凹凸棒石/油溶性纳米铜复合润滑添加剂的摩擦学性能

采用SRV-Ⅳ型摩擦磨损试验机研究凹凸棒石/油溶性纳米铜复合润滑添加剂的摩擦学性能,利用SEM和XPS对磨损表面进行表征分析。结果表明:两种单一添加剂均能明显改善基础油对钢-钢摩擦副的摩擦学性能,而复合添加剂较单一添加剂具有更加优越的减摩抗磨性;载荷越高,复合添加剂的摩擦学性能越好。在复合添加剂的作用下,磨损表面形成了致密光滑的复合摩擦保护膜,该保护膜的主要成分为FeS_2,Fe_2O_3,SiO_2,Cu,FeOOH和有机物。     

铈掺杂白云母复合粉体的制备及其减摩抗磨机理

采用机械力固相化学反应法制备了稀土铈掺杂白云母(Muscovite,MC)的复合粉体(Ce-MC),表征了粉体的微观形貌、晶体结构、元素组成和粒径分布。利用四球摩擦磨损试验机考察比较了MC和Ce-MC作为润滑脂添加剂的摩擦学性能,对磨损表面进行了SEM、EDS和XPS分析,并探讨了Ce-MC的减摩抗磨机理。结果表明:CeMC复合粉体中铈化合物包覆在白云母粉体表面,主要物相为CeO_2;Ce-MC和MC作为添加剂均能提高锂基润滑脂的减摩抗磨性能,且Ce-MC复合粉体的摩擦学性能优于MC单体;Ce-MC优良的摩擦学性能与其磨损表面Ce-MC的物理吸附膜和主要成分为Fe_2O_3、SiO_2的化学反应膜有关。     

铜基银镀层的导电性及摩擦磨损性能

为了提高电接触材料的导电性能和摩擦学性能,通过电镀方法在铜基体上制备纯银镀层,用回路电阻测定仪测定材料的导电性,采用MFT-R4000高速往复摩擦磨损试验机对比铜基体和银镀层在不同润滑条件下的摩擦磨损性能。通过扫描电镜(SEM)观察磨斑表面形貌,采用X射线能谱分析仪(EDS)分析磨斑表面的元素组成。结果表明:铜基体上镀银能够提高材料的导电性,其接触电阻最小;脂润滑能够提高铜基体和银镀层的减摩抗磨性能,且银镀层在脂润滑条件下具有优异的摩擦学性能,这归因于银镀层与润滑脂形成的固体-脂复合润滑的减摩和抗磨作用。     

纳米碳管/石墨烯导电硅脂的性能

分别以不同含量的纳米碳管和石墨烯为添加剂,二甲基硅油为基础油,聚四氟乙烯作稠化剂,制备了导电润滑硅脂.分别采用SYP4110-I润滑脂宽温度范围滴点测试仪、GEST-121体积电阻测定仪和MFT-R4000往复摩擦磨损试验机对硅脂的滴点、体积电阻率和摩擦学性能进行测试,采用扫描电子显微镜观察钢盘磨斑表面形貌,XPS能谱仪分析磨损表面元素组成.结果表明,两种添加剂都可以提高硅脂的滴点、导电性和摩擦学性能;且在添加量相同时,纳米碳管对硅脂滴点、导电性和摩擦学性能的改善优于石墨烯,当纳米碳管和石墨烯含量为0.2％时,制备的导电硅脂均具有更优异的抗磨减摩性能.XPS分析表明,在金属表面生成的摩擦保护膜是提高摩擦副抗磨减摩性能的根本原因.     

纳米铜颗粒的摩擦学性能研究及其减摩润滑机理探讨

采用端面摩擦磨损实验机考察了表面修饰纳米铜颗粒作为润滑油添加剂的摩擦学性能,利用SEM,EDS和纳米压痕仪对摩擦表面进行了形貌、元素和力学性能分析.结果表明:纳米铜颗粒能够显著改善石油基础油650SN的抗磨减摩性能,降低摩擦表面温度.这主要是由于纳米铜颗粒在摩擦过程中在摩擦表面熔化、润湿摩擦副基体并最终铺展形成一层软的铜保护膜,从而显著降低了摩擦和粘着磨损.     

