季铵盐聚离子液体作为水基润滑添加剂的摩擦学性能研究

合成了含季铵阳离子的聚离子液体PPM-Cl,采用阴离子交换得到三种具有不同烷基链长羧酸根阴离子的聚离子液体PPM-Ba, PPM-Ha, PPM-Oa.发现聚离子液体PPM-Ba, PPM-Ha, PPM-Oa能够提升水基润滑剂的黏度.将聚离子液体PPM-Ba, PPM-Ha, PPM-Oa作为润滑添加剂溶于去离子水得到一系列水基润滑剂,采用SRV-IV微动摩擦磨损试验机考察了水基润滑剂的摩擦磨损性能并与含有商业增黏剂APE30的水基润滑剂进行了比较.结果发现,聚离子液体PPM-Ba, PPM-Ha, PPM-Oa对水基润滑剂的增黏效果优于商业增黏剂APE30,聚离子液体PPM-Ba,PPM-Ha, PPM-Oa作为润滑添加剂均体现出优异的减摩抗磨性能.其中,阴离子链长较长的聚离子液体PPM-Oa能够明显提升水基润滑剂的抗腐蚀性能,同时使水基润滑剂具有优异的减摩抗磨性能.利用非接触表面光学三维轮廓仪和扫描电子显微镜分析摩擦副的磨斑区域的表面形貌,发现含聚离子液体的水基润滑剂在摩擦过程中能够减缓对摩擦副表面的腐蚀并抑制黏着磨损.利用X射线光电子能谱仪分析摩擦副磨斑区域的表面化学状态,发现...     

石墨烯摩擦学及石墨烯基复合润滑材料的研究进展

本综述详细介绍了二维碳纳米材料-石墨烯的纳米摩擦学性能,以及作为纳米润滑薄膜、润滑添加剂和润滑填料的研究进展.总结了石墨烯的各种纳米摩擦机理,阐述了通过自组装、多层构筑、表面化学改性等技术改善石墨烯与基底的结合性、润滑剂中的分散性,与基体材料的界面结合强度以及石墨烯提高材料减摩抗磨性能的机制,并指出石墨烯作为高性能润滑材料仍需解决的问题及未来的研究趋势.     

新型水溶性润滑添加剂的研究进展

在工业润滑领域中,水溶性润滑添加剂决定着水基润滑体系的性能.近年来一些具有特殊结构与组成的新型水基润滑添加剂表现出了优异的使用性能和广阔的应用前景.本文作者从摩擦学特性和润滑机理出发,分别综述了国内外关于纳米微粒、含氮杂环化合物、高分子聚合物和离子液体等材料作为水溶性润滑添加剂的研究进展,分析了当前研究中存在的问题,并对其发展趋势进行了展望.     

WC／Ti合金在水基润滑剂润滑下的摩擦磨损机理研究

通过分子改造在添加剂分子中引入亲水基团,制备出了水溶性润滑添加剂．在 Ｔｉｍ ｋｅｎ 试验机上考察了 Ｗ Ｃ／ Ｔｉ合金体系在水基润滑剂润滑下的摩擦磨损行为及其摩擦化学反应机理．采用扫描电子显微镜和 Ｘ 射线光电子能谱分析表征 Ｗ Ｃ 涂层磨损表面,结果发现在涂层表面有明显的 Ｔｉ转移,并形成多元氧化物．表明在水基润滑条件下摩擦过程中发生摩擦氧化反应,而多元氧化物层的性质是影响粘着磨损行为的主要因素     

石墨烯润滑添加剂合成与结构调控

石墨烯的微观结构在其摩擦学性能中起到重要作用,而微观结构又与其合成方法密切相关. 因此,梳理石墨烯的合成方法、微观结构调控策略、摩擦学性能以及润滑机理之间的关系对于开发高性能的石墨烯润滑添加剂具有重要意义. 本文作者从石墨烯润滑添加剂的合成与结构调控出发,综述了多种调控石墨烯微观结构的合成方法,归纳了石墨烯稳定分散的合成策略,阐述了石墨烯润滑添加剂的微观结构对其摩擦学性能的影响,探讨了石墨烯的微观结构演变与润滑机理,最后总结并指出石墨烯作为高性能润滑添加剂仍需研究的问题及未来的发展趋势.      

