Ni-P-多壁碳纳米管复合镀层的制备及摩擦磨损性能(英文)

采用湿式球磨对多壁碳纳米管(MWNTs)预处理,通过化学镀制备Ni-P-MWNTs复合镀层;对45钢、传统Ni-P镀层和Ni-P-MWNTs复合镀层在干摩擦条件下的摩擦磨损性能进行考察和比较。结果表明,球磨后MWNTs长径比降低,长度均匀,且多数端部处于敞开状态。与45钢和Ni-P镀层相比,Ni-P-MWNTs复合镀层的减摩耐磨能力显著强化。当复合镀层中MWNTs的质量分数为0.74%~1.97%时,其摩擦因数和磨损率随MWNTs含量的增加而减少;对于MWNTs质量分数为1.97%的复合镀层,其摩擦因数和磨损率仅为0.08和6.22×10?15m3/(N·m)。复合镀层优良的摩擦磨损性能归因于MWNTs优异的力学性能和自润滑特性。     

Polypyrrole coated carbon nanotubes: Synthesis,characterization, and enhanced electrical properties

We describe a simple approach to the synthesis of MWNT/polypyrrole nanotubes by the in situ chemical polymerization of pyrrole on the carbon nanotubes using ferric chloride as an oxidant. The effects of pyrrole concentration on the coating and properties of the resulting complex nanotubes were studied by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), Raman spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction, and thermal gravimetric analysis. The coated PPy layers could be controlled easily by adjusting a feed ratio of pyrrole to MWNTs. FT-IR results suggested an existence of interaction between the –COOH groups of chemically modified MWNTs and NH groups of the PPy. SEM and TEM studies indicated that each individual MWNT could be coated with PPy. The resultant nanotubes enhanced electrical conductivity compared to PPy and MWNT which was strongly influenced by the feed ratio of pyrrole to MWNTs.     

三维石墨烯作为润滑油添加剂的抗断油性能研究

目的设计三维网状石墨烯(3D framework carbon, 3DFC)作为PAO-6基础油添加剂,改善基础油的摩擦磨损性能,提高基础油的抗断油能力。方法使用十八胺修饰得到亲油的3DFCs,将0.001g 3DFCs粉末添加到10 g PAO基础油中,超声分散30 min,得到稳定分散的3DFCs润滑油。利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、能量分散X射线仪(EDX)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和拉曼光谱仪(Raman)分析了3DFCs的微观形貌和结构。利用CSM摩擦试验仪器评估了3DFCs作为基础油添加剂的摩擦学性能,并用扫描电镜、拉曼光谱对磨斑及磨痕成分进行了分析。结果经十八胺修饰的3DFCs的亲油性得到提高,可在PAO-6基础油中稳定分散。3DFCs作为PAO-6基础油添加剂(0.01%),在非断油摩擦情况下,其磨损率较PAO-6基础油降低了约1个数量级,而较0W-50机油并未降低。在断油摩擦情况下,PAO-6基础油和0W-50机油易发生摩擦失效,3DFCs润滑油能保持平稳有效摩擦,其抗断油性能最优。结论具有三维结构、石墨层间距大、润滑性能优异的3DFCs作为润滑油添加剂,具有良好的抗断油能力,可以有效地保护摩擦部件免遭损坏。     

碳纳米管/聚酰亚胺纳米复合材料的制备及动态力学性能和介电性能

依次用混强酸和SOCl2对多壁碳纳米管(MWNTs)进行改性,解决其在有机溶剂的溶解性和在基体聚酰亚胺中分散性问题,并采用光电子能谱(XPS)和透射电镜(TEM)对改性前后的MWNTs进行表征.以4,4'-二氨基二苯醚(ODA)和3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)为原料,以原位聚合法将改性碳纳米管掺杂聚酰亚胺(PI),制备MWNTs/PI纳米复合材料.通过热重分析(TGA)、动态力学分析(DMA)和电容测试对材料的热性能、动态力学和介电性能进行表征.结果表明:加入MWNTs后,材料仍有很好的热稳定性,材料的动态力学性能随MWNTs增加而增强,在50℃和10%(质量分数)MWNTs时储能模量为2.307 GPa,比纯聚酰亚胺(PI)提高23.1%;材料的介电常数随着MWNTs含量的增加明显提高,在IMHz和10%时介电常数为66.7,是纯PI的18.6倍.制备的碳纳米管/聚酰亚胺材料是一种具有优良的热学、动态力学力学和介电性能性能的纳米复合材料.     

