片状无机纳米颗粒作为润滑油添加剂的抗摩擦性能及其摩擦化学研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:angelboy8100
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
纳米颗粒作为润滑油固体添加剂能够显著地改善基础油的抗摩擦性能,尤其是片状无机纳米颗粒。关于润滑油和摩擦副的摩擦化学的研究已经很多,但有关在摩擦过程中作为润滑油固体添加剂的摩擦化学反应机理以及对摩擦副的摩擦化学的影响研究较少。本论文研究了两种片状无机纳米颗粒(即,四氧化三铁(Fe3O4)和高岭土)作为润滑油固体添加剂的抗摩擦性能及其摩擦化学性质。本论文第一章综述了润滑油添加剂、纳米颗粒、纳米颗粒润滑油添加剂以及摩擦化学的相关知识,并介绍了纳米颗粒作为润滑添加剂的各种作用机理以及摩擦过程中发生的摩擦化学反应。本论文第二章简要地介绍了本实验所需要的主要测试设备和表征仪器。本论文第三章采用弱磁场辅助氧化共沉淀法合成制备片状纳米Fe3O4颗粒,选取油酸作为表面活性剂对颗粒表面进行包覆改性,然后将改性过的片状纳米Fe3O4颗粒作为润滑添加剂添加到润滑油中,进行摩擦磨损实验,研究其抗摩擦性能及其摩擦化学性能。经油酸改性后片状纳米Fe3O4颗粒能够均匀地分散在#40基础油;且制备成含各种质量分数片状纳米Fe3O4颗粒的润滑油。研究表明,含片状纳米Fe3O4颗粒的润滑油表现出Newtonian流体的流变学特性以及良好的稳定性,另外,通过四球摩擦试验机试验后,发现其抗摩擦性能得到普遍的提高,当纳米Fe3O4添加量为1.5wt.%时,摩擦系数与磨斑直径降低最大,分别降低了18.06%和11.2%。此外,还分别研究了纳米Fe3O4颗粒对基础油的影响,纳米Fe3O4颗粒摩擦化学及其对摩擦副的物化性质的影响,结果表明,片状纳米Fe3O4颗粒的引入不会影响基础油的稳定性与抗氧化性;经过24h的摩擦作用后,纳米Fe3O4颗粒在摩擦过程中和摩擦副表面能够发生反应,生成Fe2O3;纳米Fe3O4颗粒的饱和磁化强度(Ms)减小、矫顽力(Hc)增大,纳米Fe3O4颗粒的氧化转变温度升高;摩擦过程中,晶格畸变导致颗粒尺寸变小,比表面积增大,在摩擦开始的2h内变化最为明显,2h-10h次之,10h后基本保持不变;摩擦过程中,片状磁性纳米Fe3O4颗粒在剪切力与磁力的作用下按照晶面平行方向吸附在摩擦副表面,起到了固体润滑油的作用,并与摩擦副表面发生摩擦化学反应生成了一层或多层低剪切力的富含Fe、FeO、Fe3O4、γ-FeOOH、γ-Fe2O3和α-Fe2O3的复合润滑膜,在摩擦副不同部位的反应程度不一,但最终生成了较为完整的润滑膜,填补了摩擦副表面的凹坑,使表面更加平整,从而提高了抗摩擦性能。本论文第四章采用超细研磨法制备了片状纳米高岭土颗粒,然后,选取含氢硅油作为表面活性剂对颗粒表面进行包覆改性,再将改性过的高岭土颗粒作为润滑添加剂添加到润滑油中,进行摩擦磨损实验,以研究其抗摩擦和摩擦化学性能。结果表明:经含氢硅油改性后能够均匀地分散在#40基础油中,成功地制备成各种质量分数的含纳米高岭土颗粒的润滑油,其表现出Newtonian流体的流变学特性以及良好的稳定性。此外,对纳米高岭土颗粒作为润滑油添加剂的抗摩擦性能进行了深入研究。