多层石墨烯水分散体系的摩擦磨损性能研究

采用液相超声直接剥离法制备了不同厚度的纳米石墨烯片,用SEM、TEM对其形貌进行了表征,利用多功能往复摩擦磨损试验仪考察了石墨烯水分散体系的摩擦磨损性能.通过SEM、EDS、XPS等手段,分析了磨损表面的形貌、元素组成和典型元素的化学状态,初步探讨了石墨烯水分散体系的润滑机理.结果表明:所制备的石墨烯为厚度不一的多层石墨烯混合物,厚度范围为10~180 nm;石墨烯作为水基添加剂具有良好的减摩抗磨性能,使纯水的磨损机理发生转变,由严重的黏着磨损和腐蚀磨损转变为磨粒磨损,主要原因是在石墨烯水分散体系润滑下,磨损表面形成吸附减摩层和摩擦化学反应膜,两者协同作用,抑制Fe的氧化,减轻摩擦磨损.     

WC／Ti合金在水基润滑剂润滑下的摩控磨损机理研究

通过分子改造在添加剂分上入亲水基团,制备出了水溶骨添加剂,在Ｔｉｍｋｅｎ试验机上考究了ＷＣ／Ｔｉ合金体系在水基润滑剂润滑下的摩擦磨损行为及其摩擦化学反应机理。采用扫描电子显微镜和Ｘ射线光电子能谱分析表征ＷＣ涂层磨损表面,结果发现在涂层表面有明显的Ｔｉ转移,并形成多元氧人物,表明在水基润滑条件下摩擦过程中发生摩擦氧化反应,而多元氧化物层的性质是丰磨损行为的主要因素。     

磺酸醇胺离子液体作为水润滑添加剂的摩擦学机制研究

合成了不含卤素的磺酸醇胺离子液体(S-IL),并将其作为水基润滑添加剂进行研究. 与商用的水基润滑添加剂聚合蓖麻油酸酯(L4)进行对比,共同考察了他们在不同金属摩擦对偶上的摩擦学性能. 通过对磨斑表面的XPS测试探究了S-IL分别在钢/钢、钢/铜、钢/铝、钢/钛和钢/镁摩擦副上的润滑机理. 结果表明:所合成的磺酸醇胺离子液体在水体系中具有良好的溶解性,同时表现出一定的抗腐蚀性能. 相比于商用水基添加剂,S-IL具有优异的减摩作用和极压性能,这主要归因于离子液体分子结构中极性基团(-SOO-)在金属摩擦副表面的物理/化学吸附,以及其分子结构中含有的活性元素S和N与金属摩擦副基底发生摩擦化学反应所形成的摩擦化学反应膜.      

石墨烯作为添加剂在两种成品润滑油中的应用可行性研究

为探索石墨烯对成品润滑油中原有添加剂体系的影响,判断其作为添加剂的应用可行性,本文中采用多层石墨烯与两种成品润滑油制备了石墨烯分散液.利用MS-10A型四球摩擦试验机与TE77长行程高频往复摩擦试验机测试了不同接触方式下石墨烯分散液的摩擦学性能;采用紫外分光光度计、旋转氧弹试验仪、高压差示扫描量热仪和成焦板试验仪等仪器对体系的分散稳定性与理化性能进行评价.试验结果显示：石墨烯在润滑油中无法保持长时间的分散稳定性,且对成品润滑油的各项应用指标无明显的提高作用,某些条件下甚至降低了油品的原有性能.分析表明：石墨烯的加入干扰了原有体系的平衡性和稳定性,无法与成品润滑油的添加剂体系发挥良好的协同作用,同时,石墨烯的规模化制备成本远高于常用润滑添加剂,因此结合上述研究结果可知,石墨烯材料目前尚不具备作为成品润滑油添加剂的可行性,其存在的诸多问题还需进行深入研究.     

