【摘要】：摩擦學是研究相對運動表面間的摩擦、磨損和潤滑的科學技術。減輕摩擦,降低磨損一直是一個永恒而重要的研究課題。從19世紀50年代起,二烷基二硫代磷酸鋅(ZDDP)就作為潤滑油的主要抗磨劑使用至今,然而它會降低汽車尾氣催化劑的壽命,釋放含磷、硫等有害物質,因此找到一種新型、“綠色”潤滑油抗磨劑來代替或部分代替ZDDP具有重要的研究意義。人工合成納米羥基硅酸鎂(MSH)納米材料具有獨特的層狀結構,其作為潤滑油添加劑具有優(yōu)異的摩擦學性能,本文將研究人工合成MSH與ZDDP的協(xié)同摩擦學性能。首先利用高溫高壓水熱合成法,設置反應溫度200℃、轉速450r/min、反應時間12h,制得羥基硅酸鎂納米粉體,并借助掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線熒光衍射(XRD)對其形貌,結構等進行表征。其次,研究了不同試驗條件下MSH納米粉體作為潤滑油添加劑的摩擦學性能。通過靜置沉淀法研究了不同分散劑條件下,納米粉體在基礎油PAO10中的分散性能;利用四球摩擦磨損試驗機進行摩擦學試驗,篩選出使MSH具有最優(yōu)分散性能及摩擦學性能的分散劑類型。在此基礎上,探討了分散劑添加量、納米粉體添加量對MSH摩擦學性能的影響和不同載荷、轉速條件下納米粉體的摩擦學性能。最后,對傳統(tǒng)抗磨添加劑ZDDP進行摩擦學性能測試,并在特定工況下與MSH納米粉體添加劑的減摩抗磨效果進行對比。并且將ZDDP與MSH納米粉體進行復配,對其在PAO10基礎油中的協(xié)同摩擦學性能進行試驗,分別探討了復配過程中ZDDP添加量以及分散劑添加量對其協(xié)同摩擦學性能的影響。借助SEM、X射線能譜儀(EDS)等手段對磨損表面進行形貌及元素分析,初步探究其抗磨機理。試驗結果表明,不同類型分散劑對MSH納米粉體在PAO10中的分散性能及摩擦學性能有重要的影響,通過分散劑對納米粉體表面進行改性,可以顯著改善其分散性能,并且在摩擦過程中,顯著提高摩擦穩(wěn)定性,降低磨損;隨著分散劑添加量的增多,MSH作為潤滑油添加劑對應磨斑直徑值先減小后增大;MSH納米粉體添加量的改變對磨斑大小沒有顯著的影響,并且其在高速高載、高速低載、中速高載的工況下具有較優(yōu)的抗磨效果;與ZDDP相比,納米粉體及Span80在基礎油PAO10中的摩擦系數(shù)較小且穩(wěn)定性提高,磨損量降低;ZDDP與MSH納米粉體具有優(yōu)異的復配減磨抗磨性能,磨損表面相對更加平整、光滑,并且生成了一層含有Fe、C、O、Mg、Si、P、S、Zn等元素的減摩抗磨膜。
【圖文】：

軸向載荷的范圍在４０Ｎ－１０ＫＮ，載荷的加載可以實現(xiàn)無級可調；液壓式逡逑手動加載；主軸轉速范圍２００－２０００ｒｐｍ；試驗機并帶有加溫裝置，以此達到試驗需逡逑要的溫度？，摩擦力測量范圍１－３００Ｎ；試驗鋼球精度Ｇ１０級。四球試驗機如下圖２－２逡逑所示。邐邐逡逑邐逡逑一圉逡逑．．玉１邋ｇｗ邋＼邐？邋ｍｔｍ邋（ＭＭ逡逑｜邋ａ邐？逡逑圖２－２四球摩擦磨損試驗機逡逑Ｆｉｇ．２－２邋Ｔｈｅ邋ｆｏｕｒ邋ｂａｌｌ邋ｔｅｓｔｅｒ邋ｍａｃｈｉｎｅ逡逑該四球試驗機下面油槽裝置中可以固定三個鋼球，上面一個鋼球固定并通過逡逑旋轉與下面三個鋼球接觸，因此是點接觸的形式，摩擦形式為滑動摩擦。通過左逡逑側的控制面板，可以設置實驗所要求的轉速、載荷、溫度、試驗時間等各項參數(shù)，逡逑試驗進行中可以實時獲得相關的摩擦力、摩擦系數(shù)曲線。此外常用的功能還包括逡逑測量潤滑油添加劑最大無卡咬負荷ＰＢ值、燒結負荷ＰＤ值、綜合磨損ＺＭＺ值等，逡逑以此評定潤滑油添加劑的摩擦學性能。逡逑高溫高壓反應釜：主要用于羥基硅酸鎂水熱合成時的反應裝置。上半部分為逡逑反應裝置，主要由外罩和內罩兩部分組成，外罩是不銹鋼結構，內罩是聚四氟乙逡逑１４逡逑

釜內部的溫度可以顯示在控制界面上。反應釜的電機部分帶動外磁體旋轉，外磁逡逑體過磁力線耦合反應，帶動內罩內的磁力棒以一定速率轉動，實現(xiàn)反應物之間充逡逑分接觸反應。高溫高壓反應釜如下圖２－３所示。逡逑ｌ邋ｉ邋ｍＳｍ邋；；；－逡逑圖２－３高溫高壓反應爸逡逑Ｆｉｇ．２－３邋Ｈｉｇｈ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邋ａｎｄ邋ｈｉｇｈ邋ｐｒｅｓｓｕｒｅ邋ｒｅａｃｔｏｒ逡逑電熱鼓風千燥箱：電熱鼓風式干燥箱是非封閉式干燥箱，內部與外界有端口逡逑相通，自帶排風系統(tǒng)，可以設置工作溫度并平衡調溫，，最高工作溫度３００°Ｃ。主要逡逑用于對水熱反應得到的羥基硅酸鎂粉體進行干燥。逡逑電子天平：精確稱量式電子天平，稱量之前首先要確保儀器清零，否則稱量逡逑會出現(xiàn)不準確。主要通過電子天平來稱量基礎油、納米粉體，確保按一定的比例逡逑進行添加。逡逑磁力攪拌器：磁力攪拌器內部有磁力裝置，攪拌時在燒杯中加入磁力棒，磁逡逑力棒的旋轉使粉體分散。磁力攪拌器一般具有磁力攪拌和加熱的功能。逡逑超聲波分散儀：主要用于對實驗之前ＧＣｒｌ５不銹鋼球進行超聲，去除表面的逡逑油潰和雜質。逡逑光學顯微鏡：對磨損試驗后的鋼球進行測量，可以得到磨斑直徑大小。逡逑高速振動球磨機：主要用來對研磨后的粉體進一步粉碎
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TE624.81;TH117.1

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本文編號：2641463