际应用效果,分析了纳米润滑剂对油品理化指标和减摩润滑性能的影响,研究了纳米润滑剂改善发动机油压、油耗和尾气排放等外特性的效果。结果表明:经过620 h的可靠性发动机试验,纳米润滑剂中金属元素Fe含量较专用机油降低了47.8%,机油压力提高了15.8%,说明纳米润滑剂具有优良的减摩润滑性能;与专用机油相比,纳米润滑剂的燃油消耗降低了3.6%,发动机的尾气颗粒含量降低了26.7%,排放烟度降低了51.3%,说明纳米润滑剂具有良好的节能效果和环保特性。这是由于纳米润滑剂充分利用了纳米特性和多种功能添加剂的复合协同功效,提升了传统润滑油的减摩润滑性能和整体性能。     

纳米蒙脱石添加剂对45~#钢摩擦副摩擦学性能的影响

将KH550偶联剂修饰的纳米蒙脱石(MMT)按不同质量分数加入150N基础油中,制备质量分数1%~5%的5种纳米MMT润滑油体系,采用MMU-10G摩擦磨损试验机考察纳米MMT对45#钢摩擦副减摩抗磨性能的影响,采用SEM和EDX等分析试样形貌与表面元素成分的变化,分析影响摩擦学性能的机制。结果表明:质量分数3%的纳米MMT润滑油和具有最好的抗磨减摩性能,相对于基础油润滑体系,可使金属摩擦副磨损失重量最小降低45.5%;所有试样表面均形成了以MMT特征元素和Fe元素为主体组成的自修复膜层,使试样磨损损失获得补偿,其中质量分数3%的纳米MMT润滑油润滑时摩擦副表面MMT特征元素的含量最高,故试样磨损率最小;纳米MMT润滑体系润滑时的摩擦因数均低于纯基础油,但是不同含量的纳米MMT对改善45#钢摩擦副的减摩性没有明显的区别。