钛合金加工中不同金属离子添加剂的润滑机理研究

制备了4种含不同金属离子的水基添加剂NaDPP、KDPP、Ca(DPP)2及Ba(DPP)2,通过分子改性在添加剂分子中引入亲水性基团－（CH2CH2O）-,使其在水中具有比较强的表面活性和较好的溶解性能。通过钛合金攻丝试验考察了这4种水基添加剂的摩擦学加工效能。发现Ba(DPP)2具有最好的攻丝效率和表面质量。采用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱对加工表面进行分析,发现其摩擦表面存在多元氧化物,表明在水基润滑条件下的钛合金攻丝加工中摩擦氧化占据主导地位。Ba(DPP)2添加剂表现出优异的润滑性能,这主要归因于在摩擦表面生成了具有特殊介电性质的BaTiO3。     

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.      

脲基功能化的咪唑无卤素离子液体对复合锂基润滑脂摩擦学性能的影响

合成了两种脲基功能化的咪唑无卤素离子液体DOSS-1和DOSS-4. 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,考察这两种离子液体作为2号复合锂基润滑脂(G)的减摩抗磨添加剂的摩擦学性能. 摩擦测试结果表明:这两种功能化咪唑离子液体添加到2号复合锂基润滑脂(G)中均表现出优异的减摩抗磨性能. 在添加量同等条件下,长链的DOSS-4表现出优于DOSS-1的减摩抗磨性能. 当添加质量分数为3%时,DOSS-4和DOSS-1的减摩抗磨性能最佳. 利用表面轮廓和扫描电镜进一步分析了磨斑表面的形貌,同时结合X射线光电子能谱仪(XPS)进一步分析了磨斑表面主要化学元素组成,阐明其摩擦机理. 该离子液体能够显著地降低摩擦磨损是因其在摩擦副表面形成了含N元素和S元素的化学反应膜.      

矿井提升钢丝绳改性氧化石墨烯润滑油减摩特性研究

针对恶劣提升工况下润滑失效导致的提升钢丝绳内部钢丝摩擦磨损严重的问题,开展改性氧化石墨烯润滑油减摩特性研究. 首先,制备十八胺官能化氧化石墨烯(ODA-GO)及其水合肼还原材料(ODA-rGO),分析其化学结构、表面形貌、片层间距和缺陷,探究其在钢丝绳润滑油IRIS中的分散性;接着,用四球机评价改性润滑油的减摩抗磨性能并研究其润滑机理;最后,评判ODA-GO改性油对钢丝减摩的改进效果. 结果表明:ODA通过酰胺化反应和亲核取代反应接枝在GO表面,ODA-GO拥有高接枝密度的十八烷基链,并在IRIS中分散性较好,ODA-rGO则相反,但在最优添加量下ODA-rGO的抗磨减摩性优于ODA-GO;改性石墨烯基材料会附着在摩擦接触表面,并填补已损伤区域,从而减少磨损;ODA-GO改性油使钢丝间摩擦系数降低10%,疲劳磨损显著降低.      

水基纳米液压液抗磨减摩性能研究

制备了分散性稳定的水基纳米液压液,并利用四球摩擦试验机和抗磨试验机,对不同质量百分数、不同粒径二氧化硅纳米颗粒的水基纳米液压液进行抗磨减摩性能试验.结果表明:二氧化硅纳米颗粒可以明显改善水基液压液的抗磨减摩性能;对于30 nm粒径的二氧化硅颗粒,质量百分数为2.4%时水基纳米液压液的摩擦系数、磨斑直径、温升及磨损量均最低,抗磨减摩性能达到最佳;采用不同粒径纳米颗粒时,随着纳米颗粒质量百分数增大,磨损量先降后升,纳米颗粒粒径越大,对应的最佳质量百分数越小.     

水溶性纳米铜的制备及其摩擦学性能研究

以氨基功能化羟基硅酸镁为修饰剂,采用原位表面修饰方法制备了水溶性Cu纳米微粒.利用透射电子显微镜观察了水溶性Cu纳米微粒的形貌,利用导热系数测定仪测定了水溶性纳米Cu分散液的导热系数,并通过SRV往复摩擦磨损试验机(球-盘接触方式)考察了水溶性Cu纳米微粒作为水基添加剂的摩擦学性能.结果表明:水溶性纳米Cu微粒作为水基添加剂能够显著减小钢-钢摩擦副的摩擦系数和磨损率,提高纯水的承载能力;在合适的浓度下,水溶性纳米Cu微粒可使纯水导热系数提高近10%.     

