镍掺杂白云母复合粉体的制备及其作为润滑脂添加剂的摩擦学性能

采用液相还原法制备了纳米镍掺杂白云母微粉(Muscovite,简记为Mu)的复合粉体Mu/Ni,表征了复合粉体的微观形貌、晶体结构和元素组成.利用环-块摩擦磨损试验机考察并比较了Mu/Ni和Mu作为锂基润滑脂添加剂的摩擦学性能,对磨损表面的粗糙度、二维和三维形貌以及元素组成进行了分析,探讨了Mu/Ni复合粉体的减摩抗磨机理.结果表明:复合粉体中纳米镍粒子均匀负载在白云母微粉表面,Mu/Ni和Mu作为添加剂均能有效提高锂基润滑脂的摩擦学性能,且Mu/Ni相比于Mu表现出更好的减摩抗磨性能,摩擦系数较锂基润滑脂降低了67.9%.Mu/Ni优良的摩擦学性能与白云母的层状结构及磨损表面生成的含有O、Fe、Si、Al和Ni等元素的润滑膜有关.     

纳米碳酸钙胶核硼化改性对高碱值磺酸钙清净剂摩擦学性能的影响

将高碱值磺酸钙清净剂(TBN>400)进行硼化反应改性处理并用红外光谱仪对其胶核成分进行了对比表征,同时利用热分析仪对比了硼化改性处理前后磺酸钙清净剂的热稳定性.采用SRV摩擦磨损试验机和四球摩擦磨损试验机分别考察了高碱值磺酸钙以及硼化改性高碱值磺酸钙清净剂作为复合锂基润滑脂添加剂对钢-钢摩擦副摩擦学性能的影响.利用扫描电子显微镜 (SEM)及光电子能谱 (XPS)对磨损表面进行了分析.结果表明:高碱值磺酸钙以及硼化改性高碱值磺酸钙清净剂均能显著提高复合锂基润滑脂的减摩抗磨能力;复合锂基润滑脂分别含有高碱值磺酸盐以及硼化改性高碱值磺酸盐清净剂润滑下的钢块磨损形貌及表面润滑膜组成存在明显差异,这种差异决定了硼化改性高碱值磺酸盐清净剂作为复合锂基润滑脂添加剂表现出更为优异的极压抗磨性能.     

含纳米介孔SiO_2锂基润滑脂摩擦学与流变学性能研究

利用具有不同形貌和孔道结构的纳米介孔Si O_2作为添加剂,制备了含纳米介孔Si O_2的锂基润滑脂,采用Anton-paar NHT3纳米压痕测试仪和Anton-paar MCR302旋转流变仪考察了纳米介孔Si O_2形貌、孔道结构以及质量分数对锂基润滑脂摩擦学性能和流变学性能的影响.结果表明:球状的纳米介孔Si O_2添加剂能更有效降低锂基润滑脂的摩擦系数,增强锂基润滑脂的骨架稳定性,改善锂基润滑脂触变性,提高润滑脂的抗剪切能力以及热稳定性能.在中低剪切速率下对流变试验数据进行拟合,提出了基于纳米介孔Si O_2添加剂温度和质量分数参数的润滑脂改进型流变模型.     

二硫化钨纳米粉体作为锂基润滑脂添加剂的摩擦学研究

制备了二硫化钨纳米粉体作为添加剂的锂基润滑脂,采用SRV-Ⅳ摩擦磨损试验机考察了二硫化钨对锂基润滑脂摩擦学性能的影响,利用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDAX)、X射线光电子能谱仪(XPS)对磨损表面的微观形貌、元素含量和价态进行了表征,分析了其润滑机理.结果表明:二硫化钨纳米粉体能够显著提高锂基润滑脂的摩擦学性能.摩擦过程中,二硫化钨纳米粉体在摩擦副表面产生吸附沉积,并在高温高负荷条件下生成含有Fe_2O_3、FeSO_4、WO_3和Fe_3O_4的化学反应膜,从而共同产生润滑作用.     

