分子动力学模拟纳米颗粒添加剂对边界润滑的影响

通过试验和模拟的方法研究了不同压力条件下纳米铜颗粒添加剂在正十六烷基础油中的边界润滑行为。建立具有正弦曲面粗糙峰的边界润滑模型，采用分子动力学分别模拟了在25,50,100,200 MPa 4种压力下，含纳米铜颗粒与不含纳米铜颗粒时润滑油沿膜厚方向的密度分布。在润滑体系的上下固体壁面施加方向相反的剪切速度，计算出壁面原子与铜颗粒原子的应力、固液界面摩擦力、正压力和摩擦因数。采用微纳米划痕仪测量了含铜颗粒润滑剂的摩擦因数。结果表明：不同压力下两种润滑体系中的十六烷基础油均出现分层现象；纳米粗糙峰直接接触时，接触界面仍存在少量的正十六烷分子，且分子主链的排列方向与剪切方向相同；在200 MPa时铜颗粒使固体壁面的最大应力减小35.3%,提高了润滑体系的承载能力；不含铜颗粒润滑体系润滑油膜在50 MPa时破裂，含铜颗粒润滑体系润滑油膜在200 MPa时破裂；模拟计算的边界润滑状态下两种润滑体系的摩擦因数符合试验测量值。