【摘要】：傳統(tǒng)的油潤(rùn)滑存在冷卻效果差,易燃、易污染等缺點(diǎn),隨著節(jié)能和環(huán)保要求的提高,開(kāi)發(fā)新型綠色環(huán)保潤(rùn)滑劑勢(shì)在必行。水基潤(rùn)滑是指通過(guò)分子的水合作用,利用水合層間的斥力實(shí)現(xiàn)減小界面摩擦的一種潤(rùn)滑方式,具有重要的研究意義和應(yīng)用價(jià)值。本文采用天然植物多糖魔芋葡甘聚糖(konjac glucomannan,簡(jiǎn)稱KGM)為水基潤(rùn)滑添加劑,以石英玻璃和鈦合金(Ti6A14V)為摩擦副,研究面接觸和點(diǎn)接觸狀態(tài)下KGM溶液的水基潤(rùn)滑特性。主要研究?jī)?nèi)容包括:1.以石英玻璃為摩擦副,研究面接觸條件下KGM溶液的水基潤(rùn)滑特性,著重分析了不同濃度溶液在不同轉(zhuǎn)速下的潤(rùn)滑特性。結(jié)果表明:濃度為0.3%的溶液具有最佳的潤(rùn)滑性能,石英玻璃間的摩擦系數(shù)為0.002,且?guī)缀醪浑S轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。低濃度溶液的摩擦系數(shù)隨轉(zhuǎn)速增大而增大,高濃度溶液的摩擦系數(shù)隨轉(zhuǎn)速增大而減小。硼酸的加入增強(qiáng)了 KGM水合分子層的穩(wěn)定性。面接觸下水基潤(rùn)滑界面主要包含水合分子層和自由水分子層,兩者共同作用實(shí)現(xiàn)有效潤(rùn)滑。2.以石英玻璃和Si3N4球?yàn)槟Σ粮?研究點(diǎn)接觸條件下KGM溶液的水基潤(rùn)滑特性,重點(diǎn)分析了轉(zhuǎn)速和濃度對(duì)潤(rùn)滑特性的影響。結(jié)果表明:點(diǎn)接觸下只有當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定范圍時(shí)才能實(shí)現(xiàn)超低摩擦,且低濃度范圍和高濃度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)超低摩擦的原理有所不同。潤(rùn)滑液濃度較低時(shí),實(shí)現(xiàn)超低摩擦需要一段跑合過(guò)程。濃度較高時(shí),不需要跑合過(guò)程即可實(shí)現(xiàn)超低摩擦。3.以Ti6A14V和Si3N4球?yàn)槟Σ粮?研究跑合過(guò)程對(duì)KGM溶液水基潤(rùn)滑特性的影響。對(duì)比分析了干摩擦跑合和硼酸跑合后KGM溶液水基潤(rùn)滑特性的差異。結(jié)果表明:跑合過(guò)程中Si3N4球上形成的磨損區(qū)域是實(shí)現(xiàn)超低摩擦的關(guān)鍵。干摩擦跑合后,在潤(rùn)滑液濃度較大且試驗(yàn)轉(zhuǎn)速較高時(shí),可實(shí)現(xiàn)超低摩擦,但濃度較低時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)超低摩擦。硼酸跑合后,即使在潤(rùn)滑液濃度較低時(shí)也能實(shí)現(xiàn)超低摩擦。
【圖文】：

圖１．１水合分子示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｔｈｅ邋ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｈｙｄｒａｔｅｄ邋ｍｏｌｅｃｕｌａｒ逡逑的這種極性，使其易于與潤(rùn)滑液中的添加劑分子相互作用，周圍，或通過(guò)氫鍵作用與添加劑分子中的氧、氫原子結(jié)合形水分子包裹一個(gè)潤(rùn)滑劑分子時(shí)，就會(huì)在潤(rùn)滑劑分子周圍形成裹的水合大分子吸附在表面形成水合分子層，，這種水合層相間距很小的滑動(dòng)表面間能起到一定的潤(rùn)滑作用。在過(guò)去的十不少研宄在水基體系中發(fā)現(xiàn)了該種潤(rùn)滑方式，稱之為水合潤(rùn)與添加劑中的化合物分子、離子等相互作用在摩擦接觸區(qū)形以邊界潤(rùn)滑或者薄膜潤(rùn)滑的方式發(fā)揮減摩抗磨作用。當(dāng)水合作用時(shí)，水分子與潤(rùn)滑劑分子的結(jié)合使得水分子不易被擠出，水合分子層間會(huì)產(chǎn)生一定的排斥力，從而可以承受較大的面。溶液中分子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是高度動(dòng)態(tài)的，偶極子的方向和

逑０．７ｎｍ逡逑圖１．２水合離子潤(rùn)滑模型逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｔｈｅ邋ｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇ邋ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋ｈｙｄｒａｔｅｄ邋ｉｏｎｓ逡逑李津津等網(wǎng)研究ｐＨ為１．５的磷酸溶液的潤(rùn)滑特性。他們?cè)诘韬筒Ａеg逡逑獲得了邋０．００４的超低摩擦系數(shù)，并提出了一種三層結(jié)構(gòu)的磷酸超滑模型：即ｓｔｅｍ逡逑層、具有氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的磷酸吸附膜和自由水分子層，如圖１．３所示。之后，他們逡逑將潤(rùn)滑劑拓展至酸及多元醇混合溶液［１９，２Ｇ］。在分析了混合溶液的潤(rùn)滑特性后建立了逡逑基于多羥基醇和酸混合溶液的新型液體超滑體系。此外，又將摩擦副由氮化硅和逡逑玻璃換成藍(lán)寶石進(jìn)行了研究［２１］。結(jié)果表明，當(dāng)負(fù)載接觸壓力為ｌＧＰａ時(shí)，磷酸溶逡逑液在藍(lán)寶石間仍然可以實(shí)現(xiàn)超滑。逡逑Ｓｉ３Ｎ，逡逑４＊邋４＊．．＋．＋邋＋邋＋邋＋．邋＋邋．－Ｖ＇．＇＋．＋邋＋邋＋邋＋邋＋邋＋邋＋逡逑Ｓ＾Ａ邋ｊ邋｜逡逑Ｈｖｄｒｏｇｅｎ邋ｂｏｎｄｅｄ邋ｎｅｔｗｏｒｋ逡逑ｏｆ邋Ｄｏｉｙｈｙｄｒｏｘｙ邋ａｌｃａｈｏｌ－ｗａｔｅ．－邋ｆ邋N拓逡逑ｆｃ＞ｅ＞ｅ＞？０？？？？？０？０？０0０邋邐＞．逡逑＋邋＋十＋邋＋邋＋邋＋十邋＋邋十＋邋＋邋＋邋車、＋邐￣Ｔ￣ｉＳ逡逑ｌ，．邐Ｅ逡逑邐＼邋５５逡逑Ｈ邋Ｈ邋Ｈ邋Ｈ邋Ｈ邋Ａ、、、＼逡逑／邋Ｖ邋Ｖ邋＇ｒｒ＂、＇逡逑［Ｓｕｒｆａｃｅ邋｜邐｜邐｜邐？逡逑、、、ｏ’Ｉｎｄ’ｉ、�！�、。／逡逑、、、邋ｏ邋ｏ邋ｏ
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH117.22

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2604703