多烷基环戊烷制备复合磺酸钙基润滑脂及其摩擦学性能研究

以多烷基环戊烷(MACs)为基础油制备了复合磺酸钙基润滑脂,研究了液态高分子量酚类抗氧剂(L135)、苯三唑衍生物(T551)和噻二唑类衍生物(T561)对复合磺酸钙基润滑脂性能的影响,采用热重分析(TGA)仪评价了润滑脂的热稳定性;利用往复摩擦磨损试验机(MFT-R4000)分析了L135、T551和T561在钢/钢摩擦副下对复合磺酸钙基润滑脂摩擦磨损性能的影响,利用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对磨损表面进行了分析.结果表明:以MACs为基础油制备的复合磺酸钙脂具有优良的热稳定性能;同时MACs复合磺酸钙脂与3种添加剂具有良好的相容性能,表现在MACs复合磺酸钙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和含S、N和Fe等生成的化学反应膜.     

胺分子结构对聚脲润滑脂流变学性能的影响

以三种具有典型分子结构的单胺为主要原料，采用同一种方法制备了三种相同稠化剂含量的聚脲润滑脂. 利用扫描电镜(SEM)表征了三种聚脲润滑脂中稠化剂的微观结构. 结果表明:十八胺聚脲润滑脂的稠化剂形貌为缠绕的纤维结构，环己胺和苯胺聚脲润滑脂的稠化剂形貌为堆积的棒状. 同时，研究探讨了三种聚脲润滑脂在不同温度下的触变性能、储能模量、损耗模量和表观黏度的变化规律，并解释了其流变学性能与稠化剂的微观形貌和分子间作用力的关联性. 本研究结果将为聚脲润滑脂的设计开发提供良好的理论指导，并促进聚脲润滑脂性能研究与应用的发展.      

几种纳米微粒作为锂基脂添加剂对钢-钢摩擦副摩擦磨损性能的影响研究

采用四球摩擦磨损试验机考察了纳米SiO2、纳米LaF3及纳米Ni等3类纳米微粒作为锂基脂添加剂对钢-钢摩擦副摩擦磨损性能的影响;采用扫描电子显微镜、X射线能量色散谱仪及X射线光电子能谱仪分析了含纳米微粒添加剂的锂基脂润滑下的钢球磨损表面形貌、元素面分布及典型元素的化学状态.结果表明:3种纳米微粒作为添加剂均能够显著提高锂基脂的减摩抗磨能力;锂基脂及含不同纳米添加剂的锂基脂润滑下的钢球磨损表面形貌及其表面保护膜的性质存在明显差异,这种差异决定了钢-钢摩擦副在相应脂润滑条件下的摩擦磨损性能差异;含纳米SiO2的锂基脂润滑下的钢球磨损表面形成的含纳米SiO2的表面保护膜均匀且厚度适中,故其相应的减摩抗磨效果最佳.     

冰水浴和自然冷却条件下锂基润滑脂的流变学性能

通过两种不同冷却方式制得锂基润滑脂,采用HAAKE流变仪考察了锂基润滑脂的流变特性,从流变学的角度分析了润滑脂在动态条件下的实时变化,并与其胶体安定性和机械安定性等性能进行了比较.结果表明:锂基润滑脂的流变性能可以很好地反映出润滑脂的胶体安定性和机械安定性;在测试应力范围内,于自然冷却条件下制备的润滑脂结构变化为可逆变化,而冰水浴制备的润滑脂结构容易遭到不可逆的破坏.     

不同黏度矿物基础油对锂基润滑脂微观结构及性能的影响研究

以不同黏度的矿物基础油为原料制备锂基润滑脂,研究矿物油黏度对锂基润滑脂微观结构、摩擦学性能和流变性等性能的影响,并探讨不同性能之间的关联性. 结果表明,高黏度基础油所制备的润滑脂高温安定性较好,但胶体安定性和氧化安定性较低. 低黏度基础油所制备的润滑脂皂纤维结构缠绕紧密、空腔体积较小,因此具有较高的胶体安定性,而高黏度基础油制备的润滑脂皂纤维结构松散、空腔体积较大,有利于持续释放基础油,因此具有良好的抗磨减摩性能. 随着基础油的黏度增大,润滑脂的结构强度先升高后降低,而结构强度越低的组分触变性越好,这也与润滑脂的微观结构密切相关. 本文中的研究结果对锂基润滑脂产品开发过程中基础油的选用具有良好的指导意义.      

