新型陶瓷润滑油添加剂的应用与作用机理

论文题目: 新型陶瓷润滑油添加剂的应用与作用机理

论文类型: 博士论文

论文专业: 地质工程

作者: 顾艳红

导师: 王成彪,刘家浚

关键词: 润滑油添加剂,磨损自修复,摩擦学效应,铁谱分析

文献来源: 中国地质大学（北京）

发表年度: 2005

论文摘要: 硅酸铝基添加剂(以下简称 SiAl 添加剂)是一种新型的陶瓷润滑油添加剂,由于其具有明显的减摩与磨损修复功能,论文针对这种添加剂,在滑动磨损试验机上对钢/钢、钢/铸铁摩擦副的磨损行为进行了系统的研究;采用铁谱分析方法对试验机和实际轿车发动机运行过程中的油样进行了分析验证;利用现代微观分析手段对金属陶瓷修复层的组份和结构进行了分析,对新型添加剂的作用机理进行了探讨。 针对本研究的特殊要求(载荷、速度变化范围大,运行时间长,要求磨痕平整等),研制了一台具有多功能的 GWL-1000 型摩擦磨损试验机。在此试验机上用球盘点接触试验考察了此添加剂的摩擦学效应,用销盘试验考察了其自修复效应。试验结果表明:随着载荷和转速的加大,摩擦副的磨合期能加速完成;摩擦副进入稳定磨损阶段的时间缩短,添加剂的作用趋于明显;新型添加剂对钢/铸铁的抗磨修复功效优于钢/钢摩擦副,可能与铸铁的高碳含量及其特殊的组织结构有关;销盘试验表明,添加剂可以保持长时间良好的动态磨损自修复功能,从而可以极大地延长材料的使用寿命。 润滑油样的铁谱分析结果表明,加入 SiAl 添加剂后磨损烈度指数和磨粒浓度均呈下降趋势,证明了本添加剂的减摩作用,也为探讨添加剂的修复机理提供了佐证;实际发动机的润滑油铁谱分析与试验机的分析结果一致,并表明实际的工况更适合于发挥添加剂的作用。 表面分析结果表明:陶瓷修复层的组织结构和性能发生了巨大的变化,其纳米硬度达到了 16GPa 以上,比原基体提高了几十倍,表面粗糙度 Ra 降低到20-30nm 左右,碳含量明显增加,组织结构变成非晶态,激光拉曼分析证明形成了类金刚石结构。根据全部试验与分析结果,提出了此陶瓷添加剂修复作用的机理可能是陶瓷添加剂在摩擦表面作用过程中,极大地提高了摩擦表面原子的活 性,将油中断裂的 C 链吸附,并将一部分铁屑捕获后,在其外层形成包裹,然后在表面实现了结构重组,形成了类金刚石结构。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

原创性声明

关于论文使用授权的说明

第一章 综述

1.1 序言

1.2 润滑油添加剂

1.3 极压抗磨添加剂的研究进展

1.3.1 含氯极压抗磨剂

1.3.2 含硫极压抗磨剂

1.3.3 含磷极压抗磨剂

1.3.4 金属盐类极压抗磨剂

1.3.5 含硼化合物极压抗磨剂

1.3.6 纳米粒子极压抗磨剂

1.4 微纳米固体润滑添加剂的研究进展

1.5 自修复添加剂的研究进展

1.6 摩擦表面再生技术的起源与特点

1.7 本研究工作的主要内容与意义

第二章 实验研究方法

2.1 摩擦磨损试验机的研制

2.2 摩擦学性能试验

2.3 润滑油样的分析

2.4 材料磨损表面的微观分析

第三章 GWL-1000 型销盘摩擦磨损试验机的研制

3.1 试验机结构原理

3.2 接触形式与加载方式

3.3 润滑系统

3.4 磨损量的测量

3.5 数据采集系统

3.6 摩擦系数的测定

3.7 主要技术参数

第四章 陶瓷添加剂对钢-钢摩擦副摩擦学性能的影响

4.1 变载荷试验

4.1.1 试验条件

4.1.2 试验结果与讨论

4.2 变转速试验

4.2.1 试验条件

4.2.2 试验结果与讨论

4.3 修复效果验证试验

4.3.1 试验条件

4.3.2 试验结果与讨论

4.4 小结

第五章 陶瓷添加剂对钢/铸铁摩擦副摩擦学性能的影响

5.1 变载荷试验

5.1.1 试验条件

5.1.2 试验结果与讨论

5.2 变转速试验

5.2.1 试验条件

5.2.2 试验结果与讨论

5.3 阶梯式变工况试验

5.3.1 阶梯加载试验

5.3.2 阶梯加速试验

5.4 小结

第六章 铁谱分析

6.1 实验室分析试样的铁谱、光谱分析

6.1.1 分析油样的获得

6.1.2 磨损量的变化

6.1.3 铁谱分析

6.1.4 光谱分析

6.2 小轿车发动机润滑油的铁谱、光谱分析验证

6.2.1 铁谱分析

6.2.2 光谱分析

6.3 本章小结

第七章 表面分析及陶瓷添加剂的作用机理

7.1 摩擦表面分析

7.1.1 磨痕表面硬度的测量

7.1.2 表面粗糙度及三维形貌测定

7.1.3 扫描电镜分析

7.1.4 拉曼光谱测试结果

7.1.5 XRD 分析

7.1.6 其他表面分析方法的验证

7.2 陶瓷添加剂修复作用机理的探讨

7.3 本章小节

第八章 结论

8.1 本论文的主要创新点

8.2 主要结论

8.3 对今后工作的建议

参考文献

致谢

附录1 试验机数模转换系统程序

个人情况

发布时间: 2005-07-05

参考文献

• [1].硅酸盐矿物微粒润滑油添加剂的摩擦学性能与磨损自修复机理[D]. 岳文.中国地质大学（北京）2009

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