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。     

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。     

超细蛇纹石粉的制备及其对水-乙二醇液压液摩擦学性能的影响

采用水热法制备超细蛇纹石粉,利用X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对样品的晶体结构和形貌进行表征;究了不同反应温度所制备粉体及其添加量对68#水乙二醇液压液摩擦学性能的影响,初步探讨抗磨减摩机理。结果表明：不同温度下水热合成的蛇纹石的微观结构、化学组成及晶型各不相同;200 ℃以下水热合成的产物是利蛇纹石、水镁石等的混合物,200℃以上合成的产物为中空管状纳米纤蛇纹石;采用200 ℃下制备的纤蛇纹石作为润滑添加剂,在其加入量（w）为0.06%时,水乙二醇液压液的综合摩擦学性能最优,摩擦因数、磨斑直径分别为0.0562和0.39 mm,较基础液压液分别减小了18.07%和33.90%;蛇纹石粉加入到液压液中能起到填平犁沟、修复磨痕表面的作用,从而实现抗磨和减摩的目的。     

石墨烯作为锂基润滑脂添加剂的摩擦学性能研究

利用四球机研究了石墨烯和石墨作为锂基润滑脂添加剂的摩擦学性能。采用扫描电镜和X射线光电子能谱研究了磨损表面的微观形貌和表面元素含量及化合态。结果表明石墨烯的添加使锂基润滑脂的摩擦学性能得到的显著的提升,摩擦过程中,摩擦副表面形成了石墨烯的吸附膜和层积膜以及由FeO, Fe2O3, FeOOH和LiOH组成的反应膜,正是这些复合膜的综合作用,使得润滑脂的摩擦性能得到了进一步的提升。     

超细锡粉改善锂基润滑脂摩擦学性能研究

为提高锂基润滑脂的摩擦学性能,以超细锡粉为润滑添加剂研究了粉体的加入方式、粒径、加入量及载荷变化对锂基润滑脂摩擦学性能的影响,并采用SEM、EDS等手段对钢球表面磨斑进行分析。结果表明,直接加入超细锡粉体制备润滑脂的摩擦学性能优于分散后加入锡粉体的锂基润滑脂;采用平均粒径为90 nm的超细锡粉、添加量为2%时,锂基润滑脂的摩擦学性能最优。其作用机理在于锡粉在钢球表面具有自修复作用。含超细锡粉的润滑脂更适合在高载荷下工作。     

蛇纹石/纳米软金属在复合锂基润滑脂中的摩擦学性能研究

以蛇纹石和纳米软金属（银、镍、铜）复配作为添加剂,采用往复摩擦磨损试验机考察不同复配体系添加剂在复合锂基润滑脂（简称润滑脂）中的减摩抗磨性能,用扫描电子显微镜和能谱仪分析表征磨痕表面的形貌和主要元素组成。结果表明：蛇纹石和纳米软金属复配作为添加剂可以有效改善润滑脂的减摩抗磨性能,3种复配体系中,当蛇纹石/银、蛇纹石/镍、蛇纹石/铜的质量比分别为4∶1,2∶1,4∶1时,润滑脂的减摩抗磨性能最好;在不同载荷条件下,蛇纹石/银润滑脂的摩擦学性能优于蛇纹石/镍润滑脂和蛇纹石/铜润滑脂。     

纳米微粒作为润滑油添加剂的摩擦学机理探讨

介绍了纳米材料的性质特点，影响纳米添加剂摩擦学性能的主要因素及其在润滑油中摩擦学机理的几种推测。     

含纳米铜的减摩修复添加剂摩擦学性能及其作用机理研究

在不同条件，不同接触形式下考察了含钠米铜的减摩自修复添加剂的摩擦学性能，以及对不同油品的影响规律。结果表明，添加剂NFR2具有优良的减摩抗磨性能，用于液体石蜡，16号坦克油和15W／30油中，磨斑直径分别降低了42％，56％和19％，摩擦系数分别降低了50％，49％和33％。其修复性能试验后，出现了负增重现象，而添加剂NFR1具有良好的高温抗磨减摩性能，用于16号坦克油中，磨损降低了56％，摩擦系数降低了27％，其热管氧化情况与16号坦克油空白试验相似。XPS，SEM等表面技术分析结果表明，摩擦表面生成含Mo,S,P和O等元素的摩擦化学反应膜，其中Mo主要以＋6价形式存在，元素S主要以－2价和＋6价形式存在，元素P主要以＋5价形式存在。     