有机钼添加剂对不同基底材料的摩擦学性能研究

在不同温度、载荷和速度条件下,考察非硫磷油溶性有机钼(SPFMo)添加剂对发动机低黏度润滑油(0W-20)在轴承钢、铝合金以及钛合金等五种不同材料表面摩擦学性能的影响.采用三维共聚焦激光显微镜和扫描电子显微镜(SEM)对不同基底材料磨痕的形貌、磨损体积和元素成分进行测量和分析.结果表明：在五种材料表面,SPFMo均可明显提高0W-20的减摩抗磨性能.温度越高,SPFMo的作用效果越明显,除钛合金外四种材料的摩擦系数最高可降低18%～23%;五种材料的摩擦系数和磨损率均随着载荷的升高而升高;随着摩擦速度的升高,五种材料的摩擦系数呈现出不同的变化规律,但磨损率均随摩擦速度的升高而升高.研究结果可为新型发动机的润滑油选用和设计提供有力的技术支撑和理论参考.     

椰油酰胺聚氧乙烯醚水溶液的摩擦学性能研究

本研究中选取椰油酰胺聚氧乙烯醚(Cocamide-POE)作为水基润滑液的基础添加剂进行摩擦学性能研究.首先利用NGY-6型纳米级膜厚测量仪对Cocamide-POE水溶液的成膜性能进行了测试,结果表明CocamidePOE的加入提高了纯水的成膜能力,其膜厚随着线速度的增大而逐渐增加,与浓度关系并不明显.然后利用四球试验机对Cocamide-POE水溶液的摩擦磨损性能、稳定性能和极压性能进行了研究,并利用三维形貌仪对钢球表面磨痕的三维形貌进行了分析,试验结果表明Cocamide-POE水溶液具有良好的减摩抗磨性能,且添加剂质量百分数为3%的Cocamide-POE水溶液最大无卡咬负荷(PB)值达到784~834 N.总的来说,Cocamide-POE具有非常好的工业应用前景.     

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.     

全氟聚醚羧酸铵离子液体的润滑性能及润滑机理研究

设计制备了三种全氟聚醚羧酸铵离子液体,在微动振动摩擦磨损试验机上考察了其在不同温度下对钢/铜锡合金以及钢/钢摩擦副的润滑性能,并与全氟聚醚(PFPE)和全氟聚醚羧酸(PFPEC)进行了对比. 通过测量接触角表征了所制备离子液体对金属表面的润湿性,通过测试摩擦试验过程中接触电阻的变化分析了摩擦过程中摩擦膜的变化;采用扫描电镜和X射线光电子能谱仪分别对磨斑表面形貌和元素状态进行了表征. 结果表明:作为钢/铜锡合金摩擦副的润滑剂时,全氟聚醚羧酸铵离子液体在常温下的润滑性能与PFPE和PFPEC相差不大,但在高温条件下表现出更为优异的减摩抗磨性能;而作为钢/钢摩擦副的润滑剂,其在常温、高温条件下均表现出优于PFPE以及PFPEC的减摩抗磨性能. 多种物理化学表征研究表明该类离子液体优异的减摩抗磨性能归因于其在金属表面优异的吸附性能以及稳定摩擦化学反应膜的形成.      

碳酸钙纳米颗粒复合超分子凝胶润滑剂的摩擦学性能研究

采用碳酸钙纳米颗粒与全氟聚醚型超分子凝胶复合得到了一种新型的纳米颗粒复合超分子凝胶润滑剂. 超分子凝胶具有错综复杂的网络结构,有效地提高了碳酸钙纳米颗粒在全氟聚醚润滑油中的分散稳定性. 此外,碳酸钙纳米颗粒作为添加剂极大地提高了超分子凝胶的润滑性能,使其表现出较好的耐高温性能,以及较高的承载力. 采用差式扫描量热仪、热重分析仪和流变分析仪对该复合润滑剂的热力学性能进行表征,结果显示该复合润滑剂具有很好的热稳定性以及较好的力学性能. 最后,通过X射线光电子能谱(XPS)对其摩擦机理进行表征,结果表明碳酸钙纳米颗粒复合超分子凝胶润滑剂优异的摩擦学性能可归因于碳酸钙纳米颗粒在摩擦副表面形成了易剪切的薄膜,以及小尺寸的纳米粒子在摩擦过程中对摩擦表面进行的自修复效应.