气相生长碳纤维作为润滑脂导电填料的摩擦学性能研究

以聚环氧乙烷聚环氧丙烷单丁基醚(PAG)为基础油和聚四氟乙烯为稠化剂,分别以气相生长碳纤维(VGCF)、银粉和铜粉作为导电填料,制备了电力复合脂.采用GEST-121型体积表面电阻率测试仪测定了润滑脂的体积电阻率,往复摩擦磨损试验机考察三种导电填料对润滑脂摩擦磨损性能的影响,用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)观察并分析了磨痕表面形貌和主要元素.结果表明:在室温和100℃下,含有VGCF的电力复合脂均具有较低的体积电阻率;这种润滑脂还具有优异的润滑性能,当VGCF添加质量分数为1.5%时,具有最优的减摩和抗磨性能.     

弹塑性流变模型在弹流脂润滑特性分析中的应用

采用自行研制的高速润滑脂拖动力试验装置测量了7007国产润滑脂的拖动力;以7007润滑脂为例,建立了该类高速润滑脂的平均剪切弹性模量和平均极限剪切应力的计算公式,基于Tevaarwerk-Johnson弹塑模型给出了拖动力的计算方法,并分析了其流变特性.结果表明:该润滑脂在本文试验条件下表现出弹塑性,其拖动力的理论预测值与试验测量值具有很好的一致性;所建立的拖动力计算公式可用于指导润滑分析领域的工程计算.     

国产润滑脂流变参数的确定与研究

用ＨＡＡＫＥ流变仪确定了９种具有不同稠化剂结构的润滑脂和７种具有不同基础油粘度及稠化剂含量的锂基脂的流变参考，考察了稠化剂的结构和含量，以及温度、基础油粘度睡剪切时间对流变参数的影响，对９种脂的触变性作了对比研究。结果表明：这种润滑脂的强度极限均随温度升高而降低，但其塑性粘度和塑性指数的变化均无规律性，不含添加剂的不同润滑脂随稠化剂含量的增大和基础油粘度的减小，其强度极限和塑性粘度都逐渐增大，而塑     

纳米碳酸钙作为润滑脂添加剂的摩擦学性能及流变行为研究

使用碳化法制备出三种具有不同粒径的纳米碳酸钙颗粒,利用透射电镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)对其形貌及结构组成进行表征.通过UMT-2摩擦学试验机及RS6000流变仪分别考察了纳米颗粒作为润滑脂添加剂的摩擦学性能及流变学行为,并通过X射线多功能电子能谱仪(XPS)对磨斑表面进行分析.结果表明:所制备的三种纳米颗粒均为方解石结构,可以显著提高基础脂的减摩抗磨性能;添加剂浓度及添加剂尺寸均会影响润滑脂最终的摩擦学性能;在最佳添加浓度和尺寸条件下,能够同时获得最佳的抗磨减摩性能;过高的添加剂浓度会影响润滑脂的结构稳定性,进而影响其摩擦学性能;三种纳米添加剂在磨斑表面形成以碳酸钙为主要成分的润滑膜,纳米颗粒物理性质的差异可能导致其摩擦学性能的差异.     

一种油溶性季铵盐离子液体作为PAO基础油添加剂的摩擦学研究

合成了新型季铵盐磷酸酯油溶性离子液体(N₈₈₈₁₆P₄),采用热重分析仪(TGA)分析其热稳定性. 采用SRV-V微动摩擦磨损试验机和Bruker-NPFLEX表面非接触光学三维轮廓仪考察该离子液体作为聚α-烯烃(PAO 10)基础油减摩抗磨添加剂及其与商业添加剂二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)复配后的摩擦学性能. 结果表明:N₈₈₈₁₆P₄具有优异的油溶性能,与ZDDP具有良好的配伍性. 在室温和高温(100 ℃)条件下,N₈₈₈₁₆P₄均可显著改善PAO 10的减摩抗磨性能. 相较于与ZDDP复配,N₈₈₈₁₆P₄ 单独作为PAO 10添加剂表现出更优异的减摩抗磨性能. 铜片腐蚀试验结果表明,N₈₈₈₁₆P₄几乎没有腐蚀性,且与ZDDP复配后能够明显抑制ZDDP的腐蚀. 利用扫描电子显微镜(SEM)对磨斑表面形貌进行进一步分析,同时结合能谱仪(EDS)和X射线光电子能谱仪(XPS)对磨斑表面主要化学元素进行分析,证明N₈₈₈₁₆P₄能够与金属基底发生复杂的摩擦化学反应,由于其在摩擦副表面形成了含N和P元素的化学反应膜,从而起到优异的减摩抗磨作用.      

