羰基铁粉表面有机改性及其对磁流变液性能的影响

为了改善羰基铁粉与硅油的相容性,提高磁流变液的沉降稳定性,选用硅烷偶联剂为表面改性剂,采用分散聚合法对羰基铁粉进行表面改性。通过傅立叶红外光谱、扫描电子显微镜、激光粒度分析仪等手段对改性前后羰基铁粉的结构、形貌和粒径进行了表征。同时还以改性前后的羰基铁粉为悬浮相,以硅油为分散相制备磁流变液。研究结果表明,改性后的羰基铁粉表面吸附有偶联剂,其粒径增大了2.4倍,与硅油有良好的亲和性,采用改性后的羰基铁粉可以显著改善磁流变液的沉降稳定性,同时偶联剂的添加会增大磁流变液的粘度,但是对流变性能影响较小。     

脂肪酸对磁流变液沉降稳定性影响的研究

以羰基铁粉为悬浮相,油酸、月桂酸、硬脂酸和聚丙烯酸为添加剂制备硅油基磁流变液,分析了脂肪酸对羰基铁粉Zeta电位和磁流变液零场黏度的影响,研究了不同种类脂肪酸对磁流变液沉降稳定性能的影响。结果表明:聚丙烯酸能够同时增大羰基铁粉的Zeta电位和磁流变液的零场黏度,对磁流变液的沉降稳定性具有较为显著的增强作用,而月桂酸和硬脂酸处理羰基铁粉的Zeta电位绝对值低,制得磁流变液的沉降稳定性能较差。     

球磨法制备磁流变液过程中转速对其性能的影响

以羰基铁粉为分散相,以硅油为连续相,采用高速球磨分散的方法制备磁流变液,考察了磁流变液制备过程中转速对其粘度、沉降稳定性、流变性能的影响。研究发现,球磨机的转速对磁流变液的粘度和沉降稳定性影响很大。随着球磨机转速的不断提高,其粘度呈现出先减小后增大的趋势,当转速为300r/min时,所获的零场粘度最低。其沉降稳定性与粘度有很好的对应关系,即粘度大的沉降速率慢,粘度小的则沉降速率快,在转速为400r/min,所获得的沉降稳定性最好,同时获得的剪切应力也最高。因此,在磁流变液组成成分不变的情况下,制备磁流变液的过程中可以通过改变球磨机的转速来改变磁流变液的零场粘度、沉降稳定性和流变性能。     

羰基铁粉对磁流变脂皂化和成纤结构的影响

皂化反应和成纤过程是制备磁流变脂的关键环节,实验室分别在皂化时、稀释时、高温炼制时、冷却时加入羰基铁粉制备了4种不同工艺条件的磁流变脂,采用扫描电子显微镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)、综合热分析仪(DSC-TG)等表征了其微观结构及性能,研究了羰基铁粉对磁流变脂皂化和成纤结构的影响。结果表明,羰基铁粉不同加入方式对磁流变脂的微观结构具有较大的影响。皂化前加入羰基铁粉会影响皂化反应的进行,相应磁流变脂的理化性能和离心沉降稳定性较差,但其具有较好的热稳定性和磁性能。皂化反应结束后加入羰基铁粉,加入时机距皂纤维形成的时间越短,羰基铁粉在磁流变脂皂纤维结构中的分散越好,对应的长期沉降稳定性越好,但比饱和磁化强度较低。皂纤维形成后加入羰基铁粉形成的磁流变脂热稳定性差于皂纤维形成前加入羰基铁粉制备的磁流变脂。     

水基磁流变液的制备及其性能研究

以经过表面处理的微米级羰基铁粉、亚微米级四氧化三铁粉末为悬浮相,去离子水为悬浮介质,加入适当的添加剂,通过一定的工艺制备出综合性能良好的水基磁流变液.研究了几种含有不同悬浮相粒子和不同添加剂的磁流变液的剪切性能和沉降稳定性能,分析了悬浮相的组成对磁流变液磁流变性能的影响以及添加剂对改善磁流变液抗沉降团聚稳定性的作用.     

羰基铁粉性质对磁流变液摩擦磨损性能的影响

选用7种羰基铁粉通过机械球磨法制备磁流变液,利用四球摩擦实验机测试不同荷载和转速条件下磁流变液的摩擦系数,观察并计算磨斑直径,用电子显微镜(SEM)观察磨斑形貌,分析羰基铁粉表面类型、包覆和粒径对磁流变液摩擦磨损性能的影响。结果表明,磷化型羰基铁粉制备的磁流变液摩擦磨损性能优于还原型,羰基型最差;纳米Si O2包覆羰基铁粉能够有效降低磁流变液的摩擦磨损;低荷载条件下,磁流变液摩擦磨损性能受羰基铁粉粒径影响较大,在一定范围内减小粒径能够改善润滑性能,而随着荷载升高,这种影响逐渐减小。     