一种多壁碳纳米管/磷钼酸复合膜修饰电极的制备及其对H2O2的电催化

制备了多壁碳纳米管/磷钼酸复合膜修饰电极,用交流阻抗法对该电极进行了表征,用循环伏安法研究了该修饰电极对过氧化氢的电催化特性,并对其稳定性进行了测定。实验结果表明：电极表面已修饰了致密的碳纳米管磷钼酸膜;在过氧化氢浓度为3.0～13.0 mmol/L范围内,催化电流与过氧化氢的浓度呈现良好的线性关系;修饰电极具有良好的稳定性。     

核壳型碳微球和碳纳米管的制备及其阻燃性能

为改善碳微球(CMSs)/碳纳米管(MWNTs)与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基体相容性,采用原位聚合法对CMSs和MWNTs分别进行表面修饰,制成核壳型结构的PET@CMSs(PCMSs)和PET@MWNTs(PMWNTs),并通过熔融共混法制备了PCMSs/PMWNTs/PET复合材料,对其阻燃性能进行探讨。使用TEM、SEM、FTIR、TGA、CONE等测试手段,表征了PCMSs与PMWNTs的结构及与PET基体的相容性,并测试了PCMSs/PMWNTs/PET的力学性能、阻燃性能、热稳定性和燃烧行为等。结果表明,与修饰前的CMSs/MWNTs相比,PCMSs/PMWNTs与PET基体具有更好的分散相容性,在PCMSs\PMWNTs添加的质量分数为1%,PCMSs与PMWNTs的质量比为1∶2时,PCMSs/PMWNTs/PET比CMSs/MWNTs/PET的抗拉强度提高的最大,可达26.1%;与纯PET、CMSs/MWNTs/PET相比,PCMSs/PMWNTs作为阻燃材料添加到PET中,具有较好的热稳定性、且有效延长了PET的点燃时间、增大FPI指数,从而降低火灾危险性,阻燃效果较好,其LOI值为28.1%,熔滴数为3 d/min,UL-94阻燃级别可达到V-0级。     

重载变速冲击工况下MoDDP/CaB复合润滑油添加剂的润滑性能

为解决机械设备在恶劣工况下由润滑失效而导致的设备故障甚至安全生产事故问题,进一步提升机械设备的运行稳定性和安全性,研究纳米硼酸钙（CaB）和二烷基二硫代磷酸钼（MoDDP）单一润滑油添加剂和复合润滑油添加剂的减摩抗磨效果,并探究其润滑作用机制。研究结果表明,重载、变速、冲击工况条件下 1.5 wt.% MoDDP / 3.0 wt.% CaB 复合润滑油添加剂具有良好的减摩抗磨效果,与基础油相比,在不同转速下可最大降低 65.1%的摩擦因数和 80%的磨痕深度,施加 50 N 冲击载荷时,可分别降低66.7%的摩擦因数和76.5%的磨痕深度。MoDDP / CaB复合润滑油添加剂在润滑过程中能生成包含C-C、 Fe₂O₃、FeB 和 MoS₂的金属化合物层,添加剂中的 CaB 和 MoDDP 能够相互促进彼此反应,增加 FeB / MoS₂润滑膜的生成量, 对比单一的添加剂和基础油,复合添加剂具有更好的自修复性能和协同功效,形成具有高承载力的润滑油膜,提高了复合润滑油的抗磨减摩性能。MoDDP / CaB 复合润滑油添加剂的制备可以充分综合利用抗氧化剂与极压耐磨剂的稳定、优异润滑特性,研究结果可为复合添加剂的广泛应用提供数据支持和理论支撑。     

