几种纳米粒子作为通用锂基脂添加剂的试验研究

论文摘要

在润滑工程领域，各种润滑添加剂已经被广泛的应用于润滑油脂中，它们更好的起到了减小摩擦、降低磨损，甚至对磨损部位进行修复的功能。本文研究了5种单纳米粒子以及几组混合粒子作为基础脂添加剂的抗磨减摩、表面修复以及抗极压作用，并对其作用机理进行了探讨。作者在摩擦磨损试验机上分别对添加有单纳米Cu、Al、Al2O3、MgO、ZnO等颗粒的润滑脂进行摩擦学性能的试验研究，通过对磨痕表面的SEM（扫描电子显微镜）观察，以及对摩擦表面的EDS（能量色散谱仪）分析发现这五种单纳米粒子在摩擦表面均起到了很好的减摩、表面修复以及抗极压作用。分析认为其机理为：软金属纳米粒子Al和Cu在接触区形成易剪切的薄膜，保护金属摩擦表面，降低了摩擦系数，起到很好的减摩和抗极压作用，同时纳米金属颗粒在摩擦热的作用下，能发生局部熔化后焊合在摩擦表面，起到良好的修复作用；纳米Al2O3粒子具有很高的硬度和熔点，在进入摩擦磨损表面时起到了滚珠轴承作用，变滑动摩擦为滚动摩擦，起到一定的减摩和提高润滑脂承载能力的作用，同时在压力作用下粒子可以镶嵌在摩擦表面的犁沟内，起到了很好的修复作用；纳米MgO和ZnO粒子在摩擦副表面间形成的剪切膜不稳定，易破坏，所以其减摩、表面修复以及抗极压的作用较弱。根据五种纳米粒子的摩擦学试验得出的一些特性参数，以及考虑到经济性，作者还利用摩擦磨损试验机对含有混合纳米Al2O3-Al-Cu粒子以及混合纳米Al2O3-Al-MgO粒子的润滑脂进行试验，发现混合粒子在提高基础脂减摩、表面修复和抗极压性能方面更加出色，并得出了在混合粒子中，纳米Al2O3-Al-Cu粒子以及纳米Al2O3-Al-MgO粒子的最佳配比。结果表明：各粒子均能有效的发挥出各自的特性，并在正向协同作用下，大大提高了基础脂的摩擦学性能。另外在混合粒子中，Cu和MgO粒子的添加量虽然不大，但其作用却不容忽视。通过大量的摩擦学性能试验，研制出一种新型的纳米润滑脂添加剂，它具有优异的减摩、抗极压性能和一定的表面修复性能，具有广阔的市场应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景和意义
• 1.1.1 摩擦学研究概况
• 1.1.2 纳米科技的研究概况
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 润滑脂添加剂的发展
• 1.2.2 纳米润滑脂添加剂的研究现状与存在的问题
• 1.2.3 纳米粒子的润滑机理
• 1.3 本课题的研究内容
• 1.4 本课题的创新点
• 本章小结
• 第二章 试验方案的总体设计
• 2.1 试验方案的提出
• 2.1.1 背景
• 2.1.2 方案的提出
• 2.1.3 纳米粒子的选择
• 2.2 试验方案的可行性
• 本章小节
• 第三章 纳米润滑脂添加剂的减摩试验
• 3.1 引言
• 3.2 试验部分
• 3.2.1 试验材料
• 3.2.2 润滑脂的制备
• 3.2.3 试验设备
• 3.2.4 试验方法与步骤
• 3.3 结果与分析
• 本章小结
• 第四章 纳米润滑脂添加剂的表面修复试验
• 4.1 引言
• 4.2 试验部分
• 4.2.1 试验材料及设备
• 4.2.2 润滑脂的制备
• 4.2.3 试验方法与步骤
• 4.3 结果与分析
• 本章小结
• 第五章 纳米润滑脂添加剂的抗极压试验
• 5.1 引言
• 5.2 试验部分
• 5.2.1 试验材料及设备
• 5.2.2 润滑脂的制备
• 5.2.3 试验方法与步骤
• 5.3 结果与分析
• 本章小结
• 第六章 混合纳米粒子作为润滑脂添加剂的摩擦学性能试验研究
• 6.1 引言
• 6.2 混合粒子比例的确定
• 6.3 试验与结果分析
• 6.3.1 减摩试验
• 6.3.1.1 试验设备与材料
• 6.3.1.2 润滑脂的制备
• 6.3.1.3 试验方法与步骤
• 6.3.1.4 结果与分析
• 6.3.2 表面修复试验
• 6.3.2.1 试验设备与材料
• 6.3.2.2 润滑脂的制备
• 6.3.2.3 试验方法与步骤
• 6.3.2.4 结果与分析
• 6.3.3 抗极压试验
• 6.3.3.1 试验设备与材料
• 6.3.3.2 润滑脂的制备
• 6.3.3.3 试验方法与步骤
• 6.3.3.4 结果与分析
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文
• 致谢