不同粒径SiO_2粒子对磁流变液性能的影响

分别以不同粒径的SiO2粒子作为触变剂,以羰基铁粉为磁性颗粒,制备了矿物油基磁流变液。通过测量零场粘度、流变曲线、沉降率,以及摩擦系数等,考察了SiO2的粒径对磁流变液流变特性、稳定性以及摩擦学性能的影响。实验结果表明,(1)中等粒径的SiO2作为触变剂会明显增加磁流变液的零场粘度;(2)小粒径SiO2粒子的填补空隙作用,使得磁流变液在强磁场下磁致剪切应力明显增强;(3)磁流变液的沉降稳定性随着粒径的增大而明显改善,再分散性能下降;(4)较大粒径(100 nm)的SiO2粒子的磁流变液表现出良好的减摩性能。     

纳米硅酸镁锂对磁流变液性能的影响

以纳米硅酸镁锂、羰基铁粉、硅油等原料制备了一种稳定性好的磁流变液.用振动样品磁强计、扫描电子显微镜、比表面分析仪分别测试了羰基铁粉的磁性能、表面形貌和粒径;用磁流变仪测试了磁流变液的表观粘度和磁致剪切应力;用静置沉降法分析了磁流变液的沉降稳定性.结果表明:纳米硅酸镁锂具有良好的粘度调节功能,用其制备的磁流变液具有触变性,抗沉降性,更大的磁致剪切应力;得出了纳米硅酸镁锂浓度与磁流变液粘度和磁致剪切应力的定量关系.     

磁流变液的流变特性分析和实验验证

本研究制备了羰基铁粉体积分数为10%的硅油基磁流变液,使用Physica MCR 301流变仪测试其流变性能,用Bingham模型和Casson模型对磁流变液的流变性能进行拟合计算。实验表明,Bingham模型和Casson模型均可较好地描述磁流变液的流变行为,在磁场作用下,随着剪切速率增加,剪切应力增大并趋于稳定,表观粘度显著减小,磁流变液存在剪切稀化现象。通过对数拟合的方法,得出磁流变液剪切应力和磁场的关系,剪切速率恒定时,随着磁场增大,磁流变液剪切应力显著增加。     

磁流变液及其阻尼器的制备与性能研究

研究了一种新型MR液和MR阻尼器;用振动样品磁强计测试了MPS-MRF-25羰基铁粉的磁性能;用磁流变仪测试了MR液的表观粘度和磁致剪切应力;用静置沉降法分析了MR液的抗沉降稳定性;用电液伺服材料性能试验机测试了MR阻尼器的性能.结果表明MPS-MRF-25羰基铁粉具有优良的磁性能;以其制备的MR液具有较好的抗沉降稳定性和温度稳定性;MR阻尼器在2A电流下可以达到15kN的阻尼力.     

羰基铁粉表面纳米钴修饰及其对磁流变液性能的影响

羰基铁粉作为制备磁流变液最重要的磁性材料,其表面特性将对所制备的磁流变体系的磁流变效应、化学稳定性和沉降稳定性产生很大的影响.因此,在磁流变液制备中,磁性颗粒的表面修饰必不可少,也是磁流变液研究的重要内容.本文采用化学沉积方法,首先在微米级羰基铁粉表面均匀镀上一层纳米级金属钴,然后再对表面进行其它处理,以试图改善磁性材料的表面均匀性、提高饱和磁化强度并增强磁流变效应.在pH=10左右的硼砂缓冲溶液介质中,采用次亚磷酸钠直接还原钴盐的方法将纳米级金属钴包覆在羰基铁粉的表面.对影响钴化学沉积过程的因素例如pH值、温度、溶液浓度等进行了实验研究,并对实验条件进行优化.采用XRD、热分析、SEM、XPS和原子发射光谱对处理后的颗粒样品进行观察、表征和成分测定.采用钴处理前后颗粒作为磁性粒子制备磁流变液,对其沉降稳定性和磁流变效应进行比较,得到较为满意的结果.     

热针法沉降浓度测量系统及其应用

设计研发了一种新型的固液两相混合物沉降浓度测量系统,并将该系统应用于硅油基羰基铁粉磁流变液的沉降浓度测量。该系统首先用热针法对被测样品进行加热并获得样品温度与时间变化关系,计算样品导热系数,再根据所建立的沉降浓度与导热系数的对应关系,间接得到样品的沉降浓度。对硅油基羰基铁粉磁流变液沉降浓度的一系列实时在线测量实验,表明了该系统具有硬件成本低、测试速度快、测量结果可靠、可长期实时在线检测等优点,具有较大的应用前景。     

磁流变体(MRF)材料的制备及性能研究

以羰基铁粉为磁性粒子,硅油或烃油为载液,对高浓度、微米级的磁流变体材料进行了研究,并对其各项性能及影响因素进行了分析,通过添加剂的加入,合成工艺的改进,可以得到性能良好的磁流变体材料,该磁流变体在汽车智能减振器的应用试验中取得较好效果。     