羟基硅酸镁粉体表面改性及作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究

目的研究羟基硅酸镁粉体表面改性及作为润滑油添加剂的摩擦学性能,提高羟基硅酸镁粉体在设备磨损表面的成膜性能,减少磨损,延长使用寿命。方法采用同步热分析仪(SDT Q600),分析羟基硅酸镁粉体的相变过程。采用不同的表面改性剂对羟基硅酸镁进行改性,采用MG-2000型高速高温摩擦磨损试验机,研究不同添加量和热处理温度对羟基硅酸镁摩擦性能的影响。结果羟基硅酸镁在常温到500℃之间,脱失吸附水;500~800℃之间,脱去层间水和结构水,生成新的物相镁橄榄石;800~860℃之间,晶体结构发生重组;860~1100℃之间,发生镁橄榄石-顽辉石物相转变。经过油酸表面改性后,羟基硅酸镁粉体表面引入了有机长链,表面改性剂改性效果为:油酸>司盘80>硬脂酸>吐温80>KH270>KH560。粉体质量分数为10%时,短时间内易于达到磨损-自修复动态平衡,具有良好的抗磨减摩效果。经过200、400℃热处理的粉体具有较高的活性、分散性能和成膜性能。结论油酸能有效改善羟基硅酸镁粉体在润滑油中的分散性能,200、400℃热处理能有效提高羟基硅酸镁粉体在润滑油中的分散性能和摩擦过程中的成膜性能。     

改性纳米坡缕石在油润滑中的减摩抗磨性能研究

目的探索不同改性剂对纳米坡缕石的表面修饰效果,探究其在油润滑中的减摩抗磨和自修复机理。方法以油酸和钛酸酯作为改性剂对纳米坡缕石进行表面修饰,采用沉降法和透射电子显微镜(TEM)表征改性效果。将选择的改性剂和纳米坡缕石放入球磨机内在线修饰,制备成润滑油添加剂并将其超声分散于纯基础油150N中,形成润滑油分散体系。采用环-盘式摩擦磨损试验机对其摩擦性能进行考察,通过金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)进行微观结构观察与分析,并探究其润滑及自修复机理。结果采用油酸修饰的纳米坡缕石满足润滑油行业的要求,可显著改善润滑油的摩擦学性能。与纯基础油相比,当添加剂含量为3.0%时,45#钢摩擦副磨损表面形成了一层含多种元素的复合陶瓷自修复膜,平均摩擦系数降低了31.3%,磨损量减少了16.0%。结论纳米坡缕石添加剂可随油液流动智能吸附于摩擦界面,阻止摩擦副之间的直接接触,产生纳米滚珠效应。同时,随着界面滑动发生摩擦化学反应生成自修复膜,填补犁沟和划痕,在纳米滚珠和自修复膜共同作用下达到减摩抗磨的效果。     

Microstructure and Tribological Properties of PlasmaSprayed Ni/MoS2 Solid Lubrication Coating

A composite Ni based MoS2 solid lubrication coating was prepared using the plasma spraying technology with optimized process parameters.The tribological properties of the composite Ni/MoS2 coatings in air and vacuum were studied with a ball-on-disk friction and wear tester under dry sliding condition,respectively.XRD,SEM and EDS were adopted to analyze the microstructures of the coating before and after wear tests.Results showed that the deposition quality of the coating was good.The content of lubricant MoS2 was high.But the compactability of the coating with many superficial micrometersized defects such as pores and cracks was relatively low.The composite Ni/MoS2 coating exhibited excellent friction-reduction properties both in air and in vacuum conditions.In vacuum,the wear loss was greater because the severe spalling of top layer resulted from breakthrough of the adjacent defects.In air condition,the wear loss of the coating was relatively low but its friction-reduction ability may be weakened for the oxidation of MoS2.     

