有机钼为润滑油抗磨减摩添加剂的摩擦学性能研究

用四球摩擦磨损试验机考察了两种油溶性有机钼(二硫代磷酸氧钼、二硫代磷酸钼)抗磨减摩添加剂在液体石蜡基础油中的摩擦学性能,采用扫描电子显微镜对边界润滑状态下形成的磨斑形貌和表面膜的元素组成进行了分析。试验结果表明:两种有机钼添加剂均具有优异的抗磨减摩性能和极好的承载能力。其中二硫代磷酸钼添加剂使基础油的抗磨性能提高53 %,减摩性能提高40 %,极压承载能力提高一倍多。SEM分析显示钢球表面的磨痕和犁沟较浅,且有含硫和钼的沉积物生成。由此推断出有机钼添加剂在摩擦副表面形成吸附膜,部分吸附膜通过摩擦化学反应生成了具有抗磨减摩作用的MoS2和FeS膜,从而起到了改善摩擦磨损性能的作用。     

锂离子液体作为钢/铜、钢/铝摩擦副润滑剂的摩擦学性能

采用一步法合成了锂离子液体润滑剂[Li(OZO)]TFSI,并选择含有相同阴离子的传统咪唑离子液体1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐(L-F104)作对比,在SRV摩擦磨损试验机上评价了其作为钢/铜、钢/铝润滑剂的润滑性能,用X射线光电子能谱仪(XPS)分析了润滑机理。结果表明:在室温或高温(100℃)条件下,[Li(OZO)]TFSI都具有优异的减摩抗磨性能,摩擦过程中在金属摩擦副表面有物理吸附与摩擦化学反应发生,形成了阻止金属间直接接触的保护膜,从而起到了减摩抗磨的效果;且[Li(OZO)]TFSI可以取代L-F104作为两种摩擦副的润滑剂,而其合成过程却比L-F104简单的多。     

超声振动对GCr15/45钢摩擦副油润滑下的摩擦磨损性能影响

在超声振动摩擦磨损实验仪上考察了超声振动对GCr15/45钢摩擦副油润滑下的减摩抗磨性能影响,初步探讨了在超声振动下摩擦磨损机制。结果表明,超声振动作用下45钢表面的质点会产生振动,减小了摩擦副间的正压力,破坏了表面油膜的形成影响摩擦副间的减摩抗磨性能。在所选试验载荷范围内,超声振动均可以不同程度的改善摩擦副的减摩抗磨性能,其中载荷为40 N时,超声振动对摩擦副的减摩抗磨性能改善最显著,摩擦因数和磨损体积比没有超声振动时分别降低了10%和49%。超声振动没有改变GCr15/45钢摩擦副的磨损机制,但可以减轻磨粒磨损程度。     

添加Sb纳米颗粒润滑油的摩擦学性能

采用Sb纳米颗粒作为润滑油添加剂,研究其在不同摩擦条件下的摩擦学性能和抗磨减摩机理。采用CFT-1型材料性能测试仪进行往复摩擦试验,并采用SEM和EDS分析润滑油的润滑效果。结果表明:Sb纳米颗粒的添加可以有效地改善润滑油的抗磨减摩性能;在0.50%(质量分数)的添加量下表现出优异的抗磨减摩效果;Sb纳米颗粒不仅可以吸附在摩擦副表面保护基体材料,还可以对磨损表面进行动态自修复。     

纳米添加剂对GCr15/1045钢摩擦磨损性能的影响

随着纳米科技的发展和对纳米材料功能特殊性的认识,纳米材料作为添加剂开始越来越多的应用到机械的润滑和抗磨自修复研究中。文中利用PLINT NENE–7型磨损试验机,以中石油兰州润滑油厂生产的中负荷工业闭式齿轮油L–CKC220作为基础油研究了纳米氮化铝、纳米碳化硅和油溶性纳米铜合金作为添加剂对GCr15/1045钢摩擦副滑动摩擦磨损特性的影响。分析不同纳米材料对摩擦因数曲线、磨斑形貌(SEM)及EDX能谱分析图的影响,结果表明：3种纳米添加剂均能使摩擦副的摩擦因数明显降低;纳米氮化铝和油溶性纳米铜合金作为添加剂具有良好的减摩和抗磨性能,分别使摩擦系数降低33.3%和28.6%,并能非常明显的沉积在摩擦副表面;纳米碳化硅的性能较差。     