离子液体基低粘高屈服应力磁流变液

基液是影响磁流变液性能的重要因素。与传统基液相比,离子液体的粘度适中、具有极性,能够作为制备新型磁流变液的基液。选用1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体为基液,以羰基铁粉为分散相颗粒,制备颗粒体积分数为20%的磁流变液,并与传统硅油基磁流变液进行性能对比。流变学测试结果表明,在436 kA/m下离子液体基磁流变液的最高剪切屈服应力相较硅油基磁流变液提高了29%,离子液体基磁流变液具有更显著的磁流变效应。     

各向同性磁流变橡胶材料的摩擦实验研究

分别从宏观和微观角度研究磁场对各向同性磁流变橡胶摩擦性能的影响。搭建了磁流变橡胶的摩擦实验平台,在外加磁场下进行滑动摩擦实验。实验结果表明,磁流变橡胶在轻载且低速条件下,摩擦系数随正压力增大呈减小趋势,而且磁场会使得磁流变橡胶表面的摩擦系数减小,且减小趋势随羰基铁粉体积比的增加呈现非线性变化,当羰基铁粉体积比为10%、正压力为0.25N、磁场强度为250mT时,其摩擦系数变化最大,减小约25%。通过金相显微镜进一步观测施加磁场前后的磁流变橡胶表面,检测表明磁场使得羰基铁粉在磁流变橡胶表面产生聚集,从而使其表面材料属性及微结构发生变化,该变化是促使磁流变橡胶的摩擦性能发生改变的重要原因。     

单一粒径与两种粒径羰基铁粉磁流变液特性的实验比较研究

通过控制球磨时间,用球磨机球磨出不同粒径的羰基铁粉,制得单一粒径磁流变液8组和两种粒径磁流变液6组。采用旋转流变仪对磁流变液的零场粘度和剪切强度进行了测试。结果表明,在相同磁场强度下,两种粒径磁流变液的剪切强度比单一粒径磁流变液的有明显提升,提升效果与颗粒的成份密切相关,且其零场粘度和沉降稳定性与单一粒径的差别很小。     

各向同性磁流变橡胶材料的摩擦实验研究

分别从宏观和微观角度研究磁场对各向同性磁流变橡胶摩擦性能的影响.搭建了磁流变橡胶的摩擦实验平台,在外加磁场下进行滑动摩擦实验.实验结果表明,磁流变橡胶在轻载且低速条件下,摩擦系数随正压力增大呈减小趋势,而且磁场会使得磁流变橡胶表面的摩擦系数减小,且减小趋势随羰基铁粉体积比的增加呈现非线性变化,当羰基铁粉体积比为10％、正压力为0.25N、磁场强度为250 mT时,其摩擦系数变化最大,减小约25％.通过金相显微镜进一步观测施加磁场前后的磁流变橡胶表面,检测表明磁场使得羰基铁粉在磁流变橡胶表面产生聚集,从而使其表面材料属性及微结构发生变化,该变化是促使磁流变橡胶的摩擦性能发生改变的重要原因.     

冷却条件对磁流变脂微观结构及动态流变行为的影响

冷却条件是磁流变脂制备过程中的关键环节,对磁流变脂的胶体结构具有较大的影响。分别在空气冷却、常温水浴、冰水浴条件下制备了3种皂质量百分数含量为7%、羰基铁粉质量百分数含量为30%的磁流变脂,考察了不同冷却条件对磁流变脂理化性质、微观结构及动态流变行为的影响。结果表明,不同冷却条件对磁流变脂的微观结构、理化性能和动态流变性能均有较大影响。冷却速度越快,得到的磁流变脂储能模量越小,稠度越低,压力分油性能越差。冷却条件对磁流变脂的静磁性能影响较小,对磁流变脂的磁流变效应影响较大,常温水浴冷却制备的磁流变脂具有较高的磁流变效应。冷却条件引起的磁流变脂模量值的不同主要是由冷却条件导致磁流变脂中皂纤维与磁性颗粒形成的胶体结构的差异所致。     

基础油对羰基铁磁流变液摩擦性能的影响

采用四球摩擦磨损试验机,在有外加磁场和无外加磁场条件下,考察了基础油对羰基铁磁流变液的摩擦系数的影响,记录了试验时间内摩擦系数随时间的变化曲线.结果表明,在较低载荷下,基础油的运动黏度值与磁流变液的流变性能有直接关系;基础油的摩擦性能决定了磁流变液的摩擦性能.     

羰基铁粉-铁氧化物复合微粒的制备及性质研究

用微乳液法制备了明胶包裹的羰基铁粉-铁氧化物复合超细微粒．SEM测试表明：微粒为明胶包裹球形超细微粒．微球的粒径为3～10μm。该复合微粒的比饱和磁化强度σs=130.9Am^2/Kg，矫顽力Hc=5216．98A/m，剩磁r=4．98Am^2/kg，具有接近软磁体的性质．在剪切应力测试中，外场为0.5T时，剪切应力达到70kPa。将其用于制备磁流变液，在较低的磁场强度下有较大的磁流变效应，沉降稳定性好于用纯羰基铁粉制成的磁流变液．