【摘要】：摩擦學(xué)是研究相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間的摩擦、磨損和潤(rùn)滑的科學(xué)技術(shù)。減輕摩擦,降低磨損一直是一個(gè)永恒而重要的研究課題。從19世紀(jì)50年代起,二烷基二硫代磷酸鋅(ZDDP)就作為潤(rùn)滑油的主要抗磨劑使用至今,然而它會(huì)降低汽車尾氣催化劑的壽命,釋放含磷、硫等有害物質(zhì),因此找到一種新型、“綠色”潤(rùn)滑油抗磨劑來(lái)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(dú)特的層狀結(jié)構(gòu),其作為潤(rùn)滑油添加劑具有優(yōu)異的摩擦學(xué)性能,本文將研究人工合成MSH與ZDDP的協(xié)同摩擦學(xué)性能。首先利用高溫高壓水熱合成法,設(shè)置反應(yīng)溫度200℃、轉(zhuǎn)速450r/min、反應(yīng)時(shí)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(duì)其形貌,結(jié)構(gòu)等進(jìn)行表征。其次,研究了不同試驗(yàn)條件下MSH納米粉體作為潤(rùn)滑油添加劑的摩擦學(xué)性能。通過(guò)靜置沉淀法研究了不同分散劑條件下,納米粉體在基礎(chǔ)油PAO10中的分散性能;利用四球摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行摩擦學(xué)試驗(yàn),篩選出使MSH具有最優(yōu)分散性能及摩擦學(xué)性能的分散劑類型。在此基礎(chǔ)上,探討了分散劑添加量、納米粉體添加量對(duì)MSH摩擦學(xué)性能的影響和不同載荷、轉(zhuǎn)速條件下納米粉體的摩擦學(xué)性能。最后,對(duì)傳統(tǒng)抗磨添加劑ZDDP進(jìn)行摩擦學(xué)性能測(cè)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(jìn)行對(duì)比。并且將ZDDP與MSH納米粉體進(jìn)行復(fù)配,對(duì)其在PAO10基礎(chǔ)油中的協(xié)同摩擦學(xué)性能進(jìn)行試驗(yàn),分別探討了復(fù)配過(guò)程中ZDDP添加量以及分散劑添加量對(duì)其協(xié)同摩擦學(xué)性能的影響。借助SEM、X射線能譜儀(EDS)等手段對(duì)磨損表面進(jìn)行形貌及元素分析,初步探究其抗磨機(jī)理。試驗(yàn)結(jié)果表明,不同類型分散劑對(duì)MSH納米粉體在PAO10中的分散性能及摩擦學(xué)性能有重要的影響,通過(guò)分散劑對(duì)納米粉體表面進(jìn)行改性,可以顯著改善其分散性能,并且在摩擦過(guò)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(rùn)滑油添加劑對(duì)應(yīng)磨斑直徑值先減小后增大;MSH納米粉體添加量的改變對(duì)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(chǔ)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(fù)配減磨抗磨性能,磨損表面相對(duì)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(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)可調(diào)；液壓式逡逑手動(dòng)加載；主軸轉(zhuǎn)速范圍２００－２０００ｒｐｍ；試驗(yàn)機(jī)并帶有加溫裝置，以此達(dá)到試驗(yàn)需逡逑要的溫度？，摩擦力測(cè)量范圍１－３００Ｎ；試驗(yàn)鋼球精度Ｇ１０級(jí)。四球試驗(yàn)機(jī)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(yàn)機(jī)逡逑Ｆｉｇ．２－２邋Ｔｈｅ邋ｆｏｕｒ邋ｂａｌｌ邋ｔｅｓｔｅｒ邋ｍａｃｈｉｎｅ逡逑該四球試驗(yàn)機(jī)下面油槽裝置中可以固定三個(gè)鋼球，上面一個(gè)鋼球固定并通過(guò)逡逑旋轉(zhuǎn)與下面三個(gè)鋼球接觸，因此是點(diǎn)接觸的形式，摩擦形式為滑動(dòng)摩擦。通過(guò)左逡逑側(cè)的控制面板，可以設(shè)置實(shí)驗(yàn)所要求的轉(zhuǎn)速、載荷、溫度、試驗(yàn)時(shí)間等各項(xiàng)參數(shù)，逡逑試驗(yàn)進(jìn)行中可以實(shí)時(shí)獲得相關(guān)的摩擦力、摩擦系數(shù)曲線。此外常用的功能還包括逡逑測(cè)量潤(rùn)滑油添加劑最大無(wú)卡咬負(fù)荷ＰＢ值、燒結(jié)負(fù)荷ＰＤ值、綜合磨損ＺＭＺ值等，逡逑以此評(píng)定潤(rùn)滑油添加劑的摩擦學(xué)性能。逡逑高溫高壓反應(yīng)釜：主要用于羥基硅酸鎂水熱合成時(shí)的反應(yīng)裝置。上半部分為逡逑反應(yīng)裝置，主要由外罩和內(nèi)罩兩部分組成，外罩是不銹鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)罩是聚四氟乙逡逑１４逡逑

釜內(nèi)部的溫度可以顯示在控制界面上。反應(yīng)釜的電機(jī)部分帶動(dòng)外磁體旋轉(zhuǎn)，外磁逡逑體過(guò)磁力線耦合反應(yīng)，帶動(dòng)內(nèi)罩內(nèi)的磁力棒以一定速率轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物之間充逡逑分接觸反應(yīng)。高溫高壓反應(yīng)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(yīng)爸逡逑Ｆｉｇ．２－３邋Ｈｉｇｈ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邋ａｎｄ邋ｈｉｇｈ邋ｐｒｅｓｓｕｒｅ邋ｒｅａｃｔｏｒ逡逑電熱鼓風(fēng)千燥箱：電熱鼓風(fēng)式干燥箱是非封閉式干燥箱，內(nèi)部與外界有端口逡逑相通，自帶排風(fēng)系統(tǒng)，可以設(shè)置工作溫度并平衡調(diào)溫，，最高工作溫度３００°Ｃ。主要逡逑用于對(duì)水熱反應(yīng)得到的羥基硅酸鎂粉體進(jìn)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(huì)出現(xiàn)不準(zhǔn)確。主要通過(guò)電子天平來(lái)稱量基礎(chǔ)油、納米粉體，確保按一定的比例逡逑進(jìn)行添加。逡逑磁力攪拌器：磁力攪拌器內(nèi)部有磁力裝置，攪拌時(shí)在燒杯中加入磁力棒，磁逡逑力棒的旋轉(zhuǎn)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(duì)實(shí)驗(yàn)之前ＧＣｒｌ５不銹鋼球進(jìn)行超聲，去除表面的逡逑油潰和雜質(zhì)。逡逑光學(xué)顯微鏡：對(duì)磨損試驗(yàn)后的鋼球進(jìn)行測(cè)量，可以得到磨斑直徑大小。逡逑高速振動(dòng)球磨機(jī)：主要用來(lái)對(duì)研磨后的粉體進(jìn)一步粉碎
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TE624.81;TH117.1

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本文編號(hào)：2641463