渗硫层与FeS粉末摩擦学机理的对比研究

为了改善GCr15轴承钢在脂润滑条件下的摩擦学性能,通过2种方法将FeS固体润滑材料应用于脂润滑下轴承钢材料的摩擦过程中.通过低温离子渗硫处理在轴承钢表面制取渗硫层;将FeS材料研磨成微米粉末添加到润滑脂中.在球-盘摩擦磨损试验机上对比研究了轴承钢渗硫层和使用FeS微米粉末的摩擦学性能.研究表明:在材料表面制取渗硫层和使用FeS粉末均可有效改善轴承钢在脂润滑条件下的减摩抗磨性能.在较低转速和载荷下,轴承钢表面渗硫层的摩擦磨损性能较使用FeS粉末更好,而在高速重载的工况下,轴承钢表面在使用FeS粉末时体现出更好的抗磨性能.     

二乙基二硫代氨基甲酸镧配合物润滑脂添加剂的摩擦学研究

在空气环境下，制备了一种二基二硫代氨基甲酸与稀土元素镧的配合物（ＥＬａＤＴＣ）。利用四球试验机评价了其在通用锂基润滑脂中的极压和抗磨损性能，并与常用二烷基二硫代磷酸锌（ＺＤＤＰ）进行了对比。结果表明：此类稀土配合物能够显著提高锂基润滑脂的极压性能，且优于ＺＤＤＰ；同时具有良好的抗磨损性能，在添加质量分数为１％时ＥＬａＤＴＣ的抗磨损效果优于ＺＤＤＰ。采用ＸＰＳ对ＥＬａＤＴＣ的极压抗磨机理进行了分析，     

界面闪温对ZDDP反应膜生成特性的研究

二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)作为最常见的发动机润滑油添加剂,通常认为ZDDP摩擦膜在较高的宏观环境温度下产生,而忽视了局部区域的闪温变化对于膜生长的影响. 本文作者结合应力促进的热活化理论和润滑界面闪温计算模型,以球-盘滑滚摩擦试验研究为主,进行了界面闪温对ZDDP摩擦膜生成特性的分析. 在载荷和环境温度恒定的条件下,计算了不同界面滑滚比的闪温大小与分布,采用球-盘试验测得了常温下不同滑滚比的ZDDP润滑剂摩擦系数变化趋势,并与计算得到的闪温模型对照,得到闪温对ZDDP反应膜生长的影响规律;为了改善ZDDP薄膜导致的高摩擦,测试了硬脂酸钙与ZDDP的协同减摩效果. 结果表明:界面闪温的升高同样可以促进一定厚度的ZDDP摩擦膜生长;硬脂酸钙润滑剂与ZDDP共同生成的边界膜可以有效地降低ZDDP带来的高摩擦力,可以用于改善ZDDP摩擦膜的摩擦性能.      

聚脲润滑脂噪音特性的衰退机制研究

低噪音润滑脂是高速电主轴、高速电机及高端家电中高精密轴承广泛使用的润滑介质. 当前有关低噪音润滑脂的研究大都集中在基础油、稠化剂和生产工艺等因素对润滑脂噪音特性的影响,而对长期使用过程中润滑脂噪音性能的变化行为及其微观机制则缺乏足够关注. 本论文中围绕低噪音聚脲润滑脂,基于FE9轴承测试台架,结合润滑脂噪音检测技术,考察了低噪音聚脲润滑脂在使用过程中噪音特性的衰退行为. 结果表明,静音性能优异的聚脲基低噪音润滑脂在轴承试验开始的100 h内,噪音等级已由GN4级衰减为GNX级,丧失减振降噪能力. 对取样润滑脂的微观结构表征发现,润滑脂噪音等级的衰退与聚脲润滑脂内稠化剂团聚体的形成高度关联. 团聚体的形成破坏了稠化体系的结构连续性,导致稠化网络的结构保持性显著下降,失去束缚的大尺寸团聚体随基础油流入轴承运动界面,进而引发高速轴承的振动和噪声. 热分析结果表明该低噪音聚脲稠化剂可能为一种亚稳态聚脲结构,在受热条件下会向组装度更高的团聚体发展. 本论文中的研究表明低噪音润滑脂的噪音寿命与轴承试验中得到的服役寿命相关度并不高,充分评估热作用对润滑脂微观结构及噪音特性的影响,对于保障高速精密轴承的长期可靠运行具有重要意义.