【摘要】：本論文首先搭建了基于電場(chǎng)工況下的摩擦學(xué)測(cè)試平臺(tái),選擇六種咪唑類離子液體在鋼/鋼摩擦副上進(jìn)行摩擦磨損實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì)研究了電場(chǎng)方向(正、負(fù)兩個(gè)方向)、電場(chǎng)強(qiáng)度(0 V、±0.2 V、±0.4 V、±0.6 V、±0.8 V、±1.0 V)、載荷(1 N、3 N、5 N、10 N、20 N)、頻率(0.5 Hz、1 Hz、2 Hz、3 Hz)等因素對(duì)其潤(rùn)滑性能的影響,利用傅立葉紅外光譜儀(FT-IR)對(duì)離子液體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,利用熱重分析儀(TGA)對(duì)離子液體的熱穩(wěn)定性進(jìn)行分析,通過(guò)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)對(duì)離子液體的摩擦學(xué)行為進(jìn)行測(cè)定,利用Micro-XAM型激光共聚焦三維表面輪廓儀對(duì)磨痕表面進(jìn)行表征,利用JSM-5600 LV型低真空掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)磨痕表面的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,PHI5702型多功能電子能譜儀對(duì)磨痕表面的元素分布和價(jià)態(tài)等進(jìn)行微觀檢測(cè)分析。主要研究結(jié)果如下:1.研究具有不同陽(yáng)離子的咪唑類離子液體在外加電場(chǎng)環(huán)境下,利用控制變量法,分別在不同電場(chǎng)強(qiáng)度、不同頻率、不同載荷條件下,隨著烷基鏈長(zhǎng)的不斷增長(zhǎng),其摩擦磨損性能的變化規(guī)律�？刂戚d荷和頻率相同,烷基側(cè)鏈長(zhǎng)度的不斷增長(zhǎng)使之在不同的電場(chǎng)強(qiáng)度下其摩擦系數(shù)逐漸減小;控制電位和載荷相同,在不同的頻率下摩擦系數(shù)則呈逐漸增大的趨勢(shì);控制電位和頻率相同,不同載荷時(shí),摩擦系數(shù)則隨著烷基側(cè)鏈長(zhǎng)度的增長(zhǎng)而逐漸減小。同時(shí),電場(chǎng)方向?qū)σ陨蠗l件沒(méi)有明顯影響。2.研究具有不同陰離子的咪唑類離子液體在外電場(chǎng)工況下,利用控制變量法,分別在不同電場(chǎng)強(qiáng)度、不同頻率、不同載荷條件下,其摩擦學(xué)性能的變化規(guī)律。在上述三種情況下,此三種離子液體的減磨耐磨性能均表現(xiàn)為:四氟硼酸鹽的耐磨性能優(yōu)于氯鹽優(yōu)于硝酸鹽。同時(shí),電場(chǎng)方向的變化對(duì)以上規(guī)律沒(méi)有明顯的影響。
【圖文】：

所帶的正電荷同離子液體的陰離子相互結(jié)合形成陰離子吸附層，再與離子液體中的陽(yáng)離子結(jié)合形成結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定的保護(hù)膜，使之能夠起到很好的減摩抗磨作用（如圖1.1所示）。圖1.1 離子液體的潤(rùn)滑機(jī)理示意圖[43]Fig.1.1 Schematic diagram of ionic liquid lubrication mechanism[43]2001年，劉維民院士首次報(bào)道了離子液體潤(rùn)滑劑研究[44]，并且將其優(yōu)異的摩擦學(xué)性能歸因于其獨(dú)特的偶極結(jié)構(gòu)，易在摩擦副表面吸附，并且經(jīng)XPS表征結(jié)果顯示離子液體能夠在摩擦過(guò)程中與金屬表面發(fā)生摩擦化學(xué)反應(yīng)生成含氟化物、B2O3和BN的物質(zhì)。2006年，該課題組發(fā)表的一篇文章[45]較為詳細(xì)地描述了離子液體潤(rùn)滑機(jī)理，首先，離子液體的陰離子極易與金屬表面的帶正電荷部位結(jié)合，而且離子液體中具有電負(fù)性的元素也促使其與金屬表面進(jìn)行吸附，形成

西北民族大學(xué)碩士學(xué)位論文5了物理化學(xué)吸附膜，如圖1.2所示為可能的離子液體層狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)與石墨烯和二硫化鉬相似，賦予其優(yōu)異的潤(rùn)滑性能。此外，在這樣的滑動(dòng)條件下離子液體中的活性元素通常會(huì)與金屬表面發(fā)生摩擦化學(xué)反應(yīng)而后生成有保護(hù)作用的摩擦化學(xué)反應(yīng)膜。圖1.2 離子液體的晶體結(jié)構(gòu)、MoS2和石墨烯結(jié)構(gòu)[45]Fig.1.2 Comparison of the structure of ionic liquid in its crystal form, MoS2and graphite[45]1.3 外加電場(chǎng)對(duì)摩擦學(xué)性能影響的研究現(xiàn)狀到目前為止，關(guān)于不同潤(rùn)滑條件下的電控摩擦性能研究的機(jī)理解釋存在很大的差異，，如圖1.3所示。圖1.3 潤(rùn)滑狀態(tài)不同時(shí)的電控摩擦現(xiàn)象的相關(guān)機(jī)理解釋Fig.1.3 Interpretation of the mechanism of electronically controlled friction in differentlubrication states1.3.1 外加電場(chǎng)對(duì)干摩擦性能的影響依據(jù)摩擦副的表面是否有轉(zhuǎn)移膜形成的角度分析看，外加電場(chǎng)對(duì)干摩擦性能的影響機(jī)理主要分為靜電作用理論和表面轉(zhuǎn)移膜理論。靜電作用是指在外部施加電場(chǎng)的環(huán)境下根據(jù)靜電引力的存在而導(dǎo)致的摩擦
【學(xué)位授予單位】：西北民族大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O645.1;TH117.1

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本文編號(hào)：2661949