纳米添加剂对GCr15/1045钢摩擦磨损性能的影响

随着纳米科技的发展和对纳米材料功能特殊性的认识,纳米材料作为添加剂开始越来越多的应用到机械的润滑和抗磨自修复研究中。文中利用PLINT NENE-7型磨损试验机,以中石油兰州润滑油厂生产的中负荷工业闭式齿轮油L-CKC220作为基础油研究了纳米氮化铝、纳米碳化硅和油溶性纳米铜合金作为添加剂对GCr15/1045钢摩擦副滑动摩擦磨损特性的影响。分析不同纳米材料对摩擦因数曲线、磨斑形貌(SEM)及EDX能谱分析图的影响。结果表明:3种纳米添加剂均能使摩擦副的摩擦因数明显降低;纳米氮化铝和油溶性纳米铜合金作为添加剂具有良好的减摩和抗磨性能,分别使摩擦系数降低33.3%和28.6%,并能非常明显的沉积在摩擦副表面;纳米碳化硅的性能较差。     

磷系润滑添加剂对7050铝合金摩擦学性能的影响

采用环-块摩擦磨损试验机考察磷酸三甲酚酯(TCP)、亚磷酸二丁酯(DBPi)、二辛基二硫代磷酸锌(ZDDP)和二正丁基磷酰胺(DBPA)4种磷系润滑添加剂对7050铝合金摩擦学性能的影响,并探讨磷系润滑添加剂与7050铝合金的摩擦学作用机制。结果表明:4种磷系润滑添加剂均能降低钢-铝摩擦副间的摩擦因数,但添加剂对铝合金抗磨作用的影响因添加剂结构不同而产生较大差异;磷酸三甲酚酯和二正丁基磷酰胺能增强7050铝合金的抗磨作用,其中二正丁基磷酰胺的效果更优;而亚磷酸二丁酯和二辛基二硫代磷酸锌会增加铝合金的磨损,以亚磷酸二丁酯为甚。钢-铝摩擦副间的摩擦因数随添加剂浓度增加而减少,但随载荷增加而提高;以二正丁基磷酰胺润滑的铝合金的磨损量随添加剂浓度增加而减少,但随载荷增加而提高;而以亚磷酸二丁酯润滑时,随载荷和添加剂浓度提高,磨损量均呈增加趋势。在所有的摩擦过程中均出现了磨粒磨损、粘着磨损和化学腐蚀磨损3种磨损机制,其中化学腐蚀磨损和磨粒磨损是磷系润滑添加剂的主要摩擦学作用机制。     

钛基纳米润滑添加剂的减摩抗磨及自修复特性对比

针对恶劣工作环境会加剧机械设备摩擦副间的磨损而降低其服役寿命的问题,对比研究3种纳米添加剂TiO2、TiN和TiC在不同工况下的摩擦学性能及其自修复性能。根据SH-T0762-2005标准润滑油摩擦因数测定法,并利用MRS-10A型四球磨损试验机磨斑测量光镜、激光共聚焦显微镜和能量色散谱仪(EDS)对磨损表面进行表征,探讨其润滑抗磨及自修复机理。结果表明:钛基纳米添加剂的加入很好地改善了润滑油的抗磨减磨性能,并使其具有一定的自修复性能;当钛基纳米质量分数为0.5%时,其减摩抗磨性能达到最佳。3种纳米添加剂中,对润滑油减摩抗磨性能改善效果最好的是纳米TiO2,而自修复效果最好的则为纳米TiN。故纳米TiN和纳米TiO2作为润滑油添加剂,具有较好的减摩抗磨和自修复能力。     

基于分子动力学理论制备含氮磷硼酸酯添加剂及其摩擦学性能

利用分子动力学(MD)理论设计合成了一种新型含氮磷硼酸酯极压抗磨添加剂NBPE,分别采用元素分析仪和红外光谱仪(FTIR)对分子结构进行表征。采用热重分析法(TG)和饱和蒸汽法分别考察化合物的热稳定性与水解稳定性;采用四球摩擦磨损试验机考察NBPE的含量对润滑油摩擦学性能的影响;利用立式万能摩擦磨损试验机研究不同润滑条件下钢-铜摩擦副的摩擦磨损性能;利用扫描电子显微镜(SEM)观察试样表面磨痕形貌,利用能谱分析仪(EDS)分析磨斑表面附着物组成。结果表明:NBPE是一种具有良好热稳定性、水解稳定性和优异的极压、抗磨性的润滑油添加剂;添加剂在金属表面发生摩擦化学反应形成摩擦化学产物是提高其极压、抗磨性能的根本原因;当润滑油中NBPE的含量为0.15%(质量分数)时,润滑油具有最佳的极压、抗磨性能,其油膜强度提高了148%,磨斑直径降低了23.2%;在钢-铜摩擦过程中,摩擦因数和铜磨损率分别降低了59.4%和45.2%,获得光洁度较好的铜表面。     