新型无硫磷含氮润滑材料的制备及其对钢-钢摩擦副摩擦学性能的影响

通过摩擦化学中的分子设计思想,设计制备了新型无硫磷含氮润滑材料,采用元素分析、傅立叶红外光谱和核磁共振波谱对其结构进行了表征,在四球试验机、环块试验机和万能摩擦磨损试验机上考察了其在常用钢-钢摩擦副的摩擦学性能,再用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪分析了磨斑表面形貌及表面膜化学特征。结果表明:该润滑材料能明显降低摩擦副磨损,提高基础油承载能力和抗磨减摩性能,并在摩擦过程中发生摩擦化学反应,在摩擦表面形成以氧化亚铁、有机氮化物和含氮金属配合物等为主要成分的摩擦反应膜。     

含纳米碳酸钙粒子润滑油的摩擦学性能研究

研究了将粒径约为40nm的纳米碳酸钙粒子作为添加剂加入40CD润滑油中,采用四球摩擦磨损试验机测定含纳米碳酸钙粒子的润滑油的摩擦学性能;利用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪观察与分析磨斑表面形貌、元素的状态等.结果表明,含0.6%纳米碳酸钙的润滑油具有最佳的抗磨减摩性能;文中对抗磨减摩机理进行了探讨.     

多层纳米TiO2薄膜的摩擦学性能研究

采用溶胶-凝胶法在普通载玻片上制备了1-4层纳米TiO2薄膜,使用AFM、SEM及UMT-2MT摩擦试验机等考察了薄膜的表面形貌、磨痕形貌及不同条件下的摩擦学性能.实验结果表明,所制备的薄膜平整、致密并具有良好的减摩抗磨性能.与TiO2/GCr15钢球相比TiO2/Si3N4陶瓷球摩擦副的摩擦学性能更稳定;薄膜的耐磨性能并不随膜层数的增加而增大,2层薄膜具有最佳的摩擦学性能;薄膜的摩擦失效机理主要为严重塑性变形、磨粒磨损和局部脆性断裂.     

Si3N4球/DLC膜摩擦副在真空环境下的摩擦学行为研究

采用非平衡磁控溅射技术在高速钢基体上制备了类金刚石(DLC)膜。采用球盘式摩擦磨损试验机考察了DLC膜在大气和真空环境干摩擦条件下的摩擦学性能,并比较分析了GCr15钢球和Si3N4球不同摩擦配副对DLC膜的摩擦学性能。采用光学显微镜及扫描电镜观察了摩擦副的磨损表面形貌。研究结果表明:由于转移膜的形成Si3N4球/DLC膜摩擦副在大气下具有良好的摩擦学性能;而在真空条件下摩擦副易发生明显的粘着磨损,使摩擦系数、磨斑增加,磨损表面上存在着较多的片状磨屑和微米级颗粒。     

石墨的添加对NiCr-W-Ti自润滑复合材料高温摩擦学性能的影响

本文以Ni20Cr合金为基体添加稀有金属Ti、W粉末及石墨后,充分混合,采用机械合金化及热压烧结工艺制备了NiCr金属基复合材料,研究了石墨含量对NiCr金属基复合材料的组织结构和摩擦学性能的影响。在UMT-3高温摩擦试验机上进行了该复合材料同Al_2O_3陶瓷球的滑动摩擦磨损实验,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对复合材料及其摩擦测试后的形貌与结构进行观察分析,结果表明:当所添加石墨的质量分数为3wt.%时,复合材料具有相对较好的力学性能和摩擦学性能;当测试温度低于300℃时,摩擦表面未形成有效的摩擦膜,故磨损率较高;当温度高于500℃时,摩擦层中含有摩擦氧化物,摩擦表面被光滑氧化物所组成的润滑膜覆盖,对磨面具有很好的保护作用,因而磨损率降低。     

45钢的黏结型激光微织构表面摩擦学性能及固体润滑机理分析

采用二极管泵浦声光调Q Nd:YAG激光器在45钢表面进行织构化处理,对填充不同质量分数聚酰亚胺(PI)的MoS2复合固体润滑剂织构试样在销-盘线接触摩擦磨损试验机上进行了不同工况下的滚动摩擦性能实验.利用扫描电子显微镜观察和分析材料磨损形貌和元素分布.结果表明:填充黏结型MoS2复合固体润滑剂织构表面的摩擦因数均随着载荷和转速的增大而减小,其中MoS2+20％(质量分数)PI复合润滑剂具有最佳的减摩性能.在线接触滚动过程中,存在氧化磨损、磨粒磨损和黏着磨损.高速重载能促进转移膜在对偶面形成,显示出良好的减摩性能.     