Synthesis and characterization of MWNTs with narrow diameter over nickel catalyst by MPCVD

Multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) were synthesized on silicon substrates using nickel catalyst with thickness varied from 2 to 30 nm by microwave plasma chemical vapor deposition technique. The characterization results show that the diameter of produced MWNTs decreases with decreasing thickness of nickel catalyst layer. The MWNTs with narrow diameter of 8 nm have been obtained at the nickel catalyst thickness of 2 nm.     

银纳米粒子尺寸对多壁碳纳米管自组装的影响

研究了以胶体银纳米粒子为前体在多壁碳纳米管(MWNTs)表面进行的自组装及其银粒子尺寸对自组装的影响。结果表明:银粒子与MWNTs的平均直径之比≤1/3时,能够获得较好的Ag/MWNTs一维复合物材料,而且透射电镜(TEM)直接观察到银纳米粒子的自组装及其生长优先在MWNTs端头发生;基于各种技术表征,在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)存在下MWNTs功能化的表面存在的羧基、羟基与柠檬酸根的多羧基、羟基基团之间的氢键作用以及疏水作用可能是银纳米粒子自组装的主要驱动力。     

Dispersion of multiwalled carbon nanotubes in aluminum powders

Multiwalled carbon nanotubes (MWNTs) were treated with the reflux within the concentrated nitric acid for 0-25 h to purify and disperse the tangled MWNTs. The effect of reflux time on the morphology and the weight loss of MWNTs were investigated. Meanwhile,the dispersion of MWNTs with 0-2.0 wt.% in 2024Al powders using mechanical stirring with an assisting ultrasonic shaker in ethanol was also studied. The results show that the reflux time markedly affects the morphology of MWNTs. The weight loss of MWNTs i...     

多壁碳纳米管载镍对镁基合金储氢性能影响

采用化学法制备多壁碳纳米管载镍催化剂(Ni/MWNTs),并将其加入到镁粉中,结合氢化燃烧合成(HydridingCombustionSynthesis,HCS)和机械球磨(MechanicalMilling,MM),即HCS+MM复合技术制备Mg85-Nix/MWNTs15-x(x代表质量百分数,x=3,6,9,12)合金。通过X射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电镜以及气体反应控制器研究了材料的晶体结构、微观形貌和吸放氢性能。结果表明:Mg85-Ni9/MWNTs6合金具有最佳综合吸放氢性能,其在373K,吸氢量达到5.68%(质量分数,下同),且在100s内就基本达到饱和吸氢量;在523K,1800s内的放氢量达到4.31%。Ni/MWNTs催化剂的添加,不但起到催化的作用,而且MWNTs具有优异的纳米限制作用,使得催化剂的粒径限制在纳米级,有利于限制产物中Mg2NiH4颗粒的长大。另外Ni与MWNTs存在协同催化作用,当它们达到一定比例时,对合金的吸放氢促进作用达到最优化,明显改善了合金的吸放氢性能。     

激光微织构固体润滑表面高温摩擦学性能研究

目的 研究微织构纳米固体润滑剂及碳纳米管(CNTs)添加剂对微织构表面高温润滑性能的影响.方法 采用YLP-HP-1-100-100-100型光纤激光器在Cr4M04V高温轴承钢表面进行织构化处理,并填充二硫化钼(MoS2)-聚酰亚胺(PI)和不同碳纳米管添加含量的MoS2-PI-CNTs复合固体润滑剂.在环-盘接触的MMU-10G高温摩擦磨损试验机上进行了环境温度从室温到400℃的滑动摩擦性能试验.结果 填充含纳米MoS2的复合固体润滑剂的微织构表面的摩擦系数比填充含相同含量微米MoS2的低35％左右.微织构纳米MoS2-PI自润滑表面摩擦系数随碳纳米管含量的增加先减小后增大,当碳纳米管质量分数为6％时,其摩擦系数最小,且比无碳纳米管的低37％左右.在MoS2-PI纳米复合润滑剂中添加6％碳纳米管后,MoS2-PI-CNTs纳米复合润滑剂具有更高的使用温度和更低的摩擦系数.结论 纳米MoS2的润滑效果优于微米MoS2,碳纳米管有利于提高MoS2-PI复合固体润滑剂的耐热性能和润滑减摩性能.     