一种蜡质材料作为润滑脂添加剂的摩擦学性能研究

将黑杨与香花槐叶片蜡质提取物作为润滑脂添加剂，并与石蜡添加剂进行对比；采用MTF-R4000往复摩擦磨损试验机考察蜡质添加剂对复合锂基润滑脂摩擦学性能的影响；使用光学显微镜观察磨痕表面形貌；用能谱仪分析磨痕表面元素分布。结果表明，与石蜡添加剂相比，黑杨与香花槐叶片蜡质材料能够更有效地提高润滑脂的减摩抗磨能力。这归结于蜡质中的烃、醇、酯等成分的共同作用，通过吸附以及化学反应形成了有效保护膜来提高摩擦学性能。     

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。     

添加纳米二氧化硅脲基润滑脂的摩擦学特性

利用四球摩擦磨损试验机测试了纳米二氧化硅的用量对脲基润滑脂摩擦学性能的影响,用光学显微镜考察了摩擦表面的形貌,并评价了添加纳米二氧化硅脲基润滑脂的理化性能和噪音性能。结果表明,当纳米二氧化硅的添加量约为1％时,脲基润滑脂具有较好的摩擦学性能。纳米二氧化硅在摩擦表面产生了微滚动轴承的作用,改善了脲基润滑脂的摩擦学性能。     

超细铜粉在合成润滑油PAO10中的摩擦学性能

采用高能球磨法和热还原法分别制备了长度为5 μm的片状与粒径为150 nm的球状铜粉。对比了两者在合成润滑油PAO10中的摩擦学性能,并对摩擦机理进行了讨论。结果表明,与不含铜粉的基础油相比,含超细铜粉油样的最大无卡咬负荷（P_B）最高增大了27.5%,P_B与铜粉粒度和形貌关系甚微;摩擦系数(μ)降低了43.6%,磨斑直径(WSD)减小了47.9%;热还原法制备的铜粉由于粒径小、呈球形,具有更优异的减摩抗磨性能。抛光机制、转移膜机制与反应膜机制三者的共同作用使含超细铜粉的润滑油具有良好的摩擦学性能。     

添加萘基功能化离子液体润滑脂的摩擦学性能

以三氟甲基磺酰胺为阴离子,萘基功能化咪唑为阳离子,合成了2种萘基功能化离子液体——1-萘甲基-3-甲基咪唑二(三氟甲基磺酰胺)离子液体([NMMIm]NTf₂)和1-萘甲基-3-丁基咪唑二(三氟甲基磺酰胺)离子液体([NMBIm]NTf₂);并将其添加到聚α烯烃(PAO10)复合锂基润滑脂中,采用四球摩擦试验机考察了其摩擦学性能。结果表明：添加萘基功能化离子液体的复合锂基润滑脂在室温(25℃)和高温(100℃)下均能降低摩擦系数、减小磨斑直径,表现出优异的减摩抗磨性能。通过X射线光电子能谱对磨斑表面元素进行分析,结果表明：萘基功能化离子液体优异的摩擦学性能归因于离子液体中的活性元素N、O、P和S与摩擦副表面的Fe元素发生摩擦化学反应形成的摩擦化学反应膜。     

PTFE颗粒对脲基润滑脂摩擦学特性的影响

采用微纳米聚四氟乙烯(PTFE)颗粒作为脲基润滑脂的添加剂。利用四球摩擦磨损试验机考察了微纳米PTFE颗粒添加剂的用量对润滑脂的摩擦学性能和极压性能的影响,用光学显微镜考察了磨痕表面的形貌,并测试了两种含微纳米PTFE颗粒试样的理化性能。结果表明,当微纳米PTFE颗粒添加量为1%时,润滑脂具有最佳的摩擦学性能。微纳米PTFE颗粒改善润滑脂摩擦学性能主要与其本身润滑性能较好有关。在摩擦中PTFE颗粒随润滑脂一起进入摩擦表面,在摩擦表面上形成PTFE颗粒与基体材料的复合层,阻止金属与金属的直接接触,减小了摩擦,降低了磨损。     

基于超细膨润土粉体的润滑脂的制备及性能研究

研究了不同的球磨方法制备超细膨润土粉体的可行性。并对超细膨润土润滑脂和传统膨润土润滑脂的综合性能进行了对比研究。结果表明,砂磨法制备的超细膨润土平均尺寸为250 nm,且分布较窄,超细膨润土能够保持良好的晶格结构。超细膨润土润滑脂的机械稳定性、胶体稳定性、抗磨减摩性能均优于传统膨润土润滑脂。     