表面激光织构化复合盐浴渗氮改性304钢的摩擦学特性

为了较大程度上提高304钢在各工业领域的应用,采用M-DPSS-50半导体激光打标机在304钢基体表面刻蚀出直径及间距分别为269,131μm的点坑状织构,之后采用盐浴渗氮炉对织构化表面进行渗氮处理。分别采用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜及显微硬度测试仪检测复合改性表面的化学成分、表面形貌及表面显微硬度;采用微机控制多功能摩擦磨损试验机测试复合改性表面的摩擦学性能。结果表明:织构化处理获取了规则的织构点坑表面,盐浴渗氮处理后表面的显微硬度达到574.27 HV1 N,大大高于304钢基体表面的222.58 HV1 N。渗氮光滑表面的抗磨减摩特性都显著优于304钢基体表面,而复合改性表面又都明显优于渗氮光滑表面,说明复合改性表面具有极为优异的抗磨减摩特性。     

退火温度对DLC膜热稳定性及摩擦学性能的影响

采用非平衡磁控溅射技术分别在氮化硅陶瓷球和高速工具钢圆盘表面制备了类金刚石(DLC)膜。使用箱式电阻炉对DLC膜在大气环境中进行高温退火处理以研究环境温度对DLC膜摩擦学性能的影响;并分别采用激光拉曼光谱仪和球-盘式摩擦磨损试验机对退火处理前后DLC膜的结构和摩擦学性能进行了研究。采用金相显微镜观察了摩擦副磨损表面的形貌。研究发现,随着退火温度的升高,DLC膜中sp3杂化键向sp2杂化键的转化加快,当退火温度为600℃时,DLC膜发生严重的石墨化。而当退火温度为400℃时,DLC膜的摩擦系数及磨损率最小。拉曼测试表明400℃退火处理后DLC膜表层含有Si及SiO2,在摩擦过程中形成了含SiC的转移膜,使得DLC膜的摩擦系数明显降低,磨损减小。研究结果表明,退火处理对DLC膜的热稳定性和摩擦学性能有重要的影响。     

表面织构参数对渗氮304钢在纳米微粒添加剂润滑油作用下摩擦特性的影响

采用激光打标机在304钢基体表面刻蚀出孔径与间距数值相等的均布微坑;将激光织构的试样放入渗氮炉中进行表面渗氮处理;采用表面修饰剂对质量比为1∶1的SiO_2和TiO_2混合纳米微粒进行表面修饰后,将其(3%,质量分数)加入到基础油中,使用摩擦磨损试验机对其进行摩擦磨损实验。系统地对试样复合改性表面硬度、表面化学成分、表面形貌及摩擦磨损形貌进行研究。实验结果表明:表面织构参数影响304钢的摩擦学性能,其摩擦因数随孔径及间距的增大而减小,在摩擦过程中,织构微坑能够起到收集磨屑、存储润滑剂、降低磨损的作用;表面经盐浴渗氮处理后,其显微硬度由222.53HV0.1提高到573.63HV0.1,硬度显著提升;纳米微粒作为润滑油添加剂不仅能够产生微轴承作用将部分滑动摩擦转变为滚动摩擦,同时还能生成一层润滑保护膜。复合润滑结构与含有纳米添加剂的润滑油配合能够显著地降低磨损,使材料具有优异的摩擦学性能。     

非皂基高温功能润滑脂摩擦学性能

将天然硅酸盐矿物凹凸棒石粉体,分别经硅烷偶联剂KH-550和阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)表面有机改性,在粉体表面成功接枝有机基团。以有机改性后的凹凸棒石粉体作为稠化剂,制备出滴点高于280℃的不同稠度标号的高温润滑脂。用国标和行业标准考察了各脂样的技术指标。采用德国Optimal SRV-Ⅳ摩擦磨损实验机评价各脂样在定载变速和定速变载条件下的摩擦学性能,借助SEM、EDS和XPS对摩擦副表面进行了分析测试。结果表明,各脂样的技术指标均符合国标和行业标准对润滑脂性能的要求,且具有优良的极压性;KH-550改性的凹凸棒石所制备的脂样的摩擦学性能受载荷和速度的影响较大,整体低于CTAB改性凹凸棒石所制备的脂样;以凹凸棒石为稠化剂制备的高温润滑脂在润滑过程中,具有在摩擦表面形成修复层的功能。     