含纳米金刚石润滑油减摩抗磨添加剂的摩擦学性能

研制了一种含纳米金刚石润滑油节能抗磨添加剂，对其摩擦学性能及机制进行了研究。结果表明：所研制的含纳米金刚石润滑油抗磨添加剂上有优异的摩擦学性能，摩擦表面存在含金刚石的表面膜。     

新型金属热模锻用非石墨型润滑剂的研究

针对目前广泛用在金属热模锻中的石墨型润滑剂存在的污染环境和难以清理等问题,以无机层状氮化物和硬脂酸盐为主要固体润滑材料,得到系列非石墨型润滑剂,并对其润滑性能和润滑机理进行了研究。结果表明,4种系列润滑剂中,以无机层状氮化物配以复合硬脂酸盐类为主要成分的热模锻润滑剂具备最优良的悬浮性、成膜性,并且润滑性能与石墨型润滑剂相当,清理容易。目前,该新型非石墨型润滑剂可以在一定范围内替代石墨型润滑剂,是一种环保型润滑剂。     

高分子复合润滑涂层对低碳钢表面摩擦学性能的影响

为替代磷化-皂化处理工艺,通过浸涂高分子复合润滑液的方法在低碳钢试样表面制备涂层。利用HT-500型球盘摩擦试验机考察了低碳钢在高分子复合润滑涂层、磷皂化膜、无润滑介质这3种不同润滑条件下摩擦学性能,同时分析了干摩擦接触表面上摩擦切应力,并应用VHX-600K型超景深显微镜对磨损表面形貌观察,探讨磨损机制。结果表明：高分子复合润滑涂层与磷皂化膜具有相接近的润滑减摩特性,摩擦因数与干摩擦相比分别减小67.33%和68.79%,对摩初期5 min内前者略低2.1%,且减摩性能都较稳定。此外,磨损机制与不同润滑条件下的摩擦行为有关。干摩擦过程中,磨粒磨损、氧化磨损起主导作用;表面有磷皂化膜的摩擦磨损机制主要为轻微磨粒磨损与少量氧化磨损;高分子复合润滑涂层作用下,表面磨损程度最小,主要表现为轻微磨粒磨损。     

磨损部件自修复原理与纳米润滑材料的自修复设计构思

磨损导致能源浪费和零部件失效 ,为减少或抑制摩擦磨损 ,通过润滑油品配方设计和有效利用摩擦产生的物理化学作用 ,提出了摩擦自适应、摩擦成膜自修复、原位摩擦化学自修复 3种自修复原理 ,并依据自修复原理提出了纳米润滑材料的自修复设计构思     

硫化菜籽油润滑添加剂对钢-镁摩擦副摩擦学性能的影响(英文)

在菜籽油(RO)分子中引入硫,合成一种改性菜籽油润滑添加剂(SRO)。结果表明:以菜籽油为基础油的硫化菜籽油润滑添加剂对钢-镁摩擦副具有优良的抗磨减摩性能;镁合金的摩擦因数和磨损体积随着SRO添加量的增加而减小;与菜籽油润滑的镁块表面相比,用含SRO菜籽油润滑的镁块表面摩擦划痕较轻微。SRO对钢-镁摩擦副具有优良抗磨减摩作用的机理是由于添加剂和菜籽油分子在摩擦表面吸附并与镁合金发生了摩擦化学反应而生成了一层复杂的边界润滑膜。