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。     

Effect of amide type modified rapeseed oil as lubricating additive on friction and wear behavior of steel-steel and steel-aluminum alloy systems

A new type of environmentally friendly lube additive-amide type modified rapeseed oil was synthesized and characterized by infrared spectrum. Its effect on the friction and wear behavior of steel-steel and steel-aluminum alloy systems were investigated with a four-ball machine and an Optimol SRV friction and wear tester respectively.The morphographies of the worn surfaces were analyzed by means of scanning electron microscopy(SEM). The worn surfaces of the 2024Al alloy block were analyzed by means of X-ray photoelectron spectroscopy(XPS). The results show that the modified rapeseed oil as additives can obviously decrease the wear rate and friction coefficient of steel pair and steel-aluminum frictional pair. Its lubrication mechanism is inferred that a high strength complex protection films form on the worn surface of the Al alloy due to the adsorption or tribochemistry reaction of a long chain additive molecule and high reaction activity of N element.     

铁基金属摩擦副表面自修复层分析

目的分析不同工况对表层自修复层的影响,探究羟基硅酸镁纳米管在摩擦磨损过程中的作用机理。方法以人工合成的羟基硅酸镁纳米管Mg3Si2O5(OH)4为自修复添加剂,在油润滑实验条件下进行铁基金属摩擦副摩擦磨损实验。利用SEM、EDS、激光拉曼光谱仪及显微维氏硬度计分别对自修复层厚度、自修复层元素组成、自修复层表面结构及自修复层表面显微硬度进行表征。结果在转速为1000、2000 r/min时,载荷为200、300、400 N的实验条件下,表层均有自修复层的生成。在转速为2000 r/min、载荷为400 N时,表层自修复层的厚度最大。实验过程中,摩擦副得到修复,出现负磨损,自修复层的主要元素为C、O、Fe等。高转速载荷工况下,其摩擦系数相比基础油下降0.008。自修复层为类金刚石结构,其平均硬度值在673HV左右,为基体的1.87倍。结论羟基硅酸镁、基础油及磨屑三者共同作用,在高能摩擦作用下合金化,形成高硬度的类金刚石结构修复层,能有效保护摩擦副工作面,并延长寿命。加大实验载荷与实验转速,能加速自修复层的形成,实现摩擦副负磨损,并降低摩擦系数。     

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。     

增强颗粒对镁基复合材料磨损性能的影响(英文)

研究增强颗粒Mg2Si对镁基复合材料摩擦磨损性能的影响,讨论Si加入量、载荷和滑动速度对Mg2Si/AM60镁基复合材料磨损性能的影响。结果表明,向镁合金中加入合金元素Si,可原位生成增强颗粒Mg2Si,增强颗粒Mg2Si可明显提高AM60镁合金的磨损性能。随着载荷和滑动速度的增加,AM60镁合金和Mg2Si/AM60镁基复合材料的磨损量都增大。AM60镁合金的磨损机制为粘着磨损。随着载荷的增大,Mg2Si/AM60镁基复合材料的磨损由磨粒磨损向粘着磨损转变。     

AZ31B镁合金盐浴碳氮钒共渗工艺

为提高AZ31B镁合金的表面硬度,改善其摩擦磨损性能及耐蚀性能,采用盐浴碳氮钒共渗工艺在AZ31B镁合金表面形成高硬度碳、氮化合物渗层,并用数字显微硬度计、光学显微镜、X射线衍射仪、X射线能谱仪、摩擦磨损试验和电化学测试分析渗层表面硬度、截面显微形貌、渗层表面物相组成、耐磨性和耐蚀性等。结果表明,盐浴碳氮钒共渗处理使AZ31B镁合金表面形成主要由VC、VN等高硬度金属化合物组成的渗层,渗层表面硬度最高达到283.1 HV0.05,相比原始试样和碳氮共渗处理试样分别提升280%和62%;相比原始试样,碳氮钒共渗试样的摩擦因数和磨损量分别降低约30%和50%,自腐蚀电位提高60 mV,自腐蚀电流密度降低一个数量级,表明盐浴碳氮钒共渗工艺能够显著提高AZ31B镁合金的表面硬度,提升其摩擦磨损性能及耐蚀性能。     

离子液体添加剂对润滑剂摩擦和润滑性能的影响

目的研究离子液体作添加剂时对基础润滑剂成膜能力和摩擦磨损性能的影响。方法选取聚α烯烃(PAO8)和锂基脂作为基础润滑剂,用季膦盐油酸离子液体作为添加剂,用UMT-3型多功能摩擦磨损试验机(UMT)进行实验,并对试验后的试样表面进行SEM分析。同时用光干涉点接触润滑油膜厚度测量装置测量其膜厚,通过对比基础润滑剂与添加离子液体后的摩擦系数、膜厚和磨斑,评价离子液体添加剂对基础润滑剂摩擦润滑性能的影响。结果相比于基础油和基础脂,离子液体作添加剂可以有效地降低摩擦磨损。含有离子液体添加剂的润滑剂有更高的油膜厚度,在高载荷工况下更明显。添加离子液体可以有效减轻基础油的乏油程度。结论离子液体添加剂可以有效减小摩擦磨损,提高润滑性能。     

搅拌摩擦加工SiC复合层对镁合金摩擦磨损性能的影响

研究了搅拌摩擦加工（FSP）AZ91D镁合金SiC复合层的微观组织和磨损性能。结果表明,复合层SiC粒子分布均匀,晶粒细小,成分均一,抗摩擦磨损性能较基体有大幅度提高。     

磁控溅射镀钛提高 AZ31 镁合金耐磨耐蚀性能的研究

目的提高AZ31镁合金的耐磨及耐腐蚀性能。方法采用磁控溅射技术对镁合金进行表面镀钛处理,用扫描电镜研究膜基界面形貌及界面成分,分析结合性能。通过摩擦磨损试验,对比分析镁合金基体和镀Ti膜样品的耐磨性能;通过Tafel极化曲线,对比分析镁合金基体和镀Ti膜样品的耐蚀性能。结果 Ti膜均匀致密,与镁合金基体结合良好。镁合金镀Ti膜后,摩擦系数和磨损失重率下降,腐蚀电位向正方向移动了430 m V,腐蚀电流密度从10.83 m A/cm2下降到2.62×10-7m A/cm2。结论磁控溅射镀Ti膜提高了AZ31镁合金的耐磨和耐蚀性能。     

基于摩擦加工技术的镁合金表面改性研究现状

鉴于当前高性能镁合金的应用需求,亟待提高镁合金的表面硬度、摩擦磨损性以及耐蚀性等表面性能。新型固态加工技术——搅拌摩擦加工以及摩擦堆焊能够实现材料的大塑性变形,在镁合金表面微观组织结构改性、表面复合材料化以及金属焊敷层制备等方面得到了成功的应用。在介绍搅拌摩擦加工以及摩擦堆焊技术特性的基础上,分别从工艺手段、组织演变以及性能改善等方面综述了摩擦加工技术用于镁合金表面改性的研究现状。国内外研究结果显示,搅拌摩擦加工可有效细化镁合金表面晶粒,破碎粗大第二相,导入增强粒子,实现表面复合化,进而显著提高镁合金的硬度、耐磨性以及耐蚀性。摩擦堆焊技术可在镁合金表面成功制备无稀释、结合完整性高、均匀细化的金属焊敷层,有效改善镁合金表面硬度及耐磨性。通过对用于镁合金表面改性的摩擦加工技术研究现状的总结,展望了镁合金搅拌摩擦加工以及摩擦堆焊的发展前景,提出了需要进一步研究的方向。     

High-speed wire electrical discharge machining to create superhydrophobic surfaces for magnesium alloys with high corrosion and wear resistance

Herein, a superhydrophobic surface of AZ31B magnesium alloy prepared by high-speed wire electrical discharge machining and modification with stearic acid is reported. The surface morphology and wettability of the superhydrophobic surface were investigated by scanning electron microscopy and optical contact angle measurement, respectively. A uniform micro-/nanopetal-like structure was shown within the superhydrophobic surface, resulting in a contact angle of 151 ± 0.5° and a sliding angle of 4 ± 0.5°. Notably, the superhydrophobic surface had better corrosion resistance than the bare magnesium alloy, and its corrosion current density was reduced by nearly one order of magnitude. Under both dry and wet friction conditions, the friction coefficient of the superhydrophobic surface was lower than that of the bare magnesium alloy surface, with a much lower wear loss. In addition, the friction coefficient of the superhydrophobic sample was lower than that of the bare magnesium alloy sample under both the dry and wet friction conditions. Thus, the superhydrophobic sample experienced reduced wear and had a low wear rate.