表面修饰的纳米硼酸镁的制备及其摩擦学研究

为开发可作为硫化烯烃替代物的润滑油添加剂,制备了一种表面修饰的纳米硼酸镁粒子(T-MgBN),采用ICP-AES、XRD和TEM对其结构进行了表征.结果表明:制备的T-MgBN为无定型、平均粒径为50 nm的纳米粒子,且表面吸附了表面修饰剂.利用四球摩擦磨损试验机对在一种新型调油工艺下调制的T-MgBN试油摩擦学性能进行了评价,并和硫化异丁烯(T321)的摩擦学性能进行了比较.采用SEM及XPS对钢球磨损表面形貌和元素状态进行了分析.结果表明:T-MgBN在矿物油中具有优异的抗磨、减摩件能.随着剪切力的增大,T-MgBN在摩擦副表面吸附、沉积形成了一层保护膜,并且和表面吸附的表面活性剂以及摩擦副发生了摩擦化学反应生成了B_2O_3、BN、Fe_2O_3和FeB等物质.     

坡缕石/铜复合纳米粉体对HT200摩擦副的摩擦学性能

用共混法制备1∶1的坡缕石/铜复合纳米粉体,经表面修饰后按质量比2%添加到150N基础油中,制备出含复合纳米材料添加剂的润滑油体系。用MMU-10G摩擦磨损试验机测试该润滑油添加剂对HT200对磨试样的摩擦学性能,并用高精度电子天平测定试件的失重量以评定其耐磨性能。用扫描电镜SEM、EDX等分析了摩擦磨损试验后表面成分与形貌的变化,并分析了摩擦学性能变化的机理。结果表明:制备的坡缕石/铜复合纳米粉体在基础油中分散性良好,颗粒大小不超过200nm,能明显提高摩擦副的减摩抗磨性能,平均摩擦因数下降19.1%,总磨损量下降44%,试件表面生成了含坡缕石特征元素和铜元素的自修复膜层,这是纳米坡缕石和纳米铜粒子共同作用的结果。     

纳米锑颗粒作为液压油添加剂的摩擦学性能

为了研究纳米锑颗粒作为润滑油添加剂的润滑摩擦学性能,充分发挥其减磨、抗磨效果,采用CFT-1型材料性能测试仪对比研究了不同载荷下纳米锑粒子作为液压油添加剂的摩擦学性能,通过SEM对试样摩擦表面进行了形貌分析,利用EDX进行了磨痕表面元素分析.结果表明:不同载荷下纳米锑颗粒在液压油中的最佳添加量不同,重载荷下纳米锑粒子表现出优良的抗磨减摩性能;纳米锑粒子在一定程度上可以提高液压油的抗磨减摩性能,这是由于磨痕表面形成了含锑元素的表面膜,起到良好的抗磨减摩效果.     

表面改性海泡石纳米纤维作为润滑油添加剂的摩擦学行为

利用机械化学湿法表面改性工艺对海泡石矿物粉体进行了表面有机包覆和细化处理,得到了在润滑油中具有良好分散稳定性的纳米尺度的海泡石短纤维.借助往复式滑动磨损试验机,以GCr15/45#钢为摩擦副,考察了表面改性海泡石作为500SN矿物基础油添加剂的摩擦学行为.利用扫描电子显微镜、能量色散谱仪、X射线光电子能谱仪和纳米压痕仪分析了磨损表面的形貌、成分及纳米力学性能,揭示了表面改性海泡石添加剂的减摩润滑机理.结果表明,表面改性海泡石在不同载荷与频率下均表现出良好的抗磨减摩性能,当载荷为100 N、频率为20 Hz时,摩擦因数和45#钢磨损体积的降幅分别达到69.5％和71.7％.润滑油中部分海泡石粉体直接参与了金属表面复杂的化学反应,形成了由金属氧化物、氧化物陶瓷和石墨等组成的复合摩擦表面膜,该表面膜的形成与海泡石层链状结构及海泡石在不同摩擦条件下解理释氧、晶体结构破坏、活性基团重组密切相关.     

铝合金基底微碳球作为润滑油添加剂的摩擦学性能及其润滑机理

采用绿色水热制备方法, 以葡萄糖为前身化合物一步制得直径在400~500 nm、尺寸均匀的单分散微碳球, 采用扫描电子显微镜、红外光谱等手段对微碳球的表面形貌及化学特性进行表征, 利用多功能摩擦磨损试验机考察了微碳球作为润滑油添加剂在铝合金-钢摩擦副的减摩耐磨特性, 探讨了微碳球的润滑作用机理。结果表明: 将微碳球作为液体石蜡和商用机油润滑添加剂可以显著提高铝合金-钢摩擦副上的摩擦学性能, 这主要是因为在滑动过程中微碳球可能进入到接触区, 阻止摩擦副之间的直接接触, 并起到纳米滚珠作用。