多烷基环戊烷制备聚脲润滑脂及其摩擦学性能

以多烷基环戊烷（MACs）为基础油制备了聚脲润滑脂,研究了苯三唑衍生物（T551）、噻二唑类衍生物（T561）和二硫化钼（MoS2）对聚脲润滑脂润滑性能的影响,并采用热重分析仪（TGA）研究了其热稳定性。采用往复摩擦磨损试验机（MFT R4000）评价了其在钢/钢摩擦副下的摩擦磨损性能,利用扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）观察并分析了磨损表面形貌以及表面主要化学元素组成。结果表明,以MACs为基础油制备的聚脲脂具有优良的热稳定性能;同时MACs聚脲脂与3种添加剂具有良好的相容性能,表现在加剂后MACs聚脲脂具有更好的减摩抗磨性能,其原因归结为MACs在摩擦副表面形成较为牢固的物理吸附膜,并借助含S、Mo、Fe等的化合物边界润滑膜保护材料表面。     

碱性复合磺酸钙基脂的摩擦学性能及机理

采用SRV摩擦磨损试验机评价了实验室制备的碱性复合磺酸钙基润滑脂在高、低温下的摩擦学性能,并采用三维轮廓扫描仪和X射线光电子能谱仪观察和分析了磨斑表面的磨损情况及表面元素的化学状态。结果表明,高温下碱性复合磺酸钙基润滑脂具有更好的减摩性能,但是其抗磨性能较之室温略有下降。产生这种情况的主要原因是高温下的摩擦表面比室温时有更高的化学反应活性,生成更多的硼酸钙和硫化亚铁,形成能抗磨减摩的覆盖膜。     

层状磷酸锆作为润滑脂添加剂的摩擦性能

以α Zr(HPO4)·H2O（α ZrP）作为无水钙基脂添加剂,通过SRV V高频线性往复摩擦磨损试验机研究了其摩擦学性能。采用3D白光干涉仪、扫描电镜（SEM）和能谱仪（EDS）观察并分析了磨损表面形貌和元素分布。结果表明,α ZrP能显著提高润滑脂的承载、减摩抗磨性能。在长时间摩擦过程中,α ZrP可以在摩擦副表面形成一层保护膜,有效地减少摩擦磨损,增强了润滑脂的抗磨、减摩性能。     

耐高温五聚脲润滑脂的制备及其性能

使用尿素、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、十八胺、石墨、MoS₂、CaF₂、二甲基硅油为原料制备一种适用于样件表面仿生孔的五聚脲结构的耐高温润滑脂。利用Benson基团贡献法验证了尿素与异氰酸酯的扩链反应的可行性,通过单因素实验优化了润滑脂的配方和工艺。对五聚脲产品进行红外光谱分析,并比较了所制备的聚脲润滑脂与市售聚脲润滑脂的滴点和高温下的润滑性能,通过静态实验验证其在仿生孔中的润滑性能。结果表明:优化后的润滑脂配方为：MDI 9.54 g,尿素1.14 g,十八胺10.31g,MoS₂ 3.5g,石墨3.5 g,CaF₂ 3.5 g,二甲基硅油88.5 g;最优工艺条件为：扩链,封端反应温度110 ℃,扩链温度35 min,扩链时间10 min,炼制温度210 ℃,炼制时间2 h;优化后聚脲润滑脂的滴点为351℃,300 ℃下样件与C40水泥之间的摩擦系数为0.1714,在静态实验中润滑脂能够正常流出并且形成均匀的润滑膜层,具有优良的高温润滑性能和耐高温性能,能够适用于仿生润滑结构中。     

水溶性纳米CaCO3的制备及其摩擦学性能

 以 CaCl₂和 Na₂CO₃为原料,采用沉淀法制备了纳米 CaCO₃,在制备过程中加入聚乙二醇表面修饰剂和聚丙烯酸钠分散剂,使纳米 CaCO₃稳定地分散于水中。采用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)表征水溶性纳米 CaCO₃;利用四球试验机考察了水溶性纳米 CaCO₃及其同辛丁基二硫代磷酸双 β-羟乙基十八胺盐(简称 DDPN)组成的2种水基润滑液的摩擦性能,探讨了纳米 CaCO₃同 DDPN 的协同作用,并通过扫描电子显微镜(SEM)和俄歇电子能谱仪(AES)分析了钢球磨斑表面。结果表明,纳米 CaCO₃的粒径在20~30 nm 范围,无明显团聚现象;水溶性纳米 CaCO₃具有良好的摩擦学性能,与 DDPN 复合使用时具有较好的抗磨减摩协同作用,比单独使用水溶性纳米 CaCO₃或 DDPN 的抗磨减摩性能均有所提高;当纳米CaCO₃质量分数为0.15%、 DDPN 质量分数为5.0%时,复合水基润滑液的摩擦学性能达到最佳,最大无卡咬负荷(PB)为1029 N,钢球磨斑直径(WSD)为0.61 mm。