研究发现,采用含纳米高岭土的润滑剂可明显提高摩擦副的抗摩擦性能,当纳米高岭土的添加量为1.0wt.%时,与基础油相比,其摩擦系数与摩擦副的磨斑直径降低幅度最大,分别了降低为23.64%和17.39%。同时,研究了纳米高岭土颗粒对基础油的影响,纳米高岭土颗粒摩擦化学以及纳米高岭土颗粒对摩擦副的物化性质的影响。结果表明,在摩擦过程中,高岭土在机械力的作用下脱去的结晶水混入基础油中,影响了基础油的抗氧化性。在摩擦24h过程中,高岭土的物相并无变化,但被含氢硅油改性的颗粒磨损后又被#40基础油以机械力化学的方式包覆改性,增加了颗粒与油的相容性。在摩擦过程中晶粒尺寸变小,晶格畸变,高岭石晶粒沿(020)晶面的破坏严重,而且前6h的摩擦对晶粒的破坏最为严重,纳米高岭土颗粒能够有规律地吸附在摩擦副的表面,形成了一层或多层充当“第三体”作用的润滑膜。摩擦过程中,摩擦副表面发生了复杂的摩擦化学反应,不同的部位反应程度不一致(凸面>凹面>中部),但是产物相同,即都生成了多层具有低剪切应力的富含Al2O3·SiO2,SiC,Fe,FeO,Fe3O4,γ-FeOOH,γ-Fe2O3以及α-Fe2O3等物质的摩擦化学自修复复合膜,吸附在摩擦副表面,从而提高了抗摩擦性能。最后,论文给出了本研究工作所获得的主要结论和今后工作展望。
其他文献
2岁左右的宝宝开始进入人生的"第一反抗期",他们变得叛逆,喜欢和父母"作对"。很多家长不知如何应对这些令人难以相处的"小刺猬"。让我们一起走近叛逆期宝宝,试着分析、解读他
先秦时期的赵国,其法律制度的建设有极其深远的渊源可寻,可以说,它的创立和完善是与赵氏基业的开拓和壮大同步进行的。不论从巩固统治、增强国力的角度出发,还是为了适应对外
微电网集成了可再生能源发电设备、储能设备以及可控电源,能够高效地利用清洁能源,并同时拥有稳定的对外特性。持续供电的能力、较高的可扩展性和运行灵活性使其在现阶段能够
外来人口在香港经济发展过程中发挥着重要作用。与本地居民相比,外来移民在香港能否得到公平的就业机会和待遇是值得关注的问题。本文利用香港人口抽样调查数据分析了从2001
随着经济的发展,天然气、石油和煤等化石燃料的大规模使用,更使得环境问题日益严峻,引起世界各国的广泛关注。化石燃料燃烧的主要产物是碳氧化物、氮氧化物和硫氧化物,其中以
结合笔者长期维修维护工作的实践,以松下DVCPRO50M/25M数字摄录设备为例,简要介绍了数字磁带的正确使用和保存、数字摄录设备的定期维护保养措施和常见故障的处理。
为评价清热消炎复方制剂(简称AI)的抗流感病毒活性,我们以病毒唑为对照,通过在体外观察病毒致细胞病变效应(CPE)、MTT细胞染色检查病毒抑制率和检测病毒血凝滴度;在体内观察
依据心理学关于人类对外界刺激产生的情感反应层次,将产品的情感化设计分为本能设计、行为设计和反思设计三个层次。介绍了卫浴水龙头情感化设计三个层面所涉及的设计要素。
社会资本具有逐利性,会优先选择有一定投资回报的项目进行投资。但开展PPP的领域主要为基础设施和公用事业领域,其公益性质明显,很多准经营性、非经营性PPP项目只有少量的投
目的 探索一株基因工程人源性抗角蛋白Fab抗体在正常皮肤及几种表皮增生性皮肤病皮损中的反应定位。方法 利用从噬菌体抗体库中筛选到的特异表达抗角蛋白